怎么計(jì)算短路電流

文/濮巍，國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司物資分公司

怎么計(jì)算短路電流

文/濮巍，國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司物資分公司

1 概述

供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時(shí),很大的短路電流會(huì)使電器設(shè)備過(guò)熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞,同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作．為了消除或減輕短路的后果,就需要計(jì)算短路電流,以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件．

2 計(jì)算條件

1．假設(shè)系統(tǒng)有無(wú)限大的容量．用戶(hù)處短路后,系統(tǒng)母線(xiàn)電壓能維持不變．即計(jì)算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多．具體規(guī)定: 對(duì)于3～35KV級(jí)電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,可以認(rèn)為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無(wú)限大．只要計(jì)算35KV及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗．

2．在計(jì)算高壓電器中的短路電流時(shí),只需考慮發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對(duì)于架空線(xiàn)和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時(shí)才需計(jì)入電阻,一般也只計(jì)電抗而忽略電阻．

3． 短路電流計(jì)算公式或計(jì)算圖表,都以三相短路為計(jì)算條件．因?yàn)閱蜗喽搪坊蚨喽搪窌r(shí)的短路電流都小于三相短路電流．能夠分?jǐn)嗳喽搪冯娏鞯碾娖?一定能夠分?jǐn)鄦蜗喽搪冯娏骰蚨喽搪冯娏鳎?/p>

3 簡(jiǎn)化計(jì)算法

即使設(shè)定了一些假設(shè)條件,要正確計(jì)算短路電流還是十分困難,對(duì)于一般用戶(hù)也沒(méi)有必要．一些設(shè)計(jì)手冊(cè)提供了簡(jiǎn)化計(jì)算的圖表．省去了計(jì)算的麻煩．用起來(lái)比較方便．但要是手邊一時(shí)沒(méi)有設(shè)計(jì)手冊(cè)怎么辦?下面介紹一種 “口訣式”的計(jì)算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計(jì)算方法．

在介紹簡(jiǎn)化計(jì)算法之前必須先了解一些基本概念．

3．1 主要參數(shù)

Sd三相短路容量 (MVA)簡(jiǎn)稱(chēng)短路容量校核開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗳萘?/p>

Id三相短路電流周期分量有效值(KA)簡(jiǎn)稱(chēng)短路電流校核開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯娏骱蜔岱€(wěn)定

IC三相短路第一周期全電流有效值(KA) 簡(jiǎn)稱(chēng)沖擊電流有效值校核動(dòng)穩(wěn)定

ic三相短路第一周期全電流峰值(KA) 簡(jiǎn)稱(chēng)沖擊電流峰值校核動(dòng)穩(wěn)定

x電抗(Ω) 其中系統(tǒng)短路容量Sd和計(jì)算點(diǎn)電抗x 是關(guān)鍵．

3．2 標(biāo)么值

計(jì)算時(shí)選定一個(gè)基準(zhǔn)容量(Sjz)和基準(zhǔn)電壓(Ujz)．將短路計(jì)算中各個(gè)參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值(相對(duì)于基準(zhǔn)量的比值),稱(chēng)為標(biāo)么值(這是短路電流計(jì)算最特別的地方,目的是要簡(jiǎn)化計(jì)算)．

(1)基準(zhǔn)

基準(zhǔn)容量 Sjz =100 MVA

基準(zhǔn)電壓 UJZ規(guī)定為8級(jí)． 230, 115, 37, 10．5, 6．3, 3．15 ,0．4,0．23 KV

有了以上兩項(xiàng),各級(jí)電壓的基準(zhǔn)電流即可計(jì)算出,例: UJZ(KV)3710．56．30．4

因?yàn)?S=1．73?U?I 所以 IJZ (KA)1．565．59．16144

(2)標(biāo)么值計(jì)算

容量標(biāo)么值 S? =S/SJZ．例如:當(dāng)10KV母線(xiàn)上短路容量為200 MVA時(shí),其標(biāo)么值容量

S? = 200/100=2．

電壓標(biāo)么值 U?= U/UJZ ; 電流標(biāo)么值 I? =I/IJZ

3．3 無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算公式

短路電流標(biāo)么值: I?d = 1/x? (總電抗標(biāo)么值的倒數(shù))．

短路電流有效值: Id= IJZ? I?d=IJZ/ x?(KA)

沖擊電流有效值: IC = Id ?√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC沖擊系數(shù),取1．8，所以 IC =1．52Id

沖擊電流峰值: ic =1．41? Id?KC=2．55 Id (KA)

當(dāng)1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí),沖擊系數(shù)KC ,取1．3

這時(shí):沖擊電流有效值IC =1．09?Id(KA) 沖擊電流峰值: ic=1．84 Id(KA)

掌握了以上知識(shí),就能進(jìn)行短路電流計(jì)算了．公式不多,又簡(jiǎn)單．但問(wèn)題在于短路點(diǎn)的總電抗如何得到?例如:區(qū)域變電所變壓器的電抗、輸電線(xiàn)路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗,等等．

一種方法是查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),從中可以找到常用變壓器、輸電線(xiàn)路及電抗器的電抗標(biāo)么值．求得總電抗后,再用以上公式計(jì)算短路電流; 設(shè)計(jì)手冊(cè)中還有一些圖表,可以直接查出短路電流．下面介紹一種 “口訣式”的計(jì)算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計(jì)算方法．

4 簡(jiǎn)化算法

（1）系統(tǒng)電抗的計(jì)算

系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統(tǒng)容量

（2）變壓器電抗的計(jì)算

110KV, 10．5除變壓器容量；35KV, 7除變壓器容量；10KV{6KV}, 4．5除變壓器容量。

（3）電抗器電抗的計(jì)算

電抗器的額定電抗除額定容量再打九折。

例：有一電抗器 U=6KV I=0．3KA 額定電抗 X=4% 。

額定容量 S=1．73?6?0．3=3．12 MVA． 電抗器電抗X?={4/3．12}?0．9=1．15

電抗器容量單位：MVA

（4）架空線(xiàn)路及電纜電抗的計(jì)算

架空線(xiàn)：6KV，等于公里數(shù)；10KV，取1/3；35KV，取 3%。

電纜：按架空線(xiàn)再乘0．2。

例：10KV 6KM架空線(xiàn)。架空線(xiàn)路電抗X?=6/3=2

10KV 0．2KM電纜。電纜電抗X?={0．2/3}?0．2=0．013。

這里作了簡(jiǎn)化，實(shí)際上架空線(xiàn)路及電纜的電抗和其截面有關(guān)，截面越大電抗越小。

（5）短路容量的計(jì)算

電抗加定，去除100。

例：已知短路點(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 X?∑=2, 則短路點(diǎn)的短路容量

Sd=100/2=50 MVA。

短路容量單位：MVA

（6）短路電流的計(jì)算

6KV，9．2除電抗；10KV，5．5除電抗; 35KV，1．6除電抗;110KV，0．5除電抗。

0．4 KV，150除電抗

5 總結(jié)

在實(shí)際應(yīng)用中，短路電流的計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜的，考慮的方面，要比本文多很多，我只是憑經(jīng)驗(yàn)，給出一個(gè)我認(rèn)為最簡(jiǎn)單的方法，希望讀者批判指正。