随着我国经济建设的不断发展和人民生活水平的不断提高，低压大功率异步电动机使用越来越广泛．对建筑配电设计计算提出了一些特殊的要求 例如在对有低压大功率异步电动机的配电回路进行短路电流计算时．应考虑电动机向短路点反馈短路电流的影响。《三相交流系统短路电流计算》(GB／T 15544— 1995)第12．2条指出．高压电动机和低压电动机对对称短路电流初始值， 短路电流峰值i 和开断电流，6都有影响。 《低压配电设计规范》 (GB 50054— 95)第2．1．2条规定．验算电器在短路条件下的通断能力．应采用安装处预期短路电流周期分量的有效值．当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的1％ 时，应计入电动机反馈电流的影响。下面借助计算机仿真软件．对电动机向短路点反馈电流对短路电流有哪些影响．影响的程度有多大．在计算短路电流时应如何考虑等问题做一分析
1 异步电动机的等值电路与仿真模型
目前．通常采用经验公式确定电动机对短路电流值的影响．此法只能给出在某种条件下电动机向短路点反馈电流的计算值．不能分析电动机对短路电流的影响。近年来，在电气工程领域中越来越广泛地使用Matlab这种集数学计算、分析、算法开发与发布于一体的软件平台．对配电系统进行仿真分析．为配电系统设计提供参考 本文也使用这一软件分析低压大功率异步电动机对短路电流的影响
1． 1 异步电动机的等值电路
异步电动机等值电路见图1，其电路方程如下：
式(1)及图1中的E．为定子绕组的感应电势，s 为转差率，，。为定子电流，，：为转子电流，， 为励磁电流， 为电源电压，r，为定子电阻， 。为定子电抗，rm为励磁电阻， 为励磁电抗，r 为转子电阻归算值， 为转子电抗归算值。
由等值电路图可以看出．电动机正常运行时，为电源电压．转速为额定转速，转差率s很小，接近于零；若此时电动机机端短路，等值电路中 为零．且电动机在负载转矩的作用下减速。当转差率s上升至1时电动机转速为零。在此期间，电动机将向短路点反馈电流．这个电流的大小、变化规律、衰减速度将会对短路点的短路电流产生影响。
1．2 仿真模型与电路参数计算
图2为含有低压大功率电动机的配电系统示意图．其中电源至电动机的配电线路长度为Z，故障点1和故障点2为两个短路故障点。根据图2，在Matlab的Simulink平台建立图3所示的仿真模型．对不同情况下三相短路时电动机向短路点的反馈电流进行仿真分析。
模型中异步电动机的定子和转子参数可以根据其技术数据，用工程计算法确定：
2 仿真结果分析
2．1 短路时刻对电动机向短路点反馈电流的影响
选择电动机功率为160 kW．在电动机机端处设置短路点即故障点2．选择不同的短路时刻．测量电动机反馈电流第一波峰值．取其中一相绘制曲线如图4所示 从图中可以看出．不同的短路时刻电动机反馈电流的第一波峰值大小是不一样的．这会对短路电流起始值的大小产生影响 当取配电线路f为BV一185 mm2。长度为100 m．可有表1给出的不同短路点、不同短路时刻电动机三相反馈电流峰值数据 从表1中可以看出． 不论短路时刻如何变化．三相反馈电流中必有一相接近第一波的峰值以表1中的线路末端(电动机机端)三相短路时的数据分析．三相短路时电动机反馈电流的峰值均在3 786 A以上．是第一波峰值4 058 A的93．3％ 以上 因此．在分析电动机反馈电流对短路电流影响时．可以不考虑短路时刻对电动机向短路点反馈电流的影响．而只按其反馈电流峰值考虑
2。2 不同短路点对电动机向短路点反馈电流的影响
从表1中可以看出．在配电线路的不同点发生短路时．电动机向短路点反馈电流峰值的大小是不一样的，短路点离电动机越远，反馈电流峰值越小 表2给出了配电系统分别在配电线路首端(故障点1)和配电线路末端(故障点2)发生三相短路时．160 kW电动机反馈电流峰值、短路电流峰值及稳态短路电流有效值。从表2中可以看出，单就电动机反馈电流而言．随短路点远离电动机变化不是很大．100m时下降生 ×100％ =11． 38％ ，200m时下降生 }堕x 100％=23．04％。但由于随短路点远离电动机机端而靠近电源端．短路电流会迅速增加． 则电动机反馈电流在短路电流峰值中所占比例迅速降低．100m配电线路时．从20．23％ 下降到5．79％：而200 m配电线路时更从30．60％下降到5．14％ 这也说明在低压对称短路计算中．在大型异步电动机机端处进行短路计算时．应考虑电动机反馈电流的影响．而远离电动机而靠近电源端处的短路计算．可以不考虑电动机反馈电流的影响
2．3 电动机容量对电动机向短路点反馈电流的影响
表3给出了160 kW、132 kW、l10 kW、75 kW和55 kW 电动机在配电线路末端(故障点2)发生三相短路时．电动机向短路点反馈电流前三个波的峰值 可见电动机功率不同，短路时其向短路点反馈电流的大小也不同．电动机的功率越大．向短路点反馈的电流越大 图5为160 kW 异步电动机机端_一相短路时反馈电流波形．可以看出．反馈电流衰减速度是很快的．一般在三个周波(0．06 S左右)振荡衰减到峰值的一半以下．其后基本上是按指数规律衰减．在0．3～0．5 S左右衰减结束 因此可以认为在电动机机端短路时． 电动机定子反馈电流会对短路电流峰值和开断电流产生影响
3 异步电动机向短路点反馈电流的计算
对于低压异步电动机．其对短路电流峰值影响的计算公式为：
上式中，对于低压异步电动机，K =1．3， ，是运行中电动机向短路点反馈的短路电流．其值可按《三相交流系统短路电流计算》中式(69)计算
表4给出了对于图2所示配电系统中．电动机功率分别为160kW、132kW、110kW、75 kW 和55 kW时，按上述公式(7)计算的i 值和使用Matlab按图3所示仿真故障点2短路时所得电动机向短路点反馈的短路电流峰值
表4中的计算结果与仿真结果之间存在一定的误差．这主要是由于计算和计算机仿真中有些系数和参数的选择是按理想值或平均值来选取的．但最大误差没有超过计算值的4％ 将电动机反馈电流峰值与额定电流相比．反馈电流峰值在数值上大约是电动机额定电流的l3～14倍。由表4可以看出，如果用这种方法估算电动机机端三相短路时向短路点反馈电流值．其与计算值的误差在5％ 左右．基本上可以满足工程计算的要求
4 结论
通过上述分析计算可以看出．在三相对称短路情况下。电动机的功率、短路点距电动机机端的距离对短路电流峰值、开断电流值有很大的影响：
a ． 当电动机功率相同时．短路点距电动机越近，电动机向短路点反馈的短路电流越大。
b． 在短路点不变情况下．电动机的容量越大．电动机向短路点反馈的短路电流越大
c． 电动机向短路点反馈的短路电流衰减的速度是很快的
因此在计算校验开关电器的分断能力和动稳定性时．其开断电流和短路电流峰值的计算都应计入电动机反馈短路电流的影响
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