海洋石油平臺(tái)短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的比較研究

徐 巖，牛志民

(華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 0 71003)

海洋石油平臺(tái)短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的比較研究

徐 巖，牛志民

(華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 0 71003)

對(duì)短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)IEC 60909和IEC 61363的橫向比較的研究在國(guó)內(nèi)仍是一個(gè)空白，海洋石油平臺(tái)上從事相關(guān)工作的技術(shù)和科研人員對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別認(rèn)識(shí)模糊，通過(guò)對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行橫向比較研究，為相關(guān)工作人員提供必要的理論參考。從理論上分析兩者在計(jì)算原理、計(jì)算假定、元件數(shù)學(xué)模型、計(jì)算結(jié)果和適用條件等方面的異同，并使用EDSA電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析軟件搭建作業(yè)區(qū)內(nèi)的平臺(tái)電力群模型，分別使用兩種短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)分析短路計(jì)算結(jié)果直觀說(shuō)明兩種短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。

短路計(jì)算;海洋石油平臺(tái);IEC 61363;IEC 60909;EDSA

0 引言

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備選擇、電氣保護(hù)整定計(jì)算都是基于短路電流計(jì)算結(jié)果。短路計(jì)算時(shí)選擇的標(biāo)準(zhǔn)不同，得到的計(jì)算結(jié)果的精度也不同。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)已經(jīng)分別對(duì)IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)和IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)做了詳細(xì)研究［1～6］，我國(guó)引入 1988 年版IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即《三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算GB/T15544-1995》，用于設(shè)備進(jìn)出口及對(duì)外工程投標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)［7］。但是到目前為止前人并未做過(guò)兩種標(biāo)準(zhǔn)之間的比較，未明確區(qū)分兩種計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，從而導(dǎo)致當(dāng)前遼東作業(yè)區(qū)的平臺(tái)電站未結(jié)合兩種計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)和適用范圍靈活選用IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)和IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行短路計(jì)算，因此造成短路計(jì)算結(jié)果上的偏差，從而導(dǎo)致海上平臺(tái)保護(hù)裝置的拒動(dòng)或誤動(dòng)情況時(shí)有發(fā)生。因此綜合分析兩種短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)在概念、算法及結(jié)果上的差異，可以為海洋石油平臺(tái)上從事相關(guān)工作的技術(shù)和科研人員在選擇短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)時(shí)給予一定的參考，具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

本文首先簡(jiǎn)要介紹IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)和IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算原理，然后分別從計(jì)算假設(shè)、元件模型上比較標(biāo)準(zhǔn)間的異同。通過(guò)算例計(jì)算，找出兩種標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算結(jié)果上的差異性，并分析產(chǎn)生差異的原因，為海洋石油平臺(tái)上從事相關(guān)工作的技術(shù)和科研人員在選擇短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)時(shí)提出了建議。

1 短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)原理介紹

1.1 IEC61363標(biāo)準(zhǔn)原理介紹

圖1所示即為一臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路時(shí)電流的變化。利用常用的波形分析方法分析定子產(chǎn)生的三相短路電流，可以得到直流分量idc和交流分量Iac。當(dāng)計(jì)算短路電流時(shí)，通常只關(guān)注最大電流值。圖1說(shuō)明了短路電流最大值沿著復(fù)雜時(shí)間相關(guān)函數(shù)上包絡(luò)線變化?？梢缘玫接纱松习j(luò)線定義的電流的計(jì)算公式［8］:

式中:ik為短路電流上包絡(luò)線值;Iac為短路電流交流分量;idc為短路電流直流分量。

圖1 短路電流變化波形圖

短路電流中的直流分量可以由三相短路電流包絡(luò)線的均分線求得。直流分量按照指數(shù)規(guī)律衰減，直至最終衰減為零。定子回路的電阻和等值電感決定了直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)Tdc的值。直流分量隨時(shí)間衰減的函數(shù)為:

式中:Ik″為超暖態(tài)短路電流;I0為故障前的電流;φ0為故障前的相角;Idc為直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)。

發(fā)電機(jī)機(jī)端短路時(shí)，短路電流中的交流分量是隨時(shí)間衰減的，最終衰減至穩(wěn)態(tài)值Ik。如果令交流分量的初始值幅值為，則衰減至零。按指數(shù)衰減規(guī)律分析的變化過(guò)程，得知其按兩個(gè)時(shí)間常數(shù)衰減。數(shù)值較小的時(shí)間常數(shù)稱為，數(shù)值較大的時(shí)間常數(shù)稱為。將后面衰減比較慢的部分T'd的變化規(guī)律向前延伸至縱坐標(biāo)，得到I'k，由此可以寫(xiě)出交流分量幅值表達(dá)式:

1.2 IEC 60909基本原理介紹

IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)提供的短路計(jì)算方法的基本原理是疊加原理［9］，短路點(diǎn)電流可以直接由故障分量求得。在故障點(diǎn)處，開(kāi)路電壓作為系統(tǒng)中唯一的電壓源。在傳統(tǒng)的短路計(jì)算方法中，開(kāi)路電壓用短路點(diǎn)所在的電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)平均電壓Uav來(lái)代替，一般取系統(tǒng)標(biāo)稱電壓Un的1.05倍。而在IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)中考慮到負(fù)荷影響、變壓器分接頭、系統(tǒng)電壓變化等因素，對(duì)等效電壓源引入電壓系數(shù)c［10］。使用公式 (4)計(jì)算短路電流初始值:

式中:Un為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓;c為電壓系數(shù);Rk為短路電阻;Xk為短路電抗。

在IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)中，給出了在計(jì)算最大和最小短路電流時(shí)，采用的不同電壓系數(shù)c值。

由于在IEC60909標(biāo)準(zhǔn)中，通過(guò)引入電壓系數(shù)c對(duì)電壓進(jìn)行了校正，所以此標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算精度要比傳統(tǒng)的三相短路電流的計(jì)算精度高［11］。

2 短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)比較

2.1 假設(shè)條件的比較

兩個(gè)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算假設(shè)上有相同的地方，如假設(shè)變壓器處于主抽頭位置，并且在短路發(fā)生瞬間，認(rèn)為短路點(diǎn)某相的相電壓瞬時(shí)值為零。忽略短路時(shí)的電弧阻抗，并且認(rèn)為所有電路元件在每個(gè)離散的時(shí)間段內(nèi)作線性響應(yīng)等。

對(duì)于IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)，由于最初制定是針對(duì)船舶電力系統(tǒng)，電壓等級(jí)較低、線路較短，所以計(jì)算時(shí)忽略系統(tǒng)中所有電容。并且由其原理決定了只能計(jì)算三相短路，所以短路發(fā)生時(shí)假設(shè)三相同時(shí)短路并且短路期間短路電流的路徑不變，并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，在短路開(kāi)始時(shí)刻和整個(gè)短路期間，所有有功負(fù)載和無(wú)功負(fù)載由所有發(fā)電機(jī)按比例承擔(dān)。

IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于線路電容和非旋轉(zhuǎn)負(fù)載的導(dǎo)納結(jié)合電壓等級(jí)和接地方式進(jìn)行了考慮。對(duì)于低壓系統(tǒng)，計(jì)算短路電流時(shí)，線路電容及非負(fù)載的并聯(lián)導(dǎo)納一般可以忽略。在計(jì)算中、高壓電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的不對(duì)稱短路電流時(shí)，線路零序電容和非旋轉(zhuǎn)負(fù)載的零序并聯(lián)導(dǎo)納不能忽略。在計(jì)算中、高壓電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的電力系統(tǒng)的短路電流時(shí)，如果忽略線路的零序電容，短路電流的計(jì)算值要大于實(shí)際值。

2.2 短路電流計(jì)算比較

2.2.1初始短路電流的比較

使用IEC 60909時(shí)，近端短路和遠(yuǎn)端短路兩種情況下的短路電流計(jì)算方法有區(qū)別。標(biāo)準(zhǔn)中給出的判斷條件為:當(dāng)電網(wǎng)經(jīng)過(guò)變壓器饋電后短路時(shí)，如果饋電網(wǎng)絡(luò)電抗XQt與變壓器低壓側(cè)電抗XTLV滿足關(guān)系式XTLV≥2XQt，可視為遠(yuǎn)端短路。在實(shí)際工程中，也使用下述判斷條件來(lái)判定近端短路:對(duì)發(fā)電機(jī)而言，至少存在一臺(tái)發(fā)電機(jī)，供給的預(yù)期短路電流初始值超過(guò)其額定電流的兩倍;對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，其產(chǎn)生的短路電流超過(guò)該點(diǎn)不接電動(dòng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的短路電流的5%。

在使用IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算近端短路電流時(shí)，不需要修正發(fā)電機(jī)阻抗或變壓器阻抗，直接使用公式 (4)求取即可。當(dāng)需要計(jì)算近端短路單臺(tái)發(fā)電機(jī)饋送的短路電流時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)中使用等效電壓源c·Un/3作為全網(wǎng)的唯一電源，代替同步發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)電勢(shì)E″，因此應(yīng)針對(duì)發(fā)電機(jī)阻抗引入校正系數(shù)，校正公式如下:

式中:ZGk為修正后的發(fā)電機(jī)阻抗;KG為校正系數(shù);ZG為發(fā)電機(jī)阻抗;KG為同步發(fā)電機(jī)假想電阻;″為直軸超瞬態(tài)電抗。

忽略發(fā)電機(jī)定子繞組電阻，并假設(shè)短路前同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行于額定工況下，此時(shí)的同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行向量圖如圖2所示。根據(jù)向量圖可以得到次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)Ε″的向量表達(dá)式為:

圖2 同步發(fā)電機(jī)額定工況下的向量圖

式中:E″為次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì);UrG為發(fā)電機(jī)額定工況下的電壓;IrG為發(fā)電機(jī)額定工況下的電流。

因此次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)的幅值可以表示為:

式中:φrG為發(fā)電機(jī)額定工況下的電壓與電流之間的相角。

IEC60909中為了使發(fā)電機(jī)出口短路交流分量初始值計(jì)算更加精確，應(yīng):

在使用IEC 61363進(jìn)行短路計(jì)算之前，無(wú)需區(qū)分近端和遠(yuǎn)端短路。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路時(shí)，IEC61363使用下式計(jì)算短路電流交流分量的初始值。

從上述推導(dǎo)過(guò)程可以看出，在計(jì)算次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)的幅值的過(guò)程中，進(jìn)行了近似計(jì)算，使得最終得到的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)偏小。因此在計(jì)算發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)短路電流交流分量時(shí)，IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果要偏大。

2.2.2 任意時(shí)刻短路電流的比較

IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)給出的短路電流計(jì)算公式是基于一臺(tái)發(fā)電機(jī)出口短路。如果發(fā)電機(jī)與短路點(diǎn)間有外部電抗Xw，此時(shí)應(yīng)只需將Xw附加到發(fā)電機(jī)電抗 Xd、X'd、X″d中，外部電抗 Xw還會(huì)影響到相關(guān)的時(shí)間常數(shù)?？梢钥闯觯绻l(fā)電機(jī)的參數(shù)一定，并且短路前運(yùn)行方式確定的情況下，短路電流交流分量是外電抗和時(shí)間的函數(shù)。

涉及到實(shí)際電網(wǎng)時(shí)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)電機(jī)直接通過(guò)外部電抗直接與短路點(diǎn)相連的情況比較少見(jiàn)，因此只能采用近似實(shí)用的計(jì)算方法。20世紀(jì)80年代以來(lái)，查通用曲線的方法被我國(guó)電力設(shè)計(jì)部門(mén)廣泛采用。在IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)中，求取交流分量任意時(shí)刻短路電流時(shí)引入了計(jì)算系數(shù)。

使用IEC60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算短路電流時(shí)，應(yīng)首先判別近端短路和遠(yuǎn)端短路，計(jì)算遠(yuǎn)端短路時(shí)，從短路初始時(shí)刻到穩(wěn)態(tài)時(shí)刻，短路電流不衰減，即:

式中:Ib為對(duì)稱開(kāi)斷電流。

IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算近端短路發(fā)電機(jī)送出的Ib時(shí)，引入時(shí)間系數(shù)μ表示衰減常數(shù)，即:

式中:μ為衰減常數(shù);I″kG為發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，短路交流分量初始時(shí)刻最大值。

式中μ取決于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)最小時(shí)延tmin和發(fā)電機(jī)送出的I與其額定電流IrG之比，其關(guān)系曲線如圖3所示。由圖可見(jiàn)，tmin愈大，μ愈小，即時(shí)間越長(zhǎng)電流 Ib越小;/愈大，μ 愈大，這是因?yàn)?IrG越大，表明發(fā)電機(jī)離短路點(diǎn)的距離較近。所以引入系數(shù)μ和IEC 61363中的短路電流交流分量只是外電抗和時(shí)間的函數(shù)完全相呼應(yīng)。

圖3 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與發(fā)電機(jī)電流之比曲線圖

其中μ值還可以使用IEC 60909中的推薦公式計(jì)算。推薦公式如下:

當(dāng)使用計(jì)算機(jī)采用IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算任意時(shí)刻短路電流時(shí)，可以根據(jù)給定的4個(gè)推薦值，利用插值法，計(jì)算衰減常數(shù)μ［12］。

2.2.3 穩(wěn)態(tài)短路電流的比較

短路點(diǎn)位于同步發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，使用下述公式計(jì)算短路穩(wěn)態(tài)電流有效值為:

式中:Eq|0|為勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)有效值;Xd為直軸同步電機(jī)。

利用發(fā)電機(jī)參數(shù)中給出的短路比k=Id/IrG，即電機(jī)空載額定電壓的勵(lì)磁電流下的三相穩(wěn)態(tài)短路的短路電流與額定電流的比值及式 (17)可以得到勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)有效值:

假設(shè)短路點(diǎn)到發(fā)電機(jī)出口外部電抗為Xw，在IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)中通過(guò)下式得到穩(wěn)態(tài)短路電流:

對(duì)于穩(wěn)態(tài)短路電流，使用IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算時(shí)，如果是遠(yuǎn)端短路，則使用公式 (4)。對(duì)于近端短路，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)tmin≥0.25 s，可以求得衰減系數(shù)并利用公式 (15)計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流。

2.2.4 適用的短路類(lèi)型及網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型比較

4種典型的短路型式有單相接地短路、兩相接地短路、三相短路及兩相短路，典型電路圖如圖4所示。

圖4 典型的短路型式

由于IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)中的短路電流計(jì)算公式是通過(guò)分析一臺(tái)發(fā)電機(jī)出口三相短路波形得到的，所以此標(biāo)準(zhǔn)只適用于非網(wǎng)格型的三相短路。其中兩相短路可以根據(jù)三相短路電流值推算，推算公式如下:

IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)由疊加原理而來(lái)，理論上可以適用四種短路類(lèi)型及所有網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型。利用常用網(wǎng)絡(luò)變換的基本公式就可以得到電源到短路點(diǎn)的阻抗。

下面通過(guò)EDSA軟件［13］搭建圖5所示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)模型，并使用EDSA軟件的短路計(jì)算功能計(jì)算短路電流，兩種標(biāo)準(zhǔn)之間的差異可以從計(jì)算結(jié)果中明顯看出。元件參數(shù)如下。

圖5 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)模型

圖6 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)模型短路計(jì)算曲線

故障點(diǎn)設(shè)置在發(fā)電機(jī)機(jī)端，分別使用IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)和IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算短路電流，圖6(a)顯示了短路電流隨時(shí)間變化的波形?？梢灾庇^的看到，針對(duì)對(duì)稱短路電流初始值IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果偏大，與2.2.1小節(jié)中的分析相符。但是除去初始值外，整個(gè)時(shí)間段內(nèi)IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的短路電流值要明顯偏大。IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)中使用不同電壓系數(shù)計(jì)算的短路電流結(jié)果相同。

在海纜末端設(shè)置短路點(diǎn)，分別使用IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)及IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算短路電流。使用IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算時(shí)，電壓系數(shù)c分別取最大值和最小值進(jìn)行兩次短路電流計(jì)算，圖6(b)顯示了短路電流隨時(shí)間變化的波形。IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)中，使用電壓系數(shù)c最大值和最小值計(jì)算遠(yuǎn)端短路電流得到的結(jié)果有明顯區(qū)別。與近端短路時(shí)相同，對(duì)于對(duì)稱短路電流初始值的計(jì)算結(jié)果，IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果偏大。

在簡(jiǎn)單模型中，短路點(diǎn)設(shè)置在線路末端，線路長(zhǎng)度初始設(shè)置為10 km，分別使用IEC 61363和IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行三相短路計(jì)算，并監(jiān)測(cè)5周波時(shí)交流分量的幅值，此時(shí)IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果偏小。逐漸增加線路長(zhǎng)度，兩種標(biāo)準(zhǔn)在5周波時(shí)的交流分量幅值逐漸接近，當(dāng)線路長(zhǎng)度達(dá)到25 km時(shí)，IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果開(kāi)始偏大，當(dāng)線路長(zhǎng)度達(dá)到100 km時(shí)，IEC 61363計(jì)算結(jié)果明顯偏大。所以，對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)，兩種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果的相對(duì)大小與短路點(diǎn)距發(fā)電機(jī)的位置有關(guān)。

3 工程實(shí)例計(jì)算分析

3.1 算例數(shù)據(jù)

通過(guò)渤海錦州某平臺(tái)電力群進(jìn)行仿真計(jì)算，本電力群包括兩個(gè)電站。其中A電站包括4臺(tái)主發(fā)電機(jī)，B電站包括兩臺(tái)主發(fā)電機(jī)，兩電站間通過(guò)6.3/35 kV變壓器升壓然后通過(guò)海底電纜連接。工程圖如圖7所示。

圖7 平臺(tái)電力群示意圖

其中主要設(shè)備參數(shù)如下:

6臺(tái)發(fā)電機(jī)參數(shù)相同，參數(shù)為:發(fā)電機(jī)參數(shù):

母線1、2到5的升壓變及母線7、8到9的升壓變型號(hào)相同，參數(shù)為:變壓器參數(shù):Sn=10 MVA，t=6 300/35 000 kV，Z=0.0045+j0.078 9 Ω。

母線5到母線6的海纜參數(shù)為:Z1=(2．31+j3．50);母線5到母線9的海纜參數(shù)為:=

短路點(diǎn)設(shè)置在母線1、母線5和母線6處，使用EDSA軟件中的IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)和IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算，并使用MATLAB繪制短路電流隨時(shí)間變化的曲線。

3.2 計(jì)算結(jié)果及分析

短路計(jì)算的波形見(jiàn)圖8，通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果可以看出:

(1)比較兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的對(duì)稱短路電流初始值，IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果偏大。

(2)IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)中c因子對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響比重隨著短路點(diǎn)距電源的距離增加而增加。

圖8 平臺(tái)電力群短路計(jì)算結(jié)果

在計(jì)算遠(yuǎn)端短路時(shí)，c因子的影響比較大，比如1 kV以上系統(tǒng)遠(yuǎn)端短路時(shí)計(jì)算的最大和最小短路電流可以相差1.1倍。但是對(duì)于近端短路時(shí)，由于發(fā)電機(jī)及 (或)變壓器的阻抗需要進(jìn)行修正，修正系數(shù)中使用的c因子與假想電壓源c·Un/中的c因子取值相同，可以消去，所以計(jì)算的短路電流最大值和最小值基本相等。

(3)近端短路時(shí)，短路發(fā)生一段時(shí)間后，比較兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的短路電流交流分量的值，IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果一般偏大。遠(yuǎn)端短路時(shí)，短路發(fā)生一段時(shí)間后，IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的結(jié)果一般偏小。

4 結(jié)論

本文從標(biāo)準(zhǔn)概念、標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)條件、標(biāo)準(zhǔn)中元件數(shù)學(xué)模型和標(biāo)準(zhǔn)短路計(jì)算方法等方面比較了IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)和IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)的相似與不同，為了進(jìn)一步說(shuō)明問(wèn)題，使用實(shí)際海洋石油平臺(tái)進(jìn)行了仿真計(jì)算。綜上所述，可以得到以下結(jié)論:

(1)IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)可用于對(duì)短路電流估算，計(jì)算結(jié)果能夠滿足精度要求。此方法在參數(shù)準(zhǔn)備和算法等方面比較簡(jiǎn)便。IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)非網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)，本標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)分析在空載運(yùn)行條件下運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)定子突然發(fā)生三相短路后電流波形的基礎(chǔ)上，得到了對(duì)稱分量幅值隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系，本標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算之前需要準(zhǔn)備較多的參數(shù)。但是應(yīng)用IEC 60363標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算非網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)時(shí)，精度較高。

(2)IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)中c因子對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響比重隨著短路點(diǎn)與電源的距離增加而增加。

(3)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有各自的適用范圍，應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合因素選擇短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)今海洋工程上出現(xiàn)了一些規(guī)模較大的綜合性中心平臺(tái)和平臺(tái)群，輸配電網(wǎng)絡(luò)已形成一定規(guī)模，電網(wǎng)趨于復(fù)雜，所以針對(duì)非網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算短路電流時(shí)，應(yīng)使用適用范圍更廣的IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)。

(4)保護(hù)整定計(jì)算時(shí)一般使用對(duì)稱短路電流初始值，對(duì)于近端短路和遠(yuǎn)端短路，在滿足適用條件下IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果都要大于IEC 60909標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果，所以使用參考IEC 61363標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的短路結(jié)果的保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果要偏于保守。

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Comparison and Research on Standards and Methods of Short-circuit Current Calculation on Offshore Oil and Gas Platform

Xu Yan，Niu Zhimin

(School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Baoding 071003，China)

There is little research on two standards，IEC 61363 and IEC 60909，in calculation of short circuit current．This paper compares their similarities and differences in calculation content，assumptions，equipment model and arithmetic，then illuminates the reason of the different results by a testing example，and points out their different applied conditions．In addition，using an example，the causes of the result differences are obtained by drawing short-circuit current curves of the three methods with different calculation reactance．Finally，some suggestions for the choice of short-circuit current standards are made．

short-circuit current;offshore oil and gas platform;IEC 61363;IEC 60909;EDSA

TM73

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2015.11.008

2005－06－25。

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目 (12MS110)。

徐巖 (1976-)，男，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)與安全控制、新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)，E-mail:niu_zhimin_work@163.com。