一、概述

    供電網(wǎng)絡中發(fā)生短路時,很大的短路電流會使電器設備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網(wǎng)絡內的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡內用電設備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器設備、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件。

二、計算條件

     1.假設系統(tǒng)有無限大的容量.用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多。

    具體規(guī)定: 對于3~35KV級電網(wǎng)中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大.只要計算35KV及以下網(wǎng)絡元件的阻抗。

     2.在計算高壓電器中的短路電流時,只需考慮發(fā)電機、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對于架空線和電纜,只有當其電阻大于電抗1/3時才需計入電阻,一般也只計電抗而忽略電阻。

   3. 短路電流計算公式或計算圖表,都以三相短路為計算條件.因為單相短路或二相短路時的短路電流都小于三相短路電流.能夠分斷三相短路電流的電器,一定能夠分斷單相短路電流或二相短路電流。

三、簡化計算法

  即使設定了一些假設條件,要正確計算短路電流還是十分困難,對于一般用戶也沒有必要.一些設計手冊提供了簡化計算的圖表.省去了計算的麻煩.用起來比較方便.但要是手邊一時沒有設計手冊怎么辦?下面介紹一種 “口訣式”的計算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計算方法。

      在介紹簡化計算法之前必須先了解一些基本概念。

     1、主要參數(shù)

     Sd三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關分斷容量

     Id三相短路電流周期分量有效值(KA)簡稱短路電流校核開關分斷電流

和熱穩(wěn)定

     IC三相短路第一周期全電流有效值(KA) 簡稱沖擊電流有效值校核動穩(wěn)定

     ic三相短路第一周期全電流峰值(KA) 簡稱沖擊電流峰值校核動穩(wěn)定x電抗(Ω)

     其中系統(tǒng)短路容量Sd和計算點電抗x 是關鍵

     2.標么值

     計算時選定一個基準容量(Sjz)和基準電壓(Ujz).將短路計算中各個參數(shù)都轉化為和該參數(shù)的基準量的比值(相對于基準量的比值),稱為標么值(這是短路電流計算最特別的地方,目的是要簡化計算)。

     (1)基準

     基準容量 Sjz =100 MVA

     基準電壓 UJZ規(guī)定為8級. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23KV

     有了以上兩項,各級電壓的基準電流即可計算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4

     因為 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144

     (2)標么值計算

     容量標么值 S* =S/SJZ.例如:當10KV母線上短路容量為200MVA時,其標么值容量

S* = 200/100=2.

     電壓標么值 U*= U/UJZ ; 電流標么值 I* =I/IJZ 

     3.無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算公式

     短路電流標么值: I*d = 1/x* (總電抗標么值的倒數(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=2.55Id (KA)

     當1000KVA及以下變壓器二次側短路時,沖擊系數(shù)KC ,取1.3

     這時: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,就能進行短路電流計算了.公式不多,又簡單.但問題在于短路點的總電抗如何得到?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。

     一種方法是查有關設計手冊,從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標么值.求得總電抗后,再用以上公式計算短路電流;設計手冊中還有一些圖表,可以直接查出短路電流。

     下面介紹一種 “口訣式”的計算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計算方法。

     4.簡化算法

     【1】系統(tǒng)電抗的計算

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

     例:基準容量 100MVA。當系統(tǒng)容量為100MVA時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/100=1

     當系統(tǒng)容量為200MVA時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/200=0.5

     當系統(tǒng)容量為無窮大時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/∞=0

     系統(tǒng)容量單位:MVA

     系統(tǒng)容量應由當?shù)毓╇姴块T提供。當不能得到時,可將供電電源出線開關的開斷容量作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門出線開關為W-VAC12KV 2000A 額定分斷電流為40KA。則可認為系統(tǒng)容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系統(tǒng)的電抗為XS*=100/692=0.144。

     【2】變壓器電抗的計算

     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。

     例:一臺35KV 3200KVA變壓器的電抗X*=7/3.2=2.1875

     一臺10KV 1600KVA變壓器的電抗X*=4.5/1.6=2.813

     變壓器容量單位:MVA

     這里的系數(shù)10.5,7,4.5 實際上就是變壓器短路電抗的%數(shù)。不同電壓等級有不同的值。

     【3】電抗器電抗的計算

     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】架空線路及電纜電抗的計算

     架空線:6KV,等于公里數(shù);10KV,取1/3;35KV,取 3%0

     電纜:按架空線再乘0.2。

     例:10KV 6KM架空線。架空線路電抗X*=6/3=2

     10KV 0.2KM電纜。電纜電抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。

     這里作了簡化,實際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關,截面越大電抗越小。

     【5】短路容量的計算

     電抗加定,去除100。

     例:已知短路點前各元件電抗標么值之和為 X*∑=2, 則短路點的短路容量

     Sd=100/2=50 MVA。

     短路容量單位:MVA

     【6】短路電流的計算

     6KV,9.2除電抗;10KV,5.5除電抗; 35KV,1.6除電抗; 110KV,0.5除電抗。

     0.4KV,150除電抗

     例:已知一短路點前各元件電抗標么值之和為 X*∑=2, 短路點電壓等級為6KV,

     則短路點的短路電流Id=9.2/2=4.6KA。

     短路電流單位:KA

     【7】短路沖擊電流的計算

     1000KVA及以下變壓器二次側短路時:沖擊電流有效值Ic=Id, 沖擊電流峰值ic=1.8Id

     1000KVA以上變壓器二次側短路時:沖擊電流有效值Ic=1.5Id, 沖擊電流峰值ic=2.5Id

     例:已知短路點{1600KVA變壓器二次側}的短路電流Id=4.6KA,則該點沖擊電流有效值Ic=1.5Id,=1.5*4.6=7.36KA,沖擊電流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA。

     可見短路電流計算的關鍵是算出短路點前的總電抗{標么值}.但一定要包括系統(tǒng)電抗