电气设备短路对舰艇电站的影响范文

1设备短路对舰艇电站的影响

1.1电气设备短路对电站参数的影响电气设备短路时，短路点的电流会在极短的时间内达到峰值，然后经过十几个周期后重新达到稳定状态，其中冲击电流对电站的影响最大。舰艇电网电压较陆上低很多，发电机的参数是固定的，则系统的运行状态和阻抗大小对短路电流的影响较大。如图3所示，当短路点在距离发电机比较远的分配电路中，阻抗下降较小，短路电流较小并且故障电路会被保护装置快速切断，故对电站的冲击较小或几乎无影响；短路点距离电站越近或短路设备功率越大，短路电流就越大，其对电站影响就越大，如直接与汇流排相连的大功率电机M1短路，则会对电站造成冲击，影响稳定性。

1.2电气设备短路对电站暂态稳定性的影响对于舰艇以异步电动机为主要负载的电力系统，短路时，系统阻抗的降低会增加异步负载向发电机吸取的电磁功率，从而增加了发电机电压恢复的难度，使电力系统保持暂态稳定的条件变得困难。在主汇流排附近发生三相短路，对系统暂态稳定来说也是最严重的情况。若保护装置动作不及时或功角无限增加，系统则恢复不到暂态稳定状态。各发电机失去同步后，会造成发电机输出功率和电压更强烈的振荡，从而使发电机和一些负载被迫切除。严重时，甚至造成整个系统的解列或瓦解，引发大面积的停电事故。

2电气设备短路对电站影响的解决措施

2.1常规时对电气设备短路的保护措施为保证舰艇电网或电气设备免受短路故障危害而在电网中设置熔断器、断路器等保护性装置，使其能够在短路发生时快速切断故障部分必要时并能限制短路电流，减少短路造成的损害，保护发电机的安全，防止事故扩大。同时，保护装置能快速切断故障线路对于提高电力系统的暂态稳定性也起到关键性作用。

2.2用FCL来限流电气设备短路舰艇常规短路保护装置存在断流能力有限、动作时机不当、断闸时间长等局限性，为取得更好的解决效果，则需采取必要的限流措施。由于舰艇电力系统的特殊性，通过改造电网结构来限制短路电流水平的方案基本不可能实现，而且在系统运行方面，两组电源之间经常要求并联运行保证供电的连续性，因此，FCL的应用提供了一种有效的解决方法。并且随着海警舰艇电力系统现代化程度的日益提高和容量的不断增大，FCL的应用势必会成为一种趋势。FCL是基于串联电抗器限流的原理基础上发展而来的，它克服了传统串联电抗器限流的缺点，是一种有效的限流装置，基本组成如图4所示。从限流基本原理来说现有的FCL可分为机械开关型、超导型和电力电子型三种。机械开关型FCL存在分断动作较慢的缺点，超导型FCL的研究技术目前尚不成熟，而电力电子型FCL在中低压交流电网中优点明显，可应用在舰艇中。电力电子型故障限流器是用半导体器件代替传统开关设备来完成快速切换限流阻抗的，从而限制短路电流。此种FCL主要有固态型、谐振型和串联补偿性。图5为串联补偿性FCL的原理图。图6为三相系统短路时装设FCL和没有装设FCL的某配电线路的电流波形对比图。从图中可以看出，当发生短路故障时，电流从正常的40A突升至1400A，激增几十倍，有可能烧坏断路器等设备，给系统带来极大的危险性。当系统装设FCL后，在短路故障发生后的0.005s，FCL则迅速投入电路中进行限流，将无FCL时1400A的峰值电流限制到390A，限流效果很好。同时，由于其补偿特性可使电压更趋于稳定。

3结语

在电力系统正常运行时，FCL限流器不工作，发生故障时才投入，并能快速响应，维护系统稳定。且为低阻抗或无阻抗状态，有功损耗和无功损耗都很小，不仅能限制短路电流的大小降低危害程度，更保证了断路器动作的可靠性。随着舰艇电站容量的不断增大以及可靠性的更高要求，应采用断路器与FCL相互配合来实现快速切除短路故障，这也是降低危害、提高系统暂态稳定性最直接有效的方法。

作者：陈忠广 单位：辽宁省海警第二支队