母线短路

关键词： 矩形 截面 母线 供电

母线短路（精选四篇）

母线短路 篇1

1 基本参数

变压器: SJL-750KVA, 基准电压:U=400V.

母线材料及截面:TMY-10×0.8cm ;LMY-10×0.8cm.

母线中心距: 30cm.

线路总长:102.5m.

绝缘子跨距:500cm.

负载:500kg中频感应熔炉和250kg中频感应熔炉各一台, 100kw电阻炉两台。

2 母线稳定性计算

2.1 短路电流计算[6]

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式中:Up—平均线电压/V, 取值400V。

Z—线路总阻抗/ mΩ 。

R∑ 、X∑—每相的总电阻和总电抗/mΩ 。

ich—短路冲击电流/kA。

Kch—短路电流冲击系数, 取值1.3。

I″—短路电流周期分量的起始有效值/kA。

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Ich —短路全电流最大有效值/KA。

2.2 不同布置方式的抗弯矩

2.2.1 截面系数

矩形截面母线架空安装方式等同于一个简支梁 [7]。平行布置形式的的截面如图1, 其截面系数的表达式为:

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竖立布置形式的截面如图2, 其截面系数的表达式为:

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式中 Wx、Wy—分别表示平行和竖立布置形式的截面系数;

h—表示母线宽度/cm;

b—表示母线高度/cm。

2.2.2 绝缘子最大跨距

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式中:lmax—绝缘子最大跨距/cm.

σxu—允许应力/kg·cm-2 (1400kg/ cm2) .

a—母线中心距cm (30cm) .

2.2.3 最大应力

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式中:σ—母线所受的最大应力/ kg·cm-2;

β—振动系数, 取值为1。

3 结果讨论

3.1 不同布置时的母线受力

电磁力矩M是一个常量, 当短路电流产生的电磁力作用到母线上时, 使母线受到一个弯矩, 而使母线截面发生弯曲现象。当母线受到弯矩时其不同布置形式的受力是不相同的。 (8) 式为平放和竖放时的截面系数之比。

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短路电流对母线产生的作用力也可表达为:

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由此可以看出竖立布置的矩形母线在短路时, 其受到的力是平放时的12.5倍。

即:undefined

因此在选择基本参数的情况下, 平行布置矩形母线排处于安全范围, 此时母线排受到的应力是635 kg·cm-2, 即σx<σxu。而竖立布置的矩形母线排处于不安全范围, 此时母线排受到的应力是2162 kg·cm-2, 即σx>σxu。

3.2 三相母线受力分析[8]

在两平行导体中分别有i1、i2电流通过时, 则沿导体长度均匀地产生一作用力, 其作用力的计算公式为:

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而三相母线敷设在同一平面内, 则短路时中间相母线所受的电动力最大, 其表达式为:

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式中:F—中间相的电动力/Kg;K—形状系数, 由于母线间距离较大取值为1;

计算得到作用力值为10824Kg。

3.3 实际运行情况

该线路载有两台中频感应电炉, 二台箱式电阻炉, 全部开机时, 变压器负荷率为90%, 原平行布置的矩形母线排当负载发生短路出现了母线的进一步短路, 此后立即改为平行布置, 运行十年来设备经常出现短路, 而母线排安全稳定, 从未出现事故。

4 结论

(1) 三相矩形母线布置方式不同, 发生短路时产生地冲击电流不相等, 对母线产生的应力也不相等。

(2) 在考虑短路电流产生地作用力时, 三相矩形母线平行布置比竖立布置可减少支撑绝缘子的数量, 以本算例为准平行布置比竖立布置加大了340cm的跨距。

(3) 三相母线短路时, 中间相母线受力最大, 因此设计和校核母线稳定性时, 中间相安全则其它相一定安全。

摘要：通过对平行和竖立布置的矩形母线排发生短路现象的分析, 分别利用简化算式计算了短路时通过母线的冲击电流和母线间产生的电动力;根据矩形母线的不同布置形式, 校验了影响母线稳定性的绝缘子跨距及所受的最大允许应力, 指出了三相母线短路时中间相受力最大, 三相母线在同一平面竖立布置比平行布置受力大12.5倍。经过实践证明该算法安全经济, 对设计同功率机械工厂热加工车间电炉用矩形母线线路具有较好的借鉴作用。

关键词：电炉母线,矩形截面,布置方式,短路电流,应力校验

参考文献

[1]郭健, 徐建源.离相封闭母线短路电动力分析[J].华通技, 2005, 2:7-9.

[2]Roman Miroshnik.The probrobilistic mode of the dy-namic of the cables current under short-circuit[J].Computer methods in applied mechanics and engineer-ing.2000, 187:201-211. (下转第14页)

[3]jian-Xue Xu, Hong Huang, Pei-Zhen Zhang, et.Dynomic stability of shallow arch with elastic sup-ports-application in the dynamic stability analysis ofinner winding of transformer during short cicruit[J].International Journal of Non-Linear Mechanics2002, 37:909-920.

[4]沈兵, 袁建敏, 胡冰.矩形母线短路动稳定校验的研究[J].低压电器, 2004, (12) :10-13.

[5]胡冰, 张晓峰.用有限元法计算三相矩形母线短路电动力[J].应用电器, 2005, 24 (2) :83-85.

[6]北京钢铁设计院.钢铁企业电力设计参考资料上册[M].北京:冶金工业出版社, 1974.

[7]机械工程手册, 电机工程手册编委会.电机工程手册上册[M].北京:机械工业出版社, 1980.

母线短路 篇2

关键词：电压互感器；二次短路；可控硅；故障分析

1.事故概况

某35kV变电站10kVⅡ段母线电压互感器在一年的时间内共损坏四次。Ⅱ母电压互感器第一次烧毁时，电压互感器二次绕组及接线情况良好，一次引线处绝缘情况良好，缺陷部位主要集中在铁芯。电压互感器第二次烧毁时，电压互感器损坏情况与第一次大致相同，主要集中在铁芯。对故障电压互感器进行解体后，发现其一次绕组存在熔断现象，一次绕组绝缘被破坏，内部环氧树脂绝缘烧蚀严重。电压互感器第三次烧毁时 电压互感器一次侧熔断器被熔断，B相熔断器因高温炸裂，电压互感器状态与前两次相似。更换不同厂家的大容量电压互感器，使用9个月后该站10kVⅡ母电压互感器第四次被烧毁。总结四次故障特点，其每次故障情况类似。电压互感器铁芯在高温下片间绝缘溶化，内部热击穿，一次保险管炸裂，二次部分接线被烧熔。Ⅱ母电压互感器前三次均采用相同型号规格产品，型号为JDZJ-10，容量40VA， 电压互感器烧毁时间间隔较短。第四次更换了大容量电压互感器，运行9个月后电压互感器烧毁。前三次经检查，排除了二次短路、消谐器损坏等原因，怀疑为产品质量问题，但第四次选用的大容量和不同厂家的产品，电压互感器依然烧毁。

2.事故原因分析

从历次烧损的情况可以确定，故障为发热导致，且为一次绕组和铁芯发热，故障时电压互感器鐵心饱和，一次绕组流过超过额定电流数倍的大电流，而一次绕组电阻电阻较大，电流增大时间，发热严重，铁损也增大，绕组及铁心发热使片间绝缘熔化，使涡流损耗急剧增加，形成恶性循环，最终导致电压互感器烧损。导致电压互感器铁芯饱和有以下几种可能：

（1）铁磁谐振。10kV不接地系统中，电压互感器中性点接地成为系统对地的唯一金属性通道，当系统对地电容充电或放电，只能通过电压互感器中性点构成回路，此时会有很大的涌流通过电压互感器一次，造成铁芯饱和。

（2）一次消谐器损坏或功能丧失。一次消谐器是一个接在星形接线电压互感器中性点的随电流变化的电阻，当消谐器损坏或功能丧失时，电压互感器铁芯容易饱和[2]。

（3）电压互感器二次绕组存在短路。短路时二次侧流过巨大的电流，造成铁芯严重饱和。

（4）电压互感器开口三角形连接绕组短路。运行中，由于系统电压只能相对对称，因此电压互感器开口三角形连接绕组处始终会存在比较微小的电压，短路时这种电压可能会使电压互感器存在长期发热问题，影响电压互感器绝缘，但不会导致故障。而系统电压波动较大，或者发生单相接地短路故障时，开口三角形处电压会很大，短路产生的电流将直接使铁芯饱和，一次绕组和铁芯发热烧毁。

在前三次电压互感器烧毁后的检查中，排除产品质量问题，一次消谐器损坏等原因，在第四次时，发现电压互感器开口三角形处连接的微机消谐装置内部双向可控硅击穿，导致开口三角形短路。正常运行时，开口三角形电压很小，短路电流很小，对电压互感器没有多大影响。当线路出现单相接地时，开口三角形电压很大，会产生很大的短路[3]。

在系统正常情况下，装置内的可控硅处于阻断状态，当系统发生谐振时单片机触发可控硅瞬间导通达到迅速消除铁磁谐振的目的。但是由于设计上的失误，可控硅在工作中击穿，造成了电压互感器二次开口三角形短路，当系统单相接地时，开口三角绕组内电流迅速增加，造成铁芯饱和，绕组和铁芯发热使电压互感器一次绝缘热击穿，造成了电压互感器屡次烧毁的事故。

3.处理措施

对微机消谐装置进行了改进。

4.总结

本文对一起35kV母线电压互感器二次开口三角形短路进行了故障分析，得出了消谐装置的可控硅被击穿导致电压互感器二次短路是事故发生的根本原因。因此要求相关工作人员对接在互感器二次回路中的设备要有充分的了解，无论是保护装置还是测量设备，还是消谐装置，要有足够的措施避免电压互感器二次短路。

参考文献：

[1]李继房，旸洪锦，唐元媛.开口三角电压回路短路引起的故障分析[J].电工技术，2011，（10）.

[2]全先德，卢垠西.电压互感器二次开口三角短路故障分析[J].变压器，2012.

母线短路 篇3

1 电流限制措施的原因分析

500kV系统随着社会发展的需要而陆续接入电网，由于系统电压等级和容量负荷的增加，系统短路电流也逐步的增大，使得变电站正在运行的设备因不适应系统的发展而发生短路，影响整个电网的正常运行。以包头地区为例，冬季需要设置500kV的网架结构，以保证供电的可靠性，而包北地区的变电站需要增加2号主变压器，新建220kV的生态铝业变电站并对部分线路进行改切，当采用高新1号、2号主变压器啊分裂运行的方式，则会发现计算得出的各个变电站的三相短路电流值有的几乎超标。因此，为保证变电站设备的安全稳定运行，应根据变电站的具体情况进行限流措施。

2 限制短路电流通常采取的措施

2.1 在变压器回路中装设电抗器

由于限流电抗器具有明显的电感特征，当电力系统出现短路的情况时，可以利用这一特征来限制系统的短路电流，减少短路电流对系统的冲击，又可以提高系统的残压。这就是限流电抗器的主要作用。当变压器低压回路，和电抗器进行串联，可以降低低压压测的短路电流水平，将短路的电流控制在允许的范围之内，并将断路器的额定开断容量有效降低，减少其带来的损失。据化工有限公司对相同设备的投资情况进行计算得知，所花费的金额大约为22万元，具有一定的实用性和经济性，但限流电抗器容易产生较大的电能损耗，造成变电站的电能的巨大损耗。

2.2 变压器分列运行

将10kV母线进行分段运行，母线短路电流只会流过1台主变压器，但和2台变压器同时运行时的电流相比较，其短路电流值则大大的降低。故在多数情况下可以在10kV侧装设轻型的电器来解决上述问题。但由于变压器的负荷相对不稳定，使得电能的损耗也比2台变压器同时运行时的损耗更大，运行的可靠性也受到一定的影响而降低。

2.3 采用高阻抗变压器

为限制10kV母线短路电流，采用高阻抗变压器不仅可以降低系统短路电流的水平，还可以减少对其相邻通信线路的干扰，更可以促进断路器等其他电气设备的选型。高阻抗变压器虽然有很多的优势，但其损耗大、成本高，这也是其在使用过程中不可避免的问题。若SZ10、SZ11两种型号的变压器的阻抗电压达到20%，则化工有限公司的投资额将会由原来的22万元左右增加到50万元以上，又将使投资成本大大增加。

2.4 装设出线电抗器

若短路的电流过大，而其他限流措施不能解决根本问题，在此情况下，装设出线电抗器将能够解决这一问题。在10kV馈线的出线侧装设出线电抗器，能够很好的解决短路电流过大的问题，但因其接线方式不仅占据的空间较大，投资花费也极高，在一般的变电站中很少被运用。

2.5 提高系统运行电压

限制短路电流最行之有效的方法就是提高系统运行的电压。当配电系统运行的电压不断提高，馈电能力将不断增强，这时短路的电流将会大大的降低。但这种方法实施之前需要做好配电网的升压实施计划，我国目前正处于该阶段的试行时期。根据已经投入运行的110kV河西变电站和110kV哈业变电站的运行情况，河西变电站和哈业变电站的布置格局已相对稳定，但安装电抗器还需要进一步的考察。考虑到变电站在建设时没有预留电抗器的位置，若直接采取变压器分列运行的方式，则变电站的运行稳定性将会遭到较大的损害，而短路电流下降的趋势也并不是十分的明显。而将变压器更换为高阻变压器或者在10kV馈线的出线侧装设出线电抗器的方法，不仅投资的成本太高，而且实施的过程较为不易，花费时间太长，影响了供电站的供电。根据变电站的特殊情况，采取不同的限流措施来对变电站进行短路电流限制。

3 方案的改造及实施

变电站限流方案的改造和具体的实施需要结合一定的实例来说明。文章以上述的河西变电站和哈业变电站为例来具体说明。

3.1 河西变电站的改造方案及实施

河西变电站自1992年投入运行以来，目前已经拥有召河线和河西线两个电源进线，主接线主要以单母线进行分段接线，如35kV和10kV侧主接线都是由单母线进行分段接线的。据统计，35kV出线5回；10kV出线13回，其中I段出7回，II段出6回；电容器出线2回[4]。由于河西变电站在建设时没有预留电抗器的位置，主变压器和10kV配电室之间也相隔较近，限流电抗器几乎没有“落脚点”。考虑到河西变电站的特殊情况，可以将现运行的10kV开关柜内短路开断电流为31.5kA的所有设备更换为短路开断电流为40kA的设备。这样更换以后不仅可以对短路电流起到一定的限制作用，还可以保证变电站的安全可靠运行。

3.2 哈业变电站的改造方案及实施

哈业变电站在2004年就已经投入使用，在运行的十余年中，建成了一个电源进线，主接线形式为内桥接线，运行两台50000kVa的双绕组主变压器。与河西变电站同样的，其主接线形式也为单母线，利用单母线进行分段接线。2段母线各带11回出线和1个电容器出线。据现场的实际测量和严密的计算显示，在两台主变10kV侧加装两组限流电抗器后，其主接线的形式将会保持不变[5]。根据这一结果继续推算下去。得知，当限流电抗器的电抗率的计算值达到8%时，10kV的母线短路电流将会不断下降，直至21ka。根据哈业变电站目前的设备布局，110kV的设备在变电站以东，两台主变压器位于变电站中部，10kV配电室在变电站以西，10kV侧通过硬母排连接并将其引至配电室，10kV出线全部用电缆。根据哈业变电站的这一布局，再通过现场的实际勘察和详细的测量，得知主变压器到10kV配电室之间的距离适合加装限流电抗器。但由于正处于运行状态中的10kV母线桥不适应限流电抗器，需要对其进行一定的改造。其改造主要是将变压器到10kV之间的过渡距离采用硬母排为进行连接，再将软导线架空连接，将穿墙套管处用以软导线和电抗器之间进行连接即可。将原有的10kV母线的支架进行拆除，增加两组电抗器基础、支柱绝缘子基础和电流互感器基础，增加两个10kV母线支架基础即可完成母线桥的改造，成功加装限流电抗器。

4 结束语

随着地区电源的不断增多，电源点的接入也越来越密集，系统短路现象将会越来越频繁，电流也将会越来越大，加装限流电抗器和更换相关设备也并非能够真正解决问题的根本。目前多数的500kV电网建设都十分落后，不具备加装限流电抗器和更换设备的条件。实施开环措施，并不断的优化电网的网架结构，结合变电站电网的具体情况，进而选择合适的限流措施。

参考文献

[1]仇群辉,徐建强,周垠,等.一起20k V线路故障的分析与对策[J].浙江电力,2015(4):66-68.

[2]李文娟,王克球.限流电抗器在中新知识城的应用分析[J].广东科技,2012(15):103-104.

母线短路 篇4

关键词：整流供电直流电机,侧面像,短路电流,分析

现代工业技术要求越来越多地应用全叠片定子磁轭的直流电动机.在结构紧凑的基础上发展了一个新系列直流电动机, 相应于同中心高, 它达到了异步电机的功率。此新系列直流电机的特征是在电流波动下, 有好的换向性能, 它可适应于各种应用情况。它的特殊优点是可适用于要求宽调节范围, 快速转矩变化和占地面积小的应用场合。

1 反馈短路电流的条件及持续时间

可逆式大型直流轧钢电机一般采用三相桥式反并联逻辑无环流系统, 其主回路见图1。正反二组可控硅桥中一组处于触发导通时, 另一组被封锁。故当直流电机不论正反转在加速或桓速驱动时, 如在交流侧电网发生短路, 则直流电机均不能向电网馈送出短路电流。只有当在制动状态时直流电机才向短路点馈送短路电流。在有环流系统或错位无环流系统中, 不论直流电机运行在何种状态, 由于正反两组可控硅同时处于触发状态, 故当交流侧电网发生短路时, 直流电机都将通过逆变组已触发导通的可控硅向电网送出短路电流。由于在直流回路中有快速开关的保护, 短路故障发生后最迟10ms内快速开关的弧光电压将限制短路电流, 最迟在15ms后, 直流回路中的电流将被切断。

2 短路电流值的计算

交流侧电网发生短路, 如图 (1) 所示.可将直流电机向交流电网馈送短路电流的回路画成如图 (2) 的等效电路。图中ED为直流电机的反电势, 假定飞轮惯量很大, 在被观察的极短时间内电机转速视为恒定, ED为恒指;LD为直流电机的电感, Lg为平波电抗器的电感;Ls'为整流变压器涣算到次级的漏感;可控硅的压降及回路中的电阻可忽略不计。

2.1 电压器漏感L

整流变压器换算至次级侧的漏感LS可由式 (1) 求出:

式中变压器标么阻抗值;变压器次级电压 (V) ;Id-变压器额定整定电流 (A) ;Kb———系数, 对三相桥式电路为3.9。

2.2 短路四路总电感的估算

在逻辑无环流控制的直流调速系统中, 选择平波电抗器的参数, 主要满足限制电能的脉动和在电机流过最小工作电流 (一般取额定电流的5%) 时维持电流的连续性这两个要求。在设计时, 一般比较两者所带电抗值的大小, 取其大者。

实际上电机的电感不是恒定的, 当电网短路电流猛增时, 电机的电感将减小。另外在稳定转速及恒定励磁情况下, 随着电枢电流增大而使磁场畸变, 从而使电机的反电势变小。在带有补偿绕组的直流电机上进行过的短路试验证明, 电势的下降比电机电感的下降更强烈些。

但为了取得明显关系, 假设直流电机的反电势和电枢回路总电感都是恒定的。一般情况平波电抗器多数按以下原则选择:电枢回路总电感可以达到使整流器被控制在电压为零时电枢电流的断续界限处于电机额定电流的5%~l0% (一般不取到10%, 此百分数越大, 总电抗越小, 即需配的平波电抗器电抗越小, 短路电流越大) 。电枢电流正将开始断续时的电流平均值称为临界电流Icrit。为考虑反馈电流的极限情况取Icrjt=0直流电机的额定电流) 。

2.3 电枢回路的锻炼电流

2.3.1 三相整流变压器以三相桥式可控硅组供直流电机时, 除在换相重叠角极短瞬间外均为二相导电。

从直流电机馈送到交流电网的最大短路电流会碎变压器初级与次级绕组连结不同而有差异。假定整流变压器绕组的变比为1:1时, 在变压器绕组为Δ/Δ和Y/Y连接时而为Δ/Y与Y/Δ连接时Ik1为整流变压器一次侧母线承受的最大短路电流, Ik2为其二次侧的最大短路电流) 。现分析如下:

在变压器为Δ/Y接线如图3所示, 从图可知, 当直流电机向整流变压器次级输送短路电流Ik2时, 初级侧母线上流过的最大短路电流为次级的。

2.3.2 直流电枢间回路的总电感已知后, 可以求出电机向短路点输送的短路电流, 并考虑整流变压器绕组连接不通的影响, 取ik的最大值。

3 反馈短路电流所占比重

大型直流电机反馈的短路电流数值不容忽视。在这种情况下, 由大型直流电机反馈到交流电网的短路电流就不能忽视。

总之, 在计算交流电网短路电流时, 在有以整流器供电的大型直流电机较多的场合, 必须考虑由大型直流电机向交流侧电网短路点馈送的短路电流。由于在直流电机供电回路内有直流快速断路器保护, 此项短路电流持续时间不会超过15ms, 因此仅在校核开关母线等动稳定及计算继电保护速断保护整定值时才需考虑, 它对开关的遮断容量没有影响。此项反馈的短路电流可以用德国VDE102《短路电流计算导则》进行计算, 如直流传动系统均为反并联逻辑无环流系统, 故在有些场合此项短路电流可以乘上一个小于1的系数 (如0.5) 。

参考文献

[1]孟庆春, 张庆新.用多整流器向直流电动机供电抑制电流谐波[J].煤矿自动化1996 (2) .