垃圾发电厂短路电流计算浅析

垃圾发电厂短路电流计算浅析

刘意

身份证：23038119900928XXXX上海201315

摘要：短路是垃圾发电厂中出现频率较高、且危害较大的故障之一，短路会造成电气设备（供配电设备、线路等）载流部分的绝缘损坏，使相与相或相与地（中性点接地系统）的电气短接，从而导致非正常的工作状态。这种工作状态虽然短暂但对供电系统的危害却是无法估量的。为了限制短路故障对供电系统、安全生产造成的危害，并缩小故障的影响范围，在垃圾发电厂实际运行中，必须对系统内短路电流进行有效的计算，依据计算结果进行导体和电器的选择与校验、继电保护参数的正确整定、限制元件和开关设备的选择，确保供电系统的安全性、可靠性和稳定性。

关键词：垃圾发电厂；短路电流；参数计算

引言

垃圾发电厂是对垃圾进行统一处理，并焚烧发电的场所，其管理是一个系统化的工作，短路电流的计算只是其中的一个组成部分，但这个参数具有很重要的意义，计算短路电流对设备选型、保护整定有着决定性的作用。短路电流的计算受到很多因素的影响，我们要在日常管理中充分了解垃圾发电厂的供电系统设备情况，才能保证垃圾发电厂的安全生产需要。

1、概述

垃圾发电厂内部电网特点：（1）容量小。现代垃圾发电厂由于其特殊性，其发电及供电效率相较于火力、水力、蒸汽、柴油或核能发电厂等，低得多。（2）系统提供电源。系统作为垃圾发电厂的保安电源，为其提供坚实可靠的后备支持，确保电厂的稳定性。（3）环网。垃圾发电厂电网属典型的配电网，为保证一类负荷的电能质量，电网多为环网构成，增强电网的可靠性。（4）电网供电半径相对较小。在系统稳定的情况下，很少产生暂态稳定的问题。

垃圾发电厂电网受各种因素的制约，在变电站、供电线路布局，电气设备选择等方面存在一些问题。国家电网与垃圾发电厂电网之间也存在这样那样的问题，下面对我国垃圾发电厂电网存在的问题进行简单的说明：（1）垃圾发电厂电网与国家电网之间的矛盾。80年代以来，我国为提高资源综合利用率，先后出台过很多政策和优惠条件，鼓励垃圾发电厂兴建自备电厂。为保证垃圾发电厂用电的电能质量，垃圾发电厂自备电网一般与国家电网并网发电，由于各部门经济利益的问题，垃圾发电厂电网若从国家电网受电需要向国家电网缴纳电费，但是当垃圾发电厂电网有余量时，向国家电网送电，则被视为无效，这给垃圾发电厂经济造成很大的压力，所以如何控制上网无效是一个重要问题。（2）垃圾发电厂电网负荷重、网损率高。垃圾发电厂生产耗能过大，为增强垃圾发电厂的经济效益，必须采取措施降低网络损耗。目前采取的主要措施有：升压改造配电网；择优经济运行方式提高功率因数；采合理调整负荷，提高负荷率；降低变压器损耗等。（3）垃圾发电厂电网管理上存在缺口。垃圾发电厂发展滞后于电网发展。诸如设备老化，运行情况不够良好，较难保证一类负荷的电能质量。

2、垃圾发电厂短路电流计算的主要目的

在电力系统的设计和运行中，短路电流的计算结果可以用于以下几个方面：（1）电气主接线方案的比较和选择，确定是否需要采取限制短路电流的措施。（2）电气设备及载流导体的动、热稳定校验和开关电器、避雷器等开断能力的校验。（3）中性点接地方式确定。（4）继电保护装置的设计与整定。（5）输电线对通信线路的影响。（6）故障分析。短路电流的计算结果也可以做实时应用，如在配电网网络重构时，进行保护整定、设置、及故障定位等。依据短路计算得到的最大、最小故障电流，确定保护设备是否能够保护整个保护区域并在指定时间内切除故障。此外，这些数据还可以用于确保保护设备能够相互协调、校验过载设备、比较在变电站记录的切除时间内所有可能故障部分的保护动作次数，确定故障具体位置。

3、垃圾发电厂短路电流计算中常见问题探讨

3.1供电系统运行方式确定

垃圾发电厂的运行方式直接影响着短路电流的大小，所以在计算短路电流时要根据现场情况进行选择计算。垃圾发电厂的运行方式包括最大短路电流运行方式和最小短路电流运行方式。最大运行方式是指短路点至供电电源回路总阻抗最小，计算短路电流最大，一般情况下出现在重要负荷用户的供电系统，如煤矿、钢铁、化工等行业的双回路（多回路）并列运行、变压器（高压电动机）并列运行情况。在最大运行方式下计算出的短路电流主要用于校验供电系统电气设备的热稳定性、动稳定性、及极限分断能力。常用于用户端在系统内做设备选型时，选型和校验高压开关柜断路器的额定开断能力（额定对称短路电流），避免选型过大造成不必要的经济浪费，或选型过小出现无法遮断短路电流造成的越级跳闸和损坏开关柜的现象。而最小运行方式是指短路点至供电电源回路总阻抗最大，计算短路电流最小，在垃圾发电厂供电系统为单列运行方式，在此运行方式下计算的短路电流，主要用于校验保护装置运行的灵敏性、可靠性。

3.2短路电流计算方法的选择

短路电流常见的计算方法包括：有名制法、图表法、标么制法、短路功率法、短路电流潮流计算法等。计算方法各有特点和使用条件，有名制计算方法主要用于1000V以下的低压供电，短路功率法适用于无限容量高压供电系统，标么制计算方法则适用于高、低压供电系统，图表法适于垃圾发电厂电源、变压器固定而终端负荷变动频繁的供电管理，通过技术手册图表能快速查找、计算短路电流，以校验保护装置的灵敏性。

在垃圾发电厂用电管理中，适宜采用计算较简便的标么值法，该方法用于垃圾发电厂供电系统设计（如煤矿的工作面供电系统设计、局部工作区域供电系统设计等），而对于终端负荷变化，造成的保护整定调整和校验，图表法就能满足需要。首先，标么值计算要基于垃圾发电厂实际用电情况，确定供电系统的最大或最小运行方式，画出两种运行方式下的简图（即短路计算接线图）；其次，选定基准值，将不同电压等级的各个元件参数折算到同一电压下，由此计算出回路中各个元件的标么电抗值，最后，再画出它们的等值电路图，即可计算出需要的短路电流值。

3.3大容量电动机对短路电流的影响

如果垃圾发电厂有大容量电动机，当供电系统发生短路时，由于供电系统电压下降使正在运行的电动机变为发电机，也会向短路点馈送能量，短路电流的瞬间冲击对供电系统造成影响，对供电系统开关、保护装置也存在着一定的考验，如果垃圾发电厂供电系统内高压电动机容量大、数量多、系数大，就需要计算系统内的短路冲击值，以降低对系统设备及保护装置的影响。

结束语

短路电流计算及分析是垃圾发电厂系统安全保证的重要内容，它为开关设备、保护装置的选型、整定计算和校验、事故分析提供了重要的依据，在计算过程中要充分考虑供电系统的实际情况，以及具体项目中的影响参数，以确保计算数据适合实际需要。本文以在垃圾发电厂中的工作实践为依据，对短路电流产生的过程及其在垃圾发电厂中的常见问题进行了探讨，具有一定的指导意义。

参考文献：

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[2]崔守娟，栾荣华，蔡婷婷.垃圾发电厂短路电流的计算研究[J].装备制造技术，2016（10）：25-27.

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