電氣設備短路對艦艇電站的影響范文

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1設備短路對艦艇電站的影響

1.1電氣設備短路對電站參數的影響電氣設備短路時，短路點的電流會在極短的時間內達到峰值，然后經過十幾個周期后重新達到穩定狀態，其中沖擊電流對電站的影響最大。艦艇電網電壓較陸上低很多，發電機的參數是固定的，則系統的運行狀態和阻抗大小對短路電流的影響較大。如圖3所示，當短路點在距離發電機比較遠的分配電路中，阻抗下降較小，短路電流較小并且故障電路會被保護裝置快速切斷，故對電站的沖擊較小或幾乎無影響；短路點距離電站越近或短路設備功率越大，短路電流就越大，其對電站影響就越大，如直接與匯流排相連的大功率電機M1短路，則會對電站造成沖擊，影響穩定性。

1.2電氣設備短路對電站暫態穩定性的影響對于艦艇以異步電動機為主要負載的電力系統，短路時，系統阻抗的降低會增加異步負載向發電機吸取的電磁功率，從而增加了發電機電壓恢復的難度，使電力系統保持暫態穩定的條件變得困難。在主匯流排附近發生三相短路，對系統暫態穩定來說也是最嚴重的情況。若保護裝置動作不及時或功角無限增加，系統則恢復不到暫態穩定狀態。各發電機失去同步后，會造成發電機輸出功率和電壓更強烈的振蕩，從而使發電機和一些負載被迫切除。嚴重時，甚至造成整個系統的解列或瓦解，引發大面積的停電事故。

2電氣設備短路對電站影響的解決措施

2.1常規時對電氣設備短路的保護措施為保證艦艇電網或電氣設備免受短路故障危害而在電網中設置熔斷器、斷路器等保護性裝置，使其能夠在短路發生時快速切斷故障部分必要時并能限制短路電流，減少短路造成的損害，保護發電機的安全，防止事故擴大。同時，保護裝置能快速切斷故障線路對于提高電力系統的暫態穩定性也起到關鍵性作用。

2.2用FCL來限流電氣設備短路艦艇常規短路保護裝置存在斷流能力有限、動作時機不當、斷閘時間長等局限性，為取得更好的解決效果，則需采取必要的限流措施。由于艦艇電力系統的特殊性，通過改造電網結構來限制短路電流水平的方案基本不可能實現，而且在系統運行方面，兩組電源之間經常要求并聯運行保證供電的連續性，因此，FCL的應用提供了一種有效的解決方法。并且隨著海警艦艇電力系統現代化程度的日益提高和容量的不斷增大，FCL的應用勢必會成為一種趨勢。FCL是基于串聯電抗器限流的原理基礎上發展而來的，它克服了傳統串聯電抗器限流的缺點，是一種有效的限流裝置，基本組成如圖4所示。從限流基本原理來說現有的FCL可分為機械開關型、超導型和電力電子型三種。機械開關型FCL存在分斷動作較慢的缺點，超導型FCL的研究技術目前尚不成熟，而電力電子型FCL在中低壓交流電網中優點明顯，可應用在艦艇中。電力電子型故障限流器是用半導體器件代替傳統開關設備來完成快速切換限流阻抗的，從而限制短路電流。此種FCL主要有固態型、諧振型和串聯補償性。圖5為串聯補償性FCL的原理圖。圖6為三相系統短路時裝設FCL和沒有裝設FCL的某配電線路的電流波形對比圖。從圖中可以看出，當發生短路故障時，電流從正常的40A突升至1400A，激增幾十倍，有可能燒壞斷路器等設備，給系統帶來極大的危險性。當系統裝設FCL后，在短路故障發生后的0.005s，FCL則迅速投入電路中進行限流，將無FCL時1400A的峰值電流限制到390A，限流效果很好。同時，由于其補償特性可使電壓更趨于穩定。

3結語

在電力系統正常運行時，FCL限流器不工作，發生故障時才投入，并能快速響應，維護系統穩定。且為低阻抗或無阻抗狀態，有功損耗和無功損耗都很小，不僅能限制短路電流的大小降低危害程度，更保證了斷路器動作的可靠性。隨著艦艇電站容量的不斷增大以及可靠性的更高要求，應采用斷路器與FCL相互配合來實現快速切除短路故障，這也是降低危害、提高系統暫態穩定性最直接有效的方法。

作者：陳忠廣 單位：遼寧省海警第二支隊