| 通用电气设备在设过程中需要满足一定的电磁兼容标准，本文对电动汽车电网接入端进行了电磁抗干扰设计，并对设计的电气模块部分进行硬件优化。 1.通用电子设备电磁兼客标准 以前，大部分电磁干扰源局限于电动机和开关装置。但随着电力半导体和电力电子系统的迅速扩展，电网上的干扰水平从频率到强度都有了很明显的增长。将电力波动和扰动控制在电力设备可以承受的范围内，*大程度的减少对电力设备和用户负载的干扰。 一般的电网电磁干扰标准分为IEC谐波标准和IEEE 标准.其中IEC61000-2-2规定了包括电网信息系统在内的低频范围内的干扰限制，该标准定义的兼容水平应用于公用低压配电网的公共连接点。 IEEE标准1159-1995为监测电能质量和测量电磁干扰提供了指导，其中标准的部分内容（IEEE-SM519-1992）为设计接有线性和非线性负载的系统提供了标准。标准定义了用户必须服从于PCC（公共连接点）的谐波电压限值和谐波电流限值，标准描述了谐波如何影响电力设备的运行，概述了绝大多数的谐波源，尤其是变换器，提出了变换器在谐波控制和无功补偿中遇到的问题，并提供了应用准则。  根据以上的标准原则，电力电子设备尤其是大电流大电压设备，在电磁系统中有自己特殊的设计标准。2.充电桩与电网的兼容性设计 电动汽车交流充电桩作为一种交流装置，既需要能够为汽车提供基本的充电功能，又需要具有一定的电磁兼容性，能够在实用过程中抵抗一定的外部干扰。交流装置的抗干扰等级高于电网存在的扰动等级，即母线上的频率、电压波动等参数的扰动均低于所选变流装置的抗电网干扰的极限值。 电磁兼容性估计的步骤分为三步，第一步是根据接入母线的类型，选定抗扰级别：第二步是在不考虑非线性负载特性的情况下根据电网运行的短路容量，计算功率因数及各级配电母线电压波动和闪动电压；第三步是考虑非线性特性，计算谐波等干扰信息。根据软件硬件设计的电路板，加入一定的抗干扰设施。 3.充电桩与电网的抗干扰设计 分析充电桩工作环境，根据不同的干扰源采取不同的抗干扰措施。 晶闸管装置：包括半导体逻辑元件和数字脉冲电路及其引线，快速的导通和关断引起电路的暂态过程，产生较高的du/dt和di/dt，开关作用造成电源的突升和突降及波形畸变，抑制的方法是采用隔离变压器或者串联一个20-40μH，在电源两端并联旁路电容，并联0.5μF左右的交流电容完成抗干扰作用。 大电感线圈：采样过程中的互感器，在切断大电感线圈时感生高电压和较高的du/dt值，可以在线圈的两端并联旁路电容、电阻、二极管及非线性电阻等，对于这种磁场传递的干扰源，采用双绞线或者导线外套钢管进行抗干扰的操作。 交流线和直流动力线的干扰源：干扰原因是交流动力线的感应以及直流动力线负载的突变引起暂态过程，抑制方法是将动力线和信号线分开布置和走线，采用独立电源或独立的电源母线。 接地线利公共线：引起干扰的原因是按地线和公共线大细，导致接地电阻太大，多点接地产生的公共阻抗干扰，采取的抑制方法是采用粗截面的扁导线作为接地线和公共线，采用单独接地或单独接公共钱，一般在系统的中性线和大地采取悬浮的情况下，出现干扰后将中性线通过电容（数到数十微法）与地连接。 电路板加工过程：*直接的抗干扰是添加滤波电路，在上述电路中，晶闸管电路后端加了一个RC 电路吸收电网的电力冲击。 |
供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,使网络内的电压大大降低,破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件.
一.计算条件
1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.
具体规定:对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.
2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.
3.短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.
二.简化计算法
设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
1.、主要参数
Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量
Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定
IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定
ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定x电抗(Ω)
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.
2、.标么值
计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算*特别的地方,目的是要简化计算).
(1)基准
基准容量 Sjz =100 MVA
基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, **** ,0.4, 0.23KV
有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4
因为 S=1.73*U*I IJZ (KA)1.565.59.16144
(2)标么值计算
容量标么值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量
S* = 200/100=2.
电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ
3、无限大容量系统三相短路电流计算公式
短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).
短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)
冲击电流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8
IC =1.52Id
冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3
这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)
冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)
掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.
一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流;设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.
下面介绍一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.
4．简化算法
【1】系统电抗的计算
系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量
例：基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1
当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5
当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0
系统容量单位：MVA
系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量
作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A额定分断电流为40KA。则可认为系统容量 S=1.73*40*10000V=692MVA,系统的电抗为XS*=100/692＝0.144。
【2】变压器电抗的计算
110KV, 10.5除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV{6KV}, 4.5除变压器容量。
例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
变压器容量单位：MVA
这里的系数10.5，7，4.5 实际上就是变压器短路电抗的％数。不同电压等级有不同的值。
【3】电抗器电抗的计算
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。
额定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15
电抗器容量单位：MVA
【4】架空线路及电缆电抗的计算
架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0
电缆：按架空线再乘0.2。
例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2
10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。
这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。
【5】短路容量的计算
电抗加定，去除100。
例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为 X*∑=2, 则短路点的短路容量
Sd=100/2=50 MVA。
短路容量单位：MVA
【6】短路电流的计算
6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。
0.4KV，150除电抗
例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为 X*∑=2, 短路点电压等级为6KV,
则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。
短路电流单位：KA
【7】短路冲击电流的计算
1000KVA及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=Id, 冲击电流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=1.5Id, 冲击电流峰值ic=2.5Id
例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA，
则该点冲击电流有效值Ic=1.5Id,＝1.5*4.6＝7.36KA,冲击电流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA。
可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}.但一定要包括系统电抗
5. 举例
系统见下图.由电业部门区域变电站送出一路10KV架空线路,经10KM后到达企业变电所,进变电所前有一段200M的电缆.变电所设一台1600KVA变压器. 求K1,K2点的短路参数.
系统容量: S=1.73*U*I=1.73*10.5*31.5=573 MVA
用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.
系统电抗 X0=100/573=0.175
10KM,10KV架空线路电抗 X1=10/3=3.333
200M,10KV 电缆线路电抗 X2=(0.2/3)*0.2=0.133
1600KVA 变压器电抗 X3=4.5/1.6=2.81
请注意:以上电抗都是标么值(X*)
将每一段电抗分别相加,得到K1点总电抗=X0+X1=3.51
K2点总电抗=X0+X1+X2+X3=6.45 (不是2.94 !)
再用口诀,即可算出短路电流
U (KV)X*Id (KA)IC (KA)ic (KA)Sd (MVA)
口诀5.5/X*1.52* Id2.55 Id100/X*
K110.53.511.562.374.028.5
口诀150/X*1.52* Id2.55 Id100/X*
K20.46.4523355915.5
用口诀算和用第3节公式算有什么不同 ?
用口诀算出的是实名制单位,KA,MVA,而用公式算出的是标么值.
细心的人一定会看出,计算短路电流口诀中的系数 150、9.2、5.5、1.6.实际上就是各级电压基准值.只是作了简化.准确计算应该是144、9.16、5.5、1.56.
有了短路参数有什么用? 是验算开关的主要参数.例:这台1600KVA变压器低压总开关采用M25,N1.额定电流2500A,额定分断电流55KA.
验算: 变压器额定电流为2253A
开关额定电流>变压器额定电流; 开关额定分断电流>短路电流 Id..验算通过.