低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算及應(yīng)用問題思考

摘 要：供配電設(shè)計中的短路電流計算問題是在工程設(shè)計中較為容易忽視的問題，這樣對于低壓配出線路的短路保護(hù)存在一定的問題，本文主要對于低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算進(jìn)行詳細(xì)探討，希望對于低壓配電網(wǎng)設(shè)計具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：低壓供配電 低壓斷路器選型 短路電流計算 靈敏度校驗

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0118-01

過載和短路往往是低壓電網(wǎng)故障的兩類表現(xiàn)形式，其中，短路主要包括兩相、三相和單相接地等等。負(fù)載功率大于電網(wǎng)的輸出功率就會引起電網(wǎng)的過載，另外，還有就是關(guān)于因線路過長產(chǎn)生的電壓損失和線損過大的原因，這樣條件下，將會導(dǎo)致電壓降低而出現(xiàn)電流增大的情況。比如，當(dāng)電動機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，電流升高也往往是負(fù)載的變化以及機(jī)械方面的原因。分析短路產(chǎn)生的原因，主要由于使用安裝不當(dāng)，或是線路因絕緣損壞等方面原因，造成路短路，最終形成電器燒毀的事故。

當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)電壓下降、電流上升（過載）的情況時，往往帶來一定的危害，具體包括如下方面。當(dāng)電網(wǎng)電壓降低l0%～15%時，將會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出功率有所減少，一般減少到5%～10%左右，導(dǎo)致減少發(fā)電機(jī)輸送的有功功率；另外，線路電流增大而使線路損耗增加會受到低電壓運行的影響，比如，大面積停電事故會在如電壓降低到70%的額定電壓情況下出現(xiàn)；比如，當(dāng)電壓降低20%時，電流增大約20%～25%，而電動機(jī)轉(zhuǎn)矩減小約30%，電動機(jī)溫升升高15 ℃以上；諸如繼電器和接觸器等機(jī)床電器的電磁吸力也會相應(yīng)減少，觸頭燒損成為不可避免的事情，對于運轉(zhuǎn)中的電動機(jī)來說，還有可能出現(xiàn)慢轉(zhuǎn)速，堵轉(zhuǎn)的情況，嚴(yán)重時會出現(xiàn)電動機(jī)燒毀的事故[1]。

本文主要結(jié)合本人設(shè)計的實際工程，對于低壓配電系統(tǒng)中的短路電流計算及應(yīng)用相關(guān)問題進(jìn)行分析。

1 低壓配電系統(tǒng)短路電流計算

低壓網(wǎng)絡(luò)計算條件與高壓系統(tǒng)相比，具備的特點如下：（1）一般不予考慮開關(guān)設(shè)備、導(dǎo)線連接點和電器的接觸電阻、短路點電弧電阻、電流互感器電抗等。（2）短路各元件的有效電阻則是應(yīng)該計入；（3）短路電流周期分量不衰減。對于民用建筑變電所的電源來自地區(qū)大中型電力系統(tǒng)來說，用戶配電變壓器的容量遠(yuǎn)小于系統(tǒng)容量；（4）變壓器的接線方式以D-Yn11考慮；（5）線路電阻較大，對于低壓輸電線路末端發(fā)生的短路來說，這樣就決定了短路電流非周期分量衰減較快，而不用對于非周期分量的影響過多考慮；（6）在短路故障發(fā)生在正常運行的狀態(tài)下，一般的線路負(fù)荷率達(dá)到80%左右；（7）變電所配電母線長考慮5 m，在配電線路末端短路電流的計算過程中，一般設(shè)計母線相間距離為125 m；第八，計算單相短路電流時220 V為電壓取值，400 V為三相短路電流時計算電壓取值；（9）有名單位制應(yīng)該在計算過程中進(jìn)行明確，包括電流為千安（kA）、電壓為伏（V）、阻抗為毫歐（mΩ）、容量為千伏安（kVA）。

考慮到短路點離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)的特點，在低壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生不對稱短路的情況下，應(yīng)該是等于相阻抗，所有元件的負(fù)序阻抗等于正序阻抗。對于TN接地系統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)的零序阻抗來說，往往其數(shù)值為相線的零序阻抗與3倍保護(hù)線的零序阻抗之和。這里提出的短路計算問題，主要不考慮阻抗的計算，可以通過查表獲得短路回路各元件的序阻抗。

其中，Up為400V的低壓側(cè)平均電壓；Ik為對稱穩(wěn)態(tài)短路電流有效值，kA；XT、RT為變壓器電抗，mΩ；Xs、Rs為電力系統(tǒng)電抗、電阻，mΩ；Xl、Rl為線路電抗、電阻，mΩ，Xm、Rm為配電母線電抗、電阻，mΩ；Zk為短路回路總阻抗，mΩ。

低壓網(wǎng)絡(luò)單相接地故障電流可按下式計算：

二次配電線路短路電流計算可按下式計算（短路功率法）

其中，為二級配電系統(tǒng)總短路容量，MVA；為線路平均電壓，0.4kV；Xk、Rk為二級配電線路電抗、電阻，mΩ；Ik為二級配電線路末端短路電流，kA；Ik1為上級配電線路末端短路電流，kA；K為補(bǔ)償系數(shù)，取1.15。

低壓三相短路電流及單相接地故障電流的計算方法就是如上所述，可以在實際工程中進(jìn)行上述公式的計算。在筆者利用上述方法對于某城區(qū)政府的訓(xùn)練中心工程中運用，進(jìn)行相關(guān)的低壓系統(tǒng)的短路電流，其中的1#群樓其中一個回路情況是該回路電源從獨立電房采用電纜埋地引入1#樓電井，然后BV導(dǎo)線是通過在電井配電箱中而引至設(shè)備，其中的埋地電纜長度為220米，型號為YJV一4×50+l×25；電井配電箱引出二級配電導(dǎo)線的長度為30 m，而型號為BV-4×25+l×16。然后按照上述公式可以經(jīng)過計算得到相應(yīng)的短路電流計算結(jié)果。

2 低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算應(yīng)用-低壓斷路器的靈敏度校驗

額定電壓、額定電流選型及校驗分?jǐn)喽搪冯娏髂芰κ窃谶x擇低壓斷路器時必要存在的幾項內(nèi)容，另外，還應(yīng)該對于斷路器的靈敏度（靈敏系數(shù)）而進(jìn)行校驗，按照配電變壓器容量為630 kVa的工程為例進(jìn)行說明如下。

查表在母線處的單相接地故障電流為13.198 kA，變壓器低壓側(cè)總斷路器靈敏度K=1.45≥1.3，滿足要求；在電纜線路的單相接地故障電流為0.768 kA，母線出線斷路器靈敏度K=1.21≤1.3，故靈敏度不夠；二級配電線路的單相接地故障電流為0.757kA，該處配電箱出線斷路器靈敏度K=0.757/0.5065=1.49≥1.3，故滿足要求。

3 結(jié)語

本文只是針對低壓配電系統(tǒng)三相短路電流及單相接地故障電流的計算進(jìn)行探討，還分析了相關(guān)的低壓斷路器靈敏度校驗方面內(nèi)容，希望對于今后的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計工作具有一定幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]羅軼棟，鄭程遙，鄭政科，等.用逐點法計算低壓供電網(wǎng)絡(luò)三相短路電流[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2003，1（2）.

[2]趙昕.低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流的計算和保護(hù)裝置的選擇[J].電氣時代，2002（9）.