DL T 5163-2002（条文说明） 水电工程三相交流系统短路电流计算导则.pdf

1、DL/ T 5163 - 2002 68 水电工程三相交流系统短路电流计算导则条文说明DL/ T 5163 2002 次目范围.70 总贝牛.71 术语和符号72短路电流计算的项目.74 短路点与短路时间的选定75 短路电流计算的暂态解析法.76 短路电流计算的运算曲线法.77 69 1345678 DL/ T 5163-2002 1范围国家标准GB/f15544-1995系等效采用IEC909a由于系等效采用，其中的各种图表和曲线均未作改动。其中的等效电源法与我国习惯采用的运算曲线法有很大不同，它将各电源的电动势短接，仅保留内阻抗，而在短路点施加电压源，算出初始短路电流。然后利用曲线查得各时

2、刻的衰减系数，算出相应的短路电流。如果等值电压源的电压系数选取适当，则可保证初始短路电流计算结果的准确性。但衰减系数曲线与我国的电机参数不相适应，用于汽轮发电机组时衰减系数偏小，用于水轮发电机组时则偏大。暂态解析法的精度较高，在原始参数齐全、准确的情况下，可以得出精确的结果。在初步设计阶段，如果缺少原始参数，也可采用运算曲线法进行计算。70 DL/ T 5163 2002 3总则3.0.4 在短路的过程中，随着电流的变化，电气设备磁路的磁饱和程度也在变化，各种阻抗，例如电机的xd的值并非恒定。为了简化计算，国内外各种算法均将xd视为恒定，且取其饱和值。其他设备的阻抗也视为线性元件。71 DL/

3、 T 5163 2002 4术语和符号4. 1. 1 本条及本节其他部分条款采用了GB/f15544中的定义，但词语略有修改。4. 1. 3应当注意的是，我国习惯于将三相短路称为“对称短路”，将其他各种短路称为“不对称短路”。而IEC909和大多数国际标准则将三相短路称为“平衡三相短路”或只称“三相短路”，将其他各种短路称为“不平衡短路”。IEC909中凡symmetrical与current连用的地方，均指电流变化曲线对时间轴的对称（这是周期分量即交流分量的特点），而非指三相的对称。本导则在以后的叙述中，凡可能发生歧义的地方均不用“对称”一词而用“周期分量”、“不平衡短路”等术语。本节为了与

4、国标致，仍采用了“对称短路电流”这术语，意指周期分量，请特别注意。4. 1. 7 短路电流峰值即冲击电流。4 . 1 . 8 IEC 909中将全电流称为asymmetricalshort-circuit breaking current, GB/f 15544中将之称为“不对称开断电流”（另一译法“非对称开断电流”可能更为确切）。为免发生歧义，本导则仍采用“全电流”这一名称。有的专家认为“全电流”这一术语应当淘汰。但“全电流”和“非对称开断电流”这两个术语在ANSI-IEEE等国外标准中仍在使用。IEC 909和GB/115544中，全电流的算式为：lbasym = J It十（去r此式有误

5、，正确的算式为：Jbasym或Jktot二72 DL/T 5163一2002通常只计算最不利的短路条件（电压瞬时值过零）下，短路持续至O.Ols时的全电流，即可能出现的最大有效值。在我国，全电流这参数已不再用于选择断路器，但在校验非限流熔断器的开断电流时，仍在使用。参见5.1.6和8.3.7及SDGJ14和ANSI-IEEE Std C37 .013 1993 IEEE Standard for AC High Voltage Generator Circuit Breakers Rated on a Symmetrical C旧rent。4. 1 .22采用极限频率法运算比较简单，但精度较差

6、。GB/f-15544中推荐采用等效频率法（即最佳频率法），这种方法精度较高，但运算繁琐，适用于计算机程序运算。本标准中的运算曲线法就采用了极限频率法。73 DL/ T 5163-2002 5 短路电流计算的项目5. 1 选择导体和电气设备时短路电流计算的项目5. 1. 1 大多数情况下，三相短路电流大于其他短路方式的短路电流。但在特定条件下，其他短路方式的短路电流有可能更大。在不易判断的情况下，应按图5.1.1确定应选用的短路方式。参见GBIT15544和DLIT6150 5. 1. 4 断路器的额定短路开断电流以周期分量有效值和非周期分量百分数表征。参见DLIT615。5.2 设计接地装置

7、时短路电流计算的项目参见DLIT6210 5.3 设计继电保护时短路电流计算的项目5.3. 1 表5.3.1仅列出了一般继电保护设计中需计算的短路电流项目，其他各类保护的计算项目往往不能用表格方式简单说明，需参见GB14285、DLIT559、DLIT584和DLIT684。74 DL/ T 5163 - 2002 6 短路点与短路时间的选定6. 1短路点的选定6. 1. 1 参见SDGJ140 6. 1.2 参见GB50217。6.2 短路时间的确定6.2.2 对于裸导体，可参见SDGJ140 对于电缆，可参见GB502170 对于开关设备，可参见DL/f6150 75 DL/ T 5163

8、 2002 7 短路电流计算的暂态解析法7.2等效电路7.2.2 电机的阻抗不出现，这是与运算曲线法的区别。本章的叙述是暂态解析法的要点，详细的使用方法应参见相应的软件使用说明书。7.2.4 本标准只提及电压为他V的异步电动机。电压低于6kV（例如3kV）的大容量异步电动机不是标准产品，实际上极少生产。电压高于6kV（例如lOkV）的大容量电动机则是同步电动机。参见电力工程电气设备手册电气一次部分（中国电力出版社，1998年10月第一版）。7.2.9 串联电抗器可将电阻和电抗的有名值作为单位长度阻抗值，长度作为lkmo7.3 短路电流计算方法考虑到程序的规模，容性补偿装置对短路电流的影响未纳入

9、短路电流计算程序。解决这一问题采用了修正计算结果的方法。暂态解析法和运算曲线法采用的方法相同，参见8.6.2o76 DL/ T 5163 2002 8 短路电流计算的运算曲线法8.3 短路电流计算方法8.3.4 对于不平衡短路（以单相短路电流为例），如果计及不同电源（例如电力系统和发电机组）之间的差异，则各序网络应分别列出，然后用叠加原理求得正序短路电流及总短路电流，见图1。如果不需要特别精确计算，可将正序网络也化为单一电抗和单一电源，见图2。经过对几个算例的考核，证明这种方法精确度很高，计算简单。图1单相接地的复合序网有些工具书中，按不同电源分（精确）别构成序网计算，再将结果叠加，见图3。这

10、种方法的原理是错误的，误差往往较大。G 左、11 /() XS(l) XG(J) XG(2) XG(O) /() cEs XS(l) XG(l) XS(2) XG(2) XS0) XG(O) 图2单相接地的复合序网图3单相接地的复合序网（近似）（错误）8.4. 1和8.4.2图8.4 .2-1图8.4.2-3的运算由线是根据水轮77 DL/ T 5163 2002 发动机组的平均参数和自并励方式下的同步电机基本方程计算出来的。比较电机励磁的运算曲线（即SffiJ14中推荐的运算曲线）和自并励运算曲线，二者的明显区别是临界电抗的不同。电机励磁的运算曲线中，临界电抗约为0.29，而自并励方式的临界

11、电抗约为0.7a电机励磁方式下，如果短路电抗小于临界电抗，则短路电流将持续衰减至一稳态值。如果短路电抗等于临界电抗，则当t=0.3s左右时，短路电流即不再衰减，尽管瞬态过程并未结束。如果短路电抗大于临界电抗，则当t=0.3s左右时，短路电流停止衰减，转为增长，直至达到一稳态值。自并励方式下，如果短路电抗小于临界电抗，则短路电流将持续衰减至零。短路电抗等于或大于临界电抗时的电流增长现象与电机励磁相同。从物理意义考虑，自并励方式下的临界电抗比电机励磁方式下大是正确的，因为前者需要足够的残压来维持励磁，从而维持短路电流。而0.3s这一“逆转时间”则由发电机的时间常数和励磁调节系统的时间常数、转子回路

12、时间常数及励磁顶值电压倍数确定。做曲线时取励磁调节系统时间常数Te=0.02s（相应的电压响应时间为0.06s），励磁顶值电压倍数为2。强励作用使短路电流增长，而发电机瞬态过程是使电抗随时间的延长而增大，从而使短路电流衰减。这两个互相抵消的因素确定了临界电抗和逆转时间的数值。考虑到目前大中型水轮发电机组几乎全部采用自并励方式，新的运算曲线的推广还是很有必要的。由于电机励磁方式的运算曲线在设计于册和规程中都可以查到，本导则中不再列人。78 NOONgEH叫。中华人民共和国电力行业标准水电工程三项交流系统短路电流计算导则DL/T 5163-2002 中国电力出版社出版、发行（北京三咂河路6号100044 http:/www.四. en) 北京地矿印刷厂印刷* * 2003年1月第一版2003年1月北京第一次印刷850毫米1168毫米32开本2.625印张65千字印数0001-3000册导定价12.00元书号155083761翻印必究我社发行部负责退换）版权专有（本书如有印装质量问题，