短路电流计算方法
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之袁州冬雪创作
供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电呵护和选用限制短路电流的元件.
二.计算条件
1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.
详细规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.
2.在计算高压电器中的短路电流时,只需思索发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.
3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.可以分断三相短路电流的电器,一定可以分断单相短路电流或二相短路电流.
三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分坚苦,对于一般用户也没有需要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的费事.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面先容一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,便可掌握短路电流计算方法.
在先容简化计算法之前必须先懂得一些基本概念.
1.主要参数
Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量
Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流
和热稳定
IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定
ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定
x电抗(Ω)
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.
2.标么值
计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特此外地方,目标是要简化计算). (1)基准
基准容量 Sjz =100 MVA
基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3,
3.15 ,0.4, 0.23 KV
有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ
(KV)3710.56.30.4
因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144
(2)标么值计算
容量标么值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量
S* = 200/100=2.
电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ
3无限大容量系统三相短路电流计算公式
短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).
短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)
冲击电流有效值: IC = Id *√1+2 (KC1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8
所以 IC =1.52Id
冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3
这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA) 冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)
掌握了以上知识,就可以停止短路电流计算了.公式未几,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.
一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常常使用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.
下面先容一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,便可掌握短路电流计算方法.
4．简化算法
【1】系统电抗的计算
系统电抗,百兆为一.容量增减,电抗反比.100除系统容量
例：基准容量 100MVA.当系统容量为100MVA时,系统的电抗为XS*=100/100＝1
当系统容量为200MVA时,系统的电抗为XS*=100/200＝0.5
当系统容量为无穷大时,系统的电抗为XS*=100/∞＝0
系统容量单位：MVA
系统容量应由当地供电部分提供.当不克不及得到时,可将供电电源出线开关的开断容量
作为系统容量.如已知供电部分出线开关为WVAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA.则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为XS*=100/692＝0.144.
【2】变压器电抗的计算
110KV, 10.5除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV{6KV}, 4.5除变压器容量.
例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
变压器容量单位：MVA
这里的系数10.5,7,4.5 实际上就是变压器短路电抗的％数.分歧电压等级有分歧的值.
【3】电抗器电抗的计算
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折.
例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% .
额定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15
电抗器容量单位：MVA
【4】架空线路及电缆电抗的计算
架空线：6KV,等于公里数；10KV,取1/3；35KV,取 3％0
电缆：按架空线再乘0.2.
例：10KV 6KM架空线.架空线路电抗X*=6/3=2
10KV 0.2KM电缆.电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013. 这里作了简化,实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关,截面越大电抗越小.
【5】短路容量的计算
电抗加定,去除100.
例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为 X*∑=2, 则短路点的短路容量
Sd=100/2=50 MVA.
短路容量单位：MVA
【6】短路电流的计算
6KV,9.2除电抗；10KV,5.5除电抗; 35KV,1.6除电抗;
110KV,0.5除电抗.
0.4KV,150除电抗
例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为 X*∑=2, 短路点电压等级为6KV,
则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA.
短路电流单位：KA
【7】短路冲击电流的计算
KVA及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic??Id??冲击电流峰值ic?? ??Id
KVA以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic?? ??Id??冲击电流峰值ic?? ??Id
例：已知短路点{ ??
KVA变压器二次侧}的短路电流??Id??????KA
则该点冲击电流有效值Ic?? ??Id＝ ????????＝??????KA冲击电流峰值ic?? ??Id?? ??????
???? ??KA
可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}但一定要包含系统电抗.
额定短时耐受电流又称额定热稳定电流，等于额定短路开断电流；额定峰值耐受电流又称额定动稳定电流，是指断路器在合闸位置所本事受的额定短时耐受电流第一个大半波的峰值电流，等于额定短时关合电流，是额定短路开断电流的2.55倍.
成套设备的额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流及其应用:
定义: 额定短时耐受电流（IK） 在规定的使用和性能条件下，在规定的短时间内，开关设备和节制设备在合闸位置可以承载的电流的有效值.
额定短时耐受电流的尺度值应当从GB762中规定的R10系列中选取，并应该等于开关设备和节制设备的短路额定值.
注：R10系列包含数字1，1.25，1.6，2，2.5，3.15，4，5，6.3，及其与10n的乘积额定峰值耐受电流（IP）
在规定的使用和性能条件下，开关设备和节制设备在合闸位置可以承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值.
额定峰值耐受电流应该等于2.5倍额定短时耐受电流.
注：依照系统的特性，可以需要高于2.5倍额定短时耐受电流的数值.
额定短路持续时间（tk）
开关设备和节制设备在合闸位置能承载额定短时耐受电流的时间间隔.额定短路持续时间的尺度值为2s如果需要，可以选取小于或大于2s的值.推荐值为0.5s,1s,3s和4s.
