新聞主題	如何計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)組的沖擊短路電流

 

柴油發(fā)電機(jī)供電時(shí)若發(fā)生短路時(shí)，很大的短路電流會(huì)使負(fù)載設(shè)備過(guò)熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞，同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低，因而破壞了發(fā)電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作。為了消除或減輕短路的后果，就需要計(jì)算短路電流。短路沖擊電流是指短路發(fā)生經(jīng)過(guò)約半個(gè)周期后（當(dāng)f=50Hz時(shí)，此時(shí)間約為0.01秒），短路電流（包括周期分量和直流分量）達(dá)到最大值。因此，短路沖擊電流是柴油發(fā)電機(jī)組選型時(shí)考慮的一個(gè)重要參數(shù)。

短路電流波形圖

 

 

一、短路沖擊電流系數(shù)

 

短路沖擊電流指最惡劣短路條件下的短路電流的最大瞬時(shí)值，它出現(xiàn)在短路發(fā)生后約二分之一周期時(shí)間時(shí)，短路沖擊電流可以由I M=Km*1.414*Ip計(jì)算，其中Km稱為短路沖擊系數(shù)。柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時(shí)而流過(guò)非常大的電流。其電流值遠(yuǎn)大于額定電流，并取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)額定電流的10～15倍。大容量柴油發(fā)電機(jī)組中，短路電流可達(dá)數(shù)萬(wàn)安。這會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果。

柴油發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行情況的破壞，大多數(shù)是由于短路故障所引起，因此，合理地選擇保護(hù)電器和載流導(dǎo)體，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及供電的可靠性十分重要，這就需要進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組的短路電流計(jì)算。在三相四線制交流低壓柴油發(fā)電機(jī)組中可能發(fā)三種短路故障，即單相接地短路、兩相短路和三相短路。發(fā)生短路后的最大全電流瞬時(shí)值稱為沖擊短路電流，兩相沖擊短路電流約為三相沖擊短路電流的0.866倍，單相沖擊短路電流約為三相沖擊短路電流的1.2~1.35倍。程設(shè)計(jì)中一般只考慮一相對(duì)稱短路這一最嚴(yán)重的故障情況，在需要計(jì)算兩相或單相短路電流時(shí)，可乘以上述系數(shù)得到。

 

二、次暫態(tài)短路電流及沖擊短路電流

 

相對(duì)稱次暫態(tài)短路電流及沖擊短路電流值是校驗(yàn)斷路器的分?jǐn)嗄芰?、母線承受電動(dòng)力的穩(wěn)定性以及柴油發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定等的依據(jù)。在實(shí)際短路電流計(jì)算中，由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和調(diào)速系統(tǒng)的影響，電磁和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程、短路電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的分布情況等都十分復(fù)雜，不容易得到精確的數(shù)據(jù)，通常是采用一定的簡(jiǎn)化和近似地進(jìn)行計(jì)算。

1、三相對(duì)稱短路故障的暫態(tài)過(guò)程

發(fā)電機(jī)供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路故障時(shí)，在一兩個(gè)周期時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器還未起調(diào)節(jié)作用，即作為恒壓勵(lì)磁系統(tǒng)來(lái)考慮，發(fā)電機(jī)電勢(shì)不變。根據(jù)電機(jī)學(xué)分析，同步發(fā)電機(jī)三相突然短路最嚴(yán)重的情況是發(fā)電機(jī)空載，并且電壓的起始相角時(shí)。剛發(fā)生短路時(shí)，定子電流不能突變，短路電流是由交流分量和直流分量相加而成，短路電流的直流分量初始值與交流分量最大值相等但方向相反，直流分量按定子回路的時(shí)間常數(shù)指數(shù)衰減，交流分量在短路初期很大，以后逐漸減小，這是因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)磁鏈所經(jīng)過(guò)的磁路在改變。

2、次暫態(tài)短路電流的估算

選擇柴油發(fā)電機(jī)組主斷路器時(shí)，相關(guān)規(guī)范要求主斷路器的額定斷流容量（或額定開(kāi)斷電流）不應(yīng)小于裝設(shè)處的次暫態(tài)短路電流。一般交流同步發(fā)電機(jī)出口的次暫態(tài)短路電流為發(fā)電機(jī)額定電流的5.7~14.7倍，在不知道發(fā)電機(jī)某些參數(shù)的情況下，發(fā)電機(jī)出口的次暫態(tài)短路電流可按10、15倍額定電流進(jìn)行估算。

 

三、短路沖擊電流的周期

 

發(fā)生短路時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需3～5秒。在這一暫態(tài)過(guò)程中，短路電流的變化很復(fù)雜。它有多種分量，其計(jì)算需采用電子計(jì)算機(jī)。在短路后約半個(gè)周波（0.01秒）時(shí)將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時(shí)值，稱為沖擊電流。它會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，其大小可用來(lái)校驗(yàn)電工設(shè)備在發(fā)生短路時(shí)機(jī)械應(yīng)力的動(dòng)穩(wěn)定性。短路電流的分析、計(jì)算是柴油發(fā)電機(jī)組分析的重要內(nèi)容之一。它為柴油發(fā)電機(jī)組的規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行中選擇電工設(shè)備、整定繼電保護(hù)、分析事故提供了有效手段。

 

 

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