1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究意义：

在船舶电力系统中，短路是船舶电站运行过程中最常见的故障之一，由其危害性大，故成为船舶电力系统分析中的重点。随着船舶自动化水平的提高，网络结构趋于复杂，短路分析随之变得复杂。相比普通陆上电力系统，船用电力系统的短路电流具有以下特点：（1）船用电力系统中发电机到配电板和各个配电开关的距离很近，线路阻抗小，对短路电流的抑制性较差。（2）船用电力系统负载中电动机的比例较高，占整个负载的60%以上。因此感应电机所贡献的短路电流不可忽视。（3）船用电网额定电压相对较低，发电机额定电流较陆上大的多。（4）船用电力系统中，电阻在系统阻抗中所占比例大，因此船用电力系统电磁过程时间小，交流系统短路电流的周期分量相对有较大衰减。

电气设备和电缆绝缘的损坏和老化以及误操作等原因会导致船舶交流电力系统的短路。当短路发生在主配电板的母线或干线上时，将会出现比正常电流大许多倍的短路电流，其所产生的机械应力和热效应不仅会直接导致电气设备，电缆或电机的烧毁，也会造成电网电压的大幅下降，使用电设备受到影响，还可能引发火灾或造成人员伤亡等重大损失。在船舶实际运行过程中，短路故障是难以避免的，为了保证系统在短路情况下的稳定性、可靠性及连续可用性，并实现电力系统的选择性保护，必须计算系统故障后的短路电流以选择合适切断设备，精确的推算出电网中各短路点短路电流值的大小，有助于确定系统的保护策略和方法，保证电力系统在发生故障时能有效迅速地切断短路故障，将故障限制在较小的范围内，防止故障点引发的火灾并避免设备损坏，把短路故障引起的破坏降低到最小程度。因此短路电流计算是船舶电力系统设计和后期运营维护中的重要内容之一。

1.2 国内外现状：

船舶交流电力系统短路电流计算是正确设计船舶电力系统，选择合适保护开关，实现保护的基础。国内外有很多关于船舶短路电流的计算方法，目前常用的方法有iec（国际电工委员会）计算法，日本电气协同研究会精密计算法，美国海军标准计算法，劳氏船级社简易计算法，阻抗百分比计算法，等效发电机计算法，图解计算法，及国内比较常用的国标（gb3321）计算法和1986年颁布的国军标（gjb173）计算法，国军标改进型算法。由于短路过程是一个比较复杂的过渡过程,而当时计算机应用还不十分普遍,所以原有的方法都比较简单,仅能计算短路发生后1/2周期时的短路电流。但随着船舶电力系统的日益复杂和高压电力系统的应用,仅计算短路发生后l/2周期的短路电流已不能满足要求。同时,过于近似的 计算结果也不能满足选择性保护中开关的整定要求,所以iectc18从80年初期就成立了专门的工作组,对短路电流的计算进行了专门的研究,并于1998年2月出版正式文本iec61336-1. 等效电压源法指国标(gb3321—82)以及国军标(gjbl73—86)中的计算方法，该方法局限于容量较小、结构较为简单的干线式、馈线式交流供电网络。分层等效法先对电源节点进行分层排序，然后应用国军标中电源等效过程根据节点顺序进行电源的逐层等效，最后得到一台等效发电机与短路点直接相连，进而求出短路点短路电流。该方法避免了矩阵分解和迭代等复杂运算，较传统方法有很大提高。但该方法主要适用于树状网络，对于环形网络也有待于进一步研究。每种方法都有各自优缺点，但大致算法基本相同。这些计算方法可以计算船舶电力系统中各处短路电流，计算目的主要是获得短路电流的有效值和峰值数据，而不要求计算短路电流的波形曲线，因此每种方法都做了一些忽略次要因素的假设，计算结果不尽相同。

2. 研究的基本内容与方案

1.1 基本内容：

本次毕业设计主要研究9000吨级江海直达船舶的短路电流计算及分析问题，此种船舶适应通航于国内近海航区及长江a、b级航区。计算船舶电力系统发生短路故障时的短路电流峰值为故障预防奠定基础。船舶电力系统一般都以发电机作为主电源，而不是无穷大电网，因此在计算短路电流时要计及发电机阻抗的影响。同样发电机的各时间常数对短路电流的影响也不可忽视。在船舶电力系统的某一点发生短路时，电力系统中只有发电机和电动机向短路点馈送短路电流。电缆、变压器等均为无功元件，不馈送短路电流，但会影响短路电流的衰减周期，因此在短路电流的计算中最重要的是妥善处理发电机和电动机。一般情况下选择电路系统应选择在短路最严重的情况下进行短路短路电流计算。针对计算结果的分析以选择合适的切断设备和电气设备提供参考。

3. 研究计划与安排

1.1 进度安排：

1-2周，明确设计任务，查阅中外文资料，完成英文文献的翻译工作。

4. 参考文献（12篇以上）

1. 张敬南，白琳琳.船舶电力系统短路电流计算方法适用性研究[j].船电技术，2015.

2. 王寓，王主丁，张宗益．国内外常用短路电流计算标准和方法的比较研究[j]．电力系统保护控制，2010，38(20)．

3. 刘楠，唐晓骏，马世英．负荷模型对电力系统短路电流计算的影响[j]．电网技术，2011，35(8)．

   剩余内容已隐藏，您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容！立即支付