浅析码头项目供配电系统分析计算

黎建维

（中铁建港航局集团勘察设计院有限公司，广东 广州 511442）

变电所供配电系统设计是整个电气设计的核心，也是难点。其设计是否合理很大程度上影响项目的投资、运营的安全可靠和远期的发展。但在本人进行电气设计审查的时候发现，有些设计单位并没对电气系统分析计算重视起来，不能提供全面分析计算书，部分设备参数的选取完全是靠想象或者靠经验，更有甚者是照搬照套类似项目的技术参数。这是国内设计行业比较普遍的通病。该问题一定要引起大家的重视并要将电气全面分析计算作为常规计算内容。由于篇幅所限，本次仅针对短路电流和谐波补偿电流进行实例计算。

1 短路电流计算

1.1 短路电流计算目的

短路电流要在取得上级变电所短路参数和供电线路规格长度后方可进行计算。通过计算三相短路电流可以校验高压电器和导体的热稳定、断路器的开断能力，通过峰值电流可以校验高压电器和导体的动稳定、断路器的关合能力。通过各类型短路电流可进行继电保护整定。

1.2 短路电流计算实例

本工程为广西梧州某多用途码头，其系统接线和元件参数如图1。现计算高压侧K1和低压侧K2短路点的短路电流。

图1 系统接线和元件参数图

1.2.1 高压短路电流计算

（1）计算短路电路的阻抗。取基准容量Sj=100MVA。均忽略电阻值。各元件阻抗标幺值如下（本次计算仅考虑最大运行方式，最大运行方式下计算方法相同）。

（2）计算由地区电网供给K1点的短路电流（港口供电系统一般与地方电力系统容量相比较小得多，因此可将地方电力系统按无限大电源容量考虑；峰值系数取1.8）。

1.2.2 低压短路电流计算

（1）计算有关电路元件的阻抗（单位mΩ）。

高压侧系统阻抗（归算到400V侧）：

母线段L3单位长度阻抗（查《工业与民用配电手册第三版》表4-24）：

（2）计算K2点的短路电流（不计异步电机对短路电流的影响；峰值系数1.68）。

2 谐波电流计算

2.1 谐波电流计算目的

港口企业供配电系统中的高次谐波主要产生于非线性负荷用电设备，如变压器、堆场照明设备、港机上整流设备及UPS不间断电源装置。谐波会消耗无功功率，增加电能损耗，使变电和用电设备效率降低，加速电力电缆绝缘老化而使其容易击穿，影响继电保护动作的准确性等。国标对企业公共电网连接点处的谐波电压畸变率及各次谐波电流的允许值均做了要求。超过标准时，用户必须采取措施予以消除，否则供电企业可中止对其供电。而在工程设计中也并不需要将各次谐波电流补偿为零，而是针对主导谐波进行适度的补偿，使补偿后各次的谐波电流公共连接点产生的各次谐波电压电流限制在国标限值内，并留有适当的安全裕度即可。

2.2 谐波电流计算实例

本案例为江门中外运码头工程，其中编号3TR1变压器（SCB10-2500kVA）低压母线带8台轨道式龙门起重机，总装机功率为3520kW，计算视在功率为1290kVA。

由于谐波电流是由各类谐波源所产生，计算十分复杂，况且在设计阶段，电气设计人员往往难以收集到足够的电气设备谐波数据。最好的方法是在项目运营时进行实测，然后根据实测数据进行选型。但供电部门都要求在设计阶段提出谐波治理的措施。下列公式是本人比较常用的，经过实践验证，计算结果比较接近实测数据。

THDi：电流总谐波畸变率，不同建筑的取值可参考表1；

表1 电流总谐波畸变率表

本工程K1取0.52，THDi取20%，根据谐波电流计算公式可得谐波电流：

另外，该配电变压器配置了450kvar消谐式无功补偿，计算电流为650A，按系数0.2折算即可以抑制130A的谐波电流。本工程系统存在的谐波电流为368A-130A=238A。故本工程选用了300A三相有源滤波器。

3 结语

供配电全面分析计算本应是电气设计人员常规掌握的基本知识，提交的设计成果都必须要包含计算书。另外，设计人员在前期收集短路参数时一定要实事求是，主动去跟电力部门沟通，切忌出现、凭想象的情况，这是对业主的极度不负责。通过计算可做到心中有数、有的放矢。

参考文献：

[1]黎明森,黄有方.现代港口电气自动化工程技术手册[M].北京:人民交通出版社,2005，578-590.

[2]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册（第三版）[M].北京:中国电力出版社,2005，123-172,280-293.

[3]陈延镖,陆乃城,王敏杰.钢铁企业电力设计手册[M].北京:冶金工业出版社,1996，422-423.