基于ETAP軟件的低壓電網(wǎng)短路電流計算

鄭曉偉

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基于ETAP軟件的低壓電網(wǎng)短路電流計算

鄭曉偉

（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266000）

針對低壓電網(wǎng)短路電流計算問題，通過實例介紹了短路電流計算的過程和方法，并應(yīng)用ETAP軟件進(jìn)行了仿真分析，對比分析計算結(jié)果。基于ETAP軟件完成短路電流計算，具有速度快、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點，為設(shè)計工作提供了便利。

電氣工程設(shè)計；低壓電網(wǎng)；短路電流；ETAP軟件

1 短路電流計算的基本概念

短路電流計算是電力系統(tǒng)設(shè)計過程中必須進(jìn)行的計算分析工作。計算得到的最大短路電流值，用以校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定及分段能力，整定繼電保護(hù)裝置；計算得到的最小短路電流值，用于選擇熔斷器、設(shè)定保護(hù)定值或作為校驗繼電保護(hù)裝置靈敏系數(shù)和校驗電動機(jī)起動的依據(jù)。

在實際設(shè)計過程中，計算短路電流工作量大，還往往遇到配電方案反復(fù)調(diào)整和負(fù)荷容量多次變化等情況，設(shè)計人員需要多次計算，費(fèi)時費(fèi)力，一個參數(shù)的變化可能就要重新計算。設(shè)計人員通過軟件計算便可有效解決這一問題。ETAP軟件作為電氣設(shè)計專業(yè)軟件，可以進(jìn)行潮流分析、短路分析、電動機(jī)起動分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析、繼電保護(hù)分析、接地網(wǎng)分析等，具有建?？旖莘奖恪?shù)設(shè)置合理、計算分析能力強(qiáng)大等優(yōu)點。本文僅以實用短路電流計算為例，分析ETAP軟件的應(yīng)用。

2 短路電流計算過程

2.1 電路元件阻抗計算

在計算低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流時，變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗需要計入。變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗可按下式計算：

如果無電阻s和s的確切值，可按下式計算：

s=0.1s，s=0.995s. （2）

2.2 計算短路電流

低壓網(wǎng)絡(luò)三相短路電流計算電路如圖1所示。

三相起始短路電流交流分量有效值按下式計算：

k=s+T+m+L，k=s+T+m+L.（4）

式（3）（4）中：k，k，k為短路電路總電阻、總電抗、總阻抗；s，s為變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)的電阻、電抗（歸算到400 V側(cè)）；T，T為變壓器的電阻、電抗；m，m為變壓器低壓側(cè)母線段的電阻、電抗；L，L為配電線路的電阻、電抗。

圖1 低壓網(wǎng)絡(luò)三相短路電流計算電路

單相短路電流可按下式計算：

式（5）中：php，php，php分別為短路電路的相保電阻、相保電抗、相保阻抗。

在實際設(shè)計過程中，可以通過列寫短路電流計算表，清楚方便地計算出低壓電網(wǎng)三相和單相短路電流。

2.3 工程實例

利用ETAP軟件進(jìn)行電力系統(tǒng)輔助設(shè)計時，需要建立對象的模型。ETAP軟件提供了豐富的電力系統(tǒng)仿真元件，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路、等效負(fù)荷、繼電器等，建模時只需拖動相應(yīng)元件即可完成建模，方便快捷。以上述低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算電路為例，搭建的ETAP仿真模型如圖3所示。

圖2 低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算電路

表1 低壓三相和單相短路電流計算表

序號電路元件短路點元件阻抗/mΩ短路點阻抗/mΩ三相短路電流/kA單相短路電流/kA短路沖擊系數(shù)短路沖擊電流短路全電流最大有效值 RXRphpXphpZkZphpI＂IdKpipIp 1系統(tǒng)S 0.080.800.050.53 2變壓器 1.657.001.657.00 3母線m 0.140.850.391.85 41+2+3k11.878.652.099.388.859.6125.9922.894.631.512.14 I＂1.23I＂ 5線路L1 0.100.340.340.79 64+5k21.978.992.4310.179.2010.4625.0021.034.561.502.12 I＂1.22 I＂ 7線路L2 3.0010.2010.1423.64 86+7k34.9719.1912.5733.8119.8236.0711.606.103.861.442.04 I＂1.18 I＂ 9線路L3 5.750.9025.892.20 108+9k410.7220.0938.4636.0122.7752.6910.104.181.871.191.68 I＂1.04 I＂ 11線路L4 2.400.769.771.61 124+11k54.179.4111.8610.9910.2916.1722.3513.612.261.251.77 I＂1.06 I＂

圖3 ETAP仿真模型

模型搭建完畢后，需要錄入將要執(zhí)行的分析所需要的數(shù)據(jù)，雙擊模型的元件圖標(biāo)，打開元件編輯器，即可錄入相關(guān)參數(shù)。ETAP提供了強(qiáng)大的短路電流計算分析功能，其計算方法依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，只需點擊“模式”工具欄中的“短路分析”按鈕，即進(jìn)入短路分析環(huán)境，設(shè)置短路點，點擊右側(cè)分析工具欄內(nèi)的“起動三相短路電流計算”按鈕，即可進(jìn)行短路分析。仿真結(jié)果在模型上直觀顯示，如圖4所示，也可以以輸出報告的形式給出。

從ETAP軟件的計算結(jié)果看，其值偏大，主要受電動機(jī)反饋電流、截取精度和溫度對電纜阻抗的影響，總體看來，其值偏差不大，可以忽略。利用ETAP軟件進(jìn)行短路電流計算，可以方便地設(shè)置不同短路點和修改元件參數(shù)，快速得到短路電流數(shù)據(jù)，為整定繼電保護(hù)裝置提供了基礎(chǔ)。

圖4 ETAP仿真結(jié)果

3 總結(jié)

結(jié)合實例介紹了低壓電網(wǎng)短路電流的計算方法，并通過ETAP軟件仿真分析短路電流。可以看出，利用短路電流計算表格，可以步驟清晰地計算出短路電流；運(yùn)用ETAP軟件進(jìn)行計算時，計算速度快，結(jié)果準(zhǔn)確，方便修改參數(shù)。在實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員可根據(jù)項目需要，合理選擇短路電流計算方法。

［1］中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊［M］.第3版.北京：中國電力出版社，2005.

［2］朱慧.ETAP仿真軟件在化工企業(yè)電力系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用［J］.化工自動化及儀表，2014，9（41）：1073-1076.

［3］董東來，陸軍.基于ETAP軟件的電力系統(tǒng)短路電流計算及其在大型油庫配電系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.新型工業(yè)化，2014（1）：102-106.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.052

鄭曉偉（1983—），男，本科，中級工程師，從事石油化工電氣設(shè)計方面的工作。

〔編輯：張思楠〕