超高功率整流器短路電流的計算

由于電網(wǎng)的最大短路容量（7676MVA）遠大于整流機組的容量（約110MVA），所以在計算整流器閥側(cè)短路電流時，電網(wǎng)的短路阻抗可以忽略不計，它對計算結(jié)果的影響不大，只是計算值稍大一些。故圖2中未計入電網(wǎng)的短路阻抗。

3 直流側(cè)短路（穩(wěn)態(tài)）電流

一個整流電源機組的閥側(cè)繞組有四組，每組繞組對應(yīng)一個三相橋式整流電路。直流側(cè)發(fā)生短路時，一個整流電源機組的總阻抗等值電路如圖3所示。

圖 3 直 流 側(cè) 短 路 等 值 電 路

圖中：Ea=UZ2/=1050/=606V——整流變壓器閥側(cè)等值相電壓[1]；

Xg=XTB＋XZB/2＋XM/4=1.19＋0.66＋0.19=2.04mΩ——直流短路等值電抗；

Rg=RTB＋RZB1/2＋（RM＋RZB2）/4=0.042＋0.012＋0.026=0.08mΩ——直流短路等值電阻；

Zg===2.0415mΩ——直流短路等值阻抗[1]。

3.1 整流變壓器每個閥側(cè)繞組的線電流有效值ID1[1]

ID1=(1/4)×Ea/Zg=606/(4×2.0415×10－3)=74.2kA

3.2 三相整流橋每個橋臂的短路電流有效值IbD1[1]

IbD1=Ea/(4·Zg)=606/(4·×2.0415×10－3)=52.5kA

3.3 每個三相整流橋的直流短路電流平均值IbDP1[1]

IdDP1=1.35×(Eq/4Zg)=1.35×606/(4×2.0415×10－3)=100.2kA

4 橋臂短路時（穩(wěn)態(tài)）短路電流

當一個整流機組中有一個整流臂因整流器件被擊穿，而發(fā)生橋臂短路時，其短路阻抗Zbg為：

Zbg===3.265mΩ

式中：Xbg=XTB＋XZB＋XM=1.19＋1.32＋0.75=3.26mΩ——橋臂短路電抗；

Rbg=RTB＋RZB1＋RZB2＋RM=0.042＋0.024＋0.075＋0.028=0.17mΩ——橋臂短路電阻。

4.1 故障橋臂短路電流（周期分量）的穩(wěn)態(tài)有效值IbD1[1]

IbD1=Eq/Zbg=606/(3.265×10－3)=186kA

4.2 故障橋臂穩(wěn)態(tài)短路電流（周期分量）的最大值IDm[1]

IDm=IbD1=×186=263kA

5 實際試驗數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)比較

5．1 實際試驗數(shù)據(jù)

在運行現(xiàn)場不可能在整流機組處于額定運行狀態(tài)下進行直流短路試驗來實地測量短路電流，而只能在低壓條件下進行，以驗證計算方法的正確性。具體測試條件和數(shù)據(jù)如下：

1)測試條件調(diào)壓變壓器的有載開關(guān)位于最低的第1擋，整流變壓器閥側(cè)空載交流電壓為U2=80V；自飽和電抗器偏移繞組的偏移電流為DC10A，控制繞組的控制電流為0A；整流機組直流輸出端直接短路。

2)實測數(shù)據(jù)整流機組的直流短路輸出為Ud=12V（系短路母線兩端的電壓），Id=61kA。此時整流機組閥側(cè)的相電壓Ua1為：

Ua1=(U2－Ud/1.35)/=(80－12/1.35)/=41V

5．2 計算數(shù)據(jù)

1)計算依據(jù)同樣使調(diào)壓變壓器的有載開關(guān)位于最低的第1擋，將其二次側(cè)短接，給一次側(cè)加電壓，測得一次側(cè)電壓U11=3274V時，一次側(cè)電流I11=20.4A。調(diào)壓變壓器在第1擋的變比為kTB1=50，可以求得調(diào)壓變壓器在該擋的實際短路阻抗（折算到整流變壓器閥側(cè)）ZTB1為：

ZTB1=U11/(I11)=3274/(×20.4×502×57.762)=0.011×10－3Ω=0.011mΩ

而調(diào)壓變壓器有載開關(guān)位于第78擋（額定分接擋）時，調(diào)壓變壓器的阻抗ZTB=1.19mΩ，機組總阻抗Zg=2.0415mΩ；在第1擋時，調(diào)壓變壓器的阻抗ZTB1=0.011mΩ，整流機組總阻抗Zg1為：

Zg1=Z0－ZTB＋ZTB1=2.0415－1.19＋0.011=0.8625mΩ

2)計算數(shù)據(jù)調(diào)壓變壓器有載開關(guān)位于最低的第1擋時，一個機組的直流短路電流Id1為：

Id1=13.5(Ea1/Zg1)=1.35×41/(0.8625×10－3)=64.2kA

6 結(jié)語

在調(diào)壓變壓器有載開關(guān)位于最低的第1擋的情況下，進行直流側(cè)短路試驗，實測穩(wěn)態(tài)直流短路電流為61kA，與按本文介紹的計算方法所計算的短路電流值64.2kA基本接近，說明了這種計算方法基本上是正確的，可以在超高功率整流電源設(shè)備中參照這一計算方法確定短路電流，作為保護系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。