三相短路电流计算公式
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目录一、低压短路电流计算 (2)1、三相短路电流周期分量计算 (2)2、三相短路冲击电流计算 (2)3、三相短路电流第一周期(0.02S)全短路电流有效值计算 (3)4、电动机晶闸管装置对短路电流的影响 (3)二、配电变压器出口侧总断路器的短路校验 (14)1、额定短路分断能力(I cn)的校验 (14)2、额定短路接通能力(I cm)的校验 (15)3、额定短时耐受电流(Icw)的校验 (16)TaZ eI 01.0''*2-TaeKch 01.01-+=Tae01.0-εεR X Ta 314=一、 低压短路电流计算1、 三相短路电流周期分量计算三相短路电流周期分量按下式计算:式中I Z ’’ …………三相短路电流周期分量有效值,KA ; Up …………低压网络平均额定线电压,Up 取400V ;Z ε …………每相总阻抗,m Ω; R ε …………每相总电阻,m Ω; X ε …………每相总电抗,m Ω。
低压网络一般以三相短路电流为最大,与中性点是否接地无关。
2、 三相短路冲击电流计算电源供给的短路冲击电流值,按下式计算:式中 i chx …………………三相短路冲击电流,KA ;………………三相短路电流周期分量的峰值,KA ;…………三相短路电流非周期分量,KA ; …………三相短路电流冲击系数;………………三相短路电流非周期分量衰减系数;………………三相短路电流非周期分量衰减时间常数,S 。
)11(*322''------------------+=εεX R Up I Z )21(**2)1(2*2*2''01.0''01.0''''-----=+=+=--Z TaZ TaZ Z chx I Kch eI e I I i ''2ZI如果电路内只有电抗(R ε=0),则Ta=∝,Kch=2,即短路电流非周期分量不衰减。
三相交流系统短路电流计算武汉华能阳光电气三相交流系统短路电流计算武汉华能阳光电气有限公司三相交流系统短路电流计算第一部分:短路电流计算1. 2. 3.图15 一台发电机馈电短路示意图4.短路电流峰值ip武汉华能阳光电气三相交流系统短路电流计算武汉华能阳光电气有限公司短路电流峰值ip的计算见第9.1.1.2条,发电机的电阻和电抗应用校正后的值,即KGRG和KGI〃d。
5. 对称开断电流Ib对称开断电流Ib是电流I〃k在经一短暂时间衰减后达到的值,用系数μ表示衰减常数,即Ib=μI〃k(46)μ与tmin和I〃k/IrG比值有关,可根据I〃k/IrG比值和选择的tmin /IrG对tmin 0.02s, =0.84+0.26e-0.26IkG/对tmin 0.52s, =0.71+0.51e-0.30IkGI对tmin 010.s, =0.62+0.72e-0.32对tmin 0.025s, =0.56+0.94e(47)上式中,μ步调相机(tmin1.6倍额定负载下的励磁电压)。
式中的I〃kG(I〃kG)和IkG应归算到同一电压下的值。
计算电动机的μ值时,式中I〃kG/I〃rM当I〃kG/IkG≤2,式(47)中μ值取μ=1。
μ值也可按图16曲线间对应的μ值,可用线性插值求取。
图16tmin>0.1s的低压发电武汉华能阳光电气三相交流系统短路电流计算武汉华能阳光电气有限公司图16 计算开断电流Ib用系数6. 稳态短路电流Ik稳态短路电流Ik与铁芯饱和度和电网中开关状态有关,因此对Ik的计算精度比对称短路电流初始值I〃k计算精度要低。
这里给出的方法是足以估算由一台发电机或同步电机分别供电的短路电流的上、下限值。
Imax=λ式中,IrG为发电机额定电流,系数λ倒数。
a.稳态短路电流的最小值Ikminb.稳态短路电流的最大值(上限)ImaxIkmin=λλmin根据图minI(49)max根据图max IrG(48)17或18求得,xdsat()17或图18励磁。
三相短路电流计算详细步骤当然,计算三相短路电流这个话题,听起来可能有点儿复杂,不过别急,我会尽量把它说得简单明了,带点儿轻松的风格。
我们就像是在聊天一样,把这事儿搞明白了!1. 理解三相短路电流1.1 三相系统是什么?首先,我们要搞清楚什么是三相系统。
简单来说,三相电力系统就是电力传输的主力军。
它有三根电线,每根电线里流动着电流,电流的变化是有规律的,可以让电力在不同时间点的强度有所不同。
想象一下,就像三个人排队唱歌,唱得好不好,还得看他们的节奏是否一致。
1.2 短路是怎么回事?短路呢,就是电路中的两个电线之间意外连在一起了。
就像是我们去超市买东西,原本应该用分开支付的两张卡,结果不小心用了一张。
如果电流在两条电线之间流动,就会出现很大的电流,通常这会引起电气设备损坏。
搞清楚短路的基本概念,我们就能往下聊。
2. 计算三相短路电流的步骤2.1 获取系统参数首先,我们得知道系统的参数。
这包括变压器的容量、线路的阻抗,还有负荷的特性。
这些就像是做菜前需要知道的食材和调料的量一样。
每一个参数都要精确,这样才能保证最后的结果不会差强人意。
2.2 计算短路电流计算短路电流的核心在于理解“阻抗”这个概念。
阻抗就是电流流动中的“阻力”,就像我们跑步时的阻力一样。
三相短路电流的计算公式通常是电源电压除以系统的总阻抗。
听起来是不是有点儿复杂?没关系,我们来分步走。
3. 具体的计算方法3.1 计算阻抗首先,你需要知道系统的阻抗,这包括变压器的阻抗和线路的阻抗。
每一个变压器和线路都有自己的阻抗值,通常会在技术资料上找到。
用这些数据来计算系统的总阻抗。
假如系统有多个变压器和线路,你就得把它们的阻抗加起来,注意,这里不是简单的加法,要考虑阻抗的合成方式。
3.2 计算短路电流一旦知道了总阻抗,就可以用下面的公式来计算短路电流: I_{sc =frac{U_{n{Z_{total 其中,(I_{sc) 是短路电流,(U_{n) 是系统的额定电压,(Z_{total) 是系统的总阻抗。
8.1.2.2 三相和两相短路电流的计算在220/380网络中,一般以三相短路电流为最大。
一台变压器供电的低压网络三相短路电流计算电路见图8−1−1。
图8−1−1 低压网络三相短路电流计算电路(a )系统图;(b )等效电路;(c )用短路阻抗表示的等效电路图 低压网络三相起始短路电流周期分量有效值按下式计算22222303/05.13/kkkkn knXR X R U Z cUI +=+=='' kA (8-1-19)L m T s k R R R R R +++= L m T s k X X X X X +++=式中 n U ——网路标称电压(线电压),V ,220/380V 网络为380V ;c ——电压系数,计算三相短路电流时取1.05;kZ 、k R 、k X ——短路电路总阻抗、总电阻、总电抗,mΩ;s R 、s X ——变压器高压侧系统的电阻、电抗(归算到400V 侧),mΩ;T R 、T X ——变压器的电阻、电抗,mΩ;m R 、m X ——变压器低压侧母线段的电阻、电抗,mΩ;L R 、L X ——配电线路的电阻、电抗,mΩ;I ''、k I ——三相短路电流的初始值、稳态值。
只要2222/s s T T X R X R ++≥2,变压器低压侧短路时的短路电流周期分量不衰减,即I I k ''=。
短路全电流k i 包括有周期分量z i 和非周期分量f i 。
短路电流非周期分量的起始值I i f ''=20,短路冲击电流ch i ,即为短路全电流最大瞬时值,它出现在短路发生后的半周期(0.01s )内的瞬间,其值可按下式计算I K i chch ''=2 kA(8−1−20)短路全电流最大有效值ch I 按下式计算2)1(21-+''=ch ch K I I kA(8−1−21)式中 ch K ——短路电流冲击系数,fch T eK 01.01+=;fT ——短路电流非周期分量衰减时间常数,s ,当电网频率为50Hz 时,∑∑=R X T f 314;∑X ——短路电路总电抗(假定短路电路没有电阻的条件下求得),Ω; ∑R ——短路电路总电阻(假定短路电路没有电抗的条件下求得),Ω。
煤矿供电计算公式井下供电系统设计常用公式与系数取值目录:一、短路电流计算公式1、两相短路电流值计算公式2、三相短路电流值计算公式3、移动变电站二次出口端短路电流计算(1)计算公式(2)计算时要列出的数据4、电缆远点短路计算(1)低压电缆的短路计算公式(2)计算时要有计算出的数据二、各类设备电流与整定计算1、动力变压器低压侧发生两相短路,高压保护装值电流整定值2、对于电子高压综合保护器,按电流互感器二次额定电流(5A)的1-9倍分级整定的计算公式3、照明、信号、煤电钻综合保护装置中电流计算(1)照明综保计算公式(2)煤电钻综保计算公式4、电动机的电流计算(1)电动机额定电流计算公式(2)电动机启动电流计算公式(3)电动机启动短路电流三、保护装置计算公式与效验公式1、电磁式过流继电器整定效验(1)、保护干线电缆的装置的计算公式(2)、保护电缆支线的装置的计算公式(3)、两相短路电流值效验公式2、电子保护器的电流整定(1)、电磁启动器中电子保护器的过流整定值(2)、两相短路值效验公式3、熔断器熔体额定电流选择(1)、对保护电缆干线的装置公式(2)、选用熔体效验公式(3)、对保护电缆支线的计算公式四、其它常用计算公式1、对称三相交流电路中功率计算(1)有功功率计算公式(2)无功功率计算公式(3)视在功率计算公式(4)功率因数计算公式2、导体电阻的计算公式与取值3、变压器电阻电抗计算公式4、根据三相短路容量计算的系统电抗值五、设备、电缆选择与效验公式1、高压电缆的选择(1) 按持续应许电流选择截面公式(2) 按经济电流密度选择截面公式(3) 按电缆短路时的热稳定(热效应)选择截面①热稳定系数法②电缆的允许短路电流法(一般采用常采用此法)A、选取基准容量B、计算电抗标什么值C、计算电抗标什么值D、计算短路电流E、按热效应效验电缆截面(4) 按电压损失选择截面①计算法②查表法(5)高压电缆的选择2、低压电缆的选择(1)按持续应许电流选择电缆截面①计算公式②向2台或3台以上的设备供电的电缆,应用需用系数法计算③干线电缆中所通过的电流计算(2)按电压损失效验电缆截面①干线电缆的电压损失②支线电缆的电压损失③变压器的电压损失(3) 按起动条件校验截面电缆(4) 电缆长度的确定3、电器设备选择(1)变压器容量的选择(2)高压配电设备参数选择①、按工作电压选择②、按工作电流选择③、按短路条件校验④、按动稳定校验(3)低压电气设备选择一、短路电流计算公式1、两相短路电流值计算公式()()()2222∑∑+=X R Ue I d ∑∑+++=++=221221X X K X Xx X RR K R R b b b b式中:()2d I ————两相短路电流,A ;∑R ∑X _______短路回路内一相电阻、电抗值的和,Ω; Xx ————————根据三相短路容量计算的系统电抗值,Ω;(可查表或计算)())(22原则电力系统给数据路器的断流容量电力系统变电所出口短电压短路计算点处平均额定MVA V S U Xx k P ==()AV I U S kp k 流取值可按控制柜额定分段电电压短路计算点处平均额定⨯⨯=⨯⨯=732.133 ()短路电路的总电抗Ω电压短路计算点的平均额定⨯==∑732.133V X U I pk ()WL T X X Xs X ++=∑(按控制柜分段电流取值就可以)R1、X1__________高压电缆的电抗、电阻值的总和,Ω;(可查表或计算)K b ———————————变压器的的变压比,一次侧电压除以二次侧电压(电压按400、690、1200、3500计算)比;R b 、X b ———矿用变压器的电阻、电抗值,Ω;(可查表或计算)R 2、X 2———————矿用电缆的电阻、电抗值,Ω;(可查表或计算)U e ——————变压器的二次侧电压,V (按电压400、690、1200、3500计算);2、三相短路电流值计算公式I d (3)=1.15×I d (2) I d (3)三相短路电流,A3、移动变电站二次出口端短路电流计算(1)、计算公式()()222∑∑+=X R UeI d ∑∑++=++=+=+=变压器电抗变压比高压电缆电抗系统电抗高压电缆的电阻变压比变压器的电阻221221//b b b b X K XXx X R K R R (2)计算时要列出一下数据:、变压器的一次电压( V ),二次电压值U e ( V ),高压电缆的型号( mm 2),供电距离L ( km ),变压器的容量( )KVA ,系统短路容量( )MVA ; 、根据电缆型号,计算或查表得高压电缆的电阻R 1、电抗值X 1,Ω/km ;根据变压器型号计算或查表变压器的电阻、电抗值,Ω;、根据提供数据出变压器的变比;系统电抗 X x (=变压器二次电压2/系统容量);高压电缆的电阻R g 、电抗X g (=电缆长度km × 查表的电阻、电抗);④、把计算出的结果带入算式中得短路值。
变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算发布者:admin 发布时间:2009-3-23 阅读:513次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、设计继电保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。
具体规定: 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。
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,只需考虑发电机、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。
能够分断三相短路电流的电器,一定能够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困难,对于一般用户也没有必要。
一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。
1.主要参数Sd三相短路容量(MV A)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(W)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别的地方,目的是要简化计算).(1)基准基准容量Sjz =100 MV A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 MV A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/IJZ3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 (KC-1)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1000KV A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,就能进行短路电流计算了。
三相短路电流计算公式
三相短路电流计算公式如下:
1)短路定律:Isc=√3∗V1/Z
(其中:Isc为三相电网短路电流,V1为额定电压,Z为三相短路阻抗)
2)此法比较简单:Isc=√3∗V/X
(Isc为三相电网短路电流,V为电压,X为三相的短路无功电容的总和)
3)直流分母法:Isc=√3∗PN/(V1^2+Xdc^2)
(其中:P、N分别为三相正负号,V1为额定电压,Xdc为三相的短路直流阻抗的总和)
4)万能表达式:Isc=√3∗V1/[1+(2Xd/Xq)+(Xdn^2/Xq^2)]
(其中:V1为额定电压,Xd为三相短路直流阻抗,Xq为三相短路无
功电容,Xdn为三相短路谐振频率电容)
5)基础公式:Isc=√3∗V1/sqrt(Z1^2+Z2^2/3)
(其中:V1为额定电压,Z1、Z2分别为三相一母线的电阻抗)。
第一节短路电流的计算方法第1条选择短路保护装置的整定电流时,需计算两相短路电流值,可按公式(1)计算式中Id(2)——两相短路电流,A;∑R、∑X——短路回路内一相电阻、电抗值的总和,Ω;Xx——根据三相短路容量计算的系统电抗值,Ω;R1、X1——高压电缆的电阻、电抗值,Ω;Kb——矿用变压器的变压比,若一次电压为6000V,二次电压为400、690、1200V时,变比依次为15、8.7、5;当一次电压为3000V,二次电压为400V时,变压比为7.5;Rb、Xb——矿用变压器的电阻、电抗值,Ω;R2、X2——低压电缆的电阻、电抗值,Ω;Ue——变压器二次侧的额定电压,对于380V网路,Ue以400V 计算;对于660V网路,Ue以1200V计算;对于127V网路,Ue以133V计算。
利用公式(1)计算两相短路电流时,不考虑短路电流周期分量的衰减,短路回路的接触电阻和弧电阻也忽略不计。
若需计算三相短路电流值,可按公式(2)计算:Id(3) =1.15Id(2) (2)式中Id(3) ——三相短路电流,A。
第2条两相短路电流还可以利用计算图(或表)查出。
此时可根据变压器的容量、短路点至变压器的电缆换算长度及系统电抗、高压电缆的折算长度,从图或表中查出。
电缆的换算长度可根据的电缆的截面、实际长度,从表中直接查到,也可以用公式(3)计算得出。
LH=K1L1+K2L2+……+KnLn+Lx+KgLg式中LH——电缆总的换算长度,m;K1、K2……Kn——换算系数,各种截面电缆的换算系数,可从表中查得;L1、L2……Ln——各段电缆的实际长度,m;Lx——系统电抗的换算长度,m;Kg——6KV电缆折算至低压侧的换算系数;Lg——6KV电缆的实际长度,m。
电缆的换算长度,是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度,在380V、660V、1140V系统中,以50mm2作为标准截面;在127V系统中,以4mm2作为标准截面。
电源三相短路电流计算公式在电力系统中,短路电流是一个非常重要的参数,它决定了系统中的保护装置的选择和设置。
特别是在三相电源系统中,短路电流的计算是至关重要的。
本文将介绍电源三相短路电流的计算公式,以及一些相关的理论知识。
首先,我们来看一下电源三相短路电流的计算公式。
在三相电源系统中,短路电流可以通过以下公式进行计算:Isc = U / (Z √3)。
其中,Isc代表短路电流,U代表电源的相电压,Z代表系统的阻抗。
这个公式简单明了,但是其中的一些参数可能需要进一步解释。
首先是相电压U,它是指电源系统的相电压,通常以伏特(V)为单位。
其次是系统的阻抗Z,它是指系统中的总阻抗,包括电缆、变压器、发电机等设备的阻抗。
最后是√3,它是一个常数,代表了三相系统中的相电压和线电压之间的关系。
通过这个公式,我们可以很容易地计算出电源系统中的短路电流。
但是在实际应用中,我们还需要考虑一些其他因素。
例如,系统中的电流限制装置、保护装置的动作特性等,这些都会对短路电流的计算和分析产生影响。
除了短路电流的计算公式,我们还需要了解一些相关的理论知识。
首先是短路电流的影响。
短路电流会导致系统中的设备受到过载,甚至烧毁。
因此,对于系统中的各种设备,我们都需要对其进行短路电流的计算和分析,以确保其正常运行。
其次是短路电流的限制和保护。
在实际应用中,我们通常会在系统中设置电流限制装置和保护装置,以保护系统中的设备。
这些装置的动作特性和设置参数,都需要根据系统中的短路电流进行合理的选择和设置。
另外,我们还需要考虑系统中的地线电流。
在三相系统中,地线电流也是一个非常重要的参数,它通常会影响系统中的保护装置的选择和设置。
因此,在进行短路电流的计算和分析时,我们还需要考虑地线电流的影响。
总之,电源三相短路电流的计算公式是一个非常重要的工具,它可以帮助我们快速准确地计算出系统中的短路电流。
但是在实际应用中,我们还需要考虑一些其他因素,例如系统中的保护装置、电流限制装置等。
三相短路电流计算公式三相短路电流计算公式通常,三相短路电流最大,当短路点发生在发电机附近时,两相短路电流可能大于三相短路电流;当短路点靠近中性点接地的变压器时,单相短路电流也有可能大于三相短路电流。
1、先计算各电源到短路点的转移电抗(在某基准容量为基准值下的标幺值表示);2、换算成各电源容量为基准值的计算电抗;3、各电源容量除以各计算电抗,即为各电源在短路点的短路电流;4、上述各短路电流相加,即为总的短路电流(次暂态值)。
三相短路电流计算是电力系统规划、设计、运行中必须进行的计算分析工作。
目前,三相短路电流超标题目已成为困扰国内很多电网运行的关键题目。
然而,在进行三相短路电流计算时,各设计、运行和研究部分采用的计算方法各不相同,这就有可能造成短路电流计算结论的差异和短路电流超标判定的差异,以及短路电流限制措施的不同。
假如短路电流计算结果偏于守旧,有可能造成不必要的投资浪费;若偏于乐观,则将给系统的安全稳定运行埋下灾难性的隐患。
因而,在深进研究短路电流计算标准的基础上,比较了不同短路电流计算条件对短路电流计算结论的影响,以期能为电网短路电流的计算和限制提供更切合实际的方法和思路。
1、短路电流计算方法经典的短路电流计算方法为:取变比为1.0,不考虑线路充电电容和并联补偿,不考虑负荷电流和负荷的影响,节点电压取1.0,发电机空载。
短路电流计算的标准主要有IEC标准和ANSI标准,中国采用的是IEC标准。
国标规定了短路电流的计算方法、计算条件。
国标推荐的三相短路电流计算方法是等值电压源法,其计算条件为:?不考虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式;?忽略线路电容和非旋转负载的并联导纳;?具有分接开关的变压器,其开关位置均视为在主分接位置;?不计弧电阻;?35kV及以上系统的最大短路电流计算时,等值电压源取标称电压的1.1(计算中额定电压的1.05pu),但不超过设备的最高运行电压。
对于电网规划、运行部分,三相最大短路电流计算是主要的计算内容。
浅谈10KV配电系统三相短路电流的计算方法发表时间:2019-07-08T10:48:03.697Z 来源:《电力设备》2019年第5期作者:查涛[导读] 摘要:文章以10KV配电系统三相短路电流计算为研究对象,首先对10KV 配电系统三相短路影响进行了阐述分析,随后讨论了三相短路基本属性与短路点,最后对10kV配电系统三相短路电流计算进行了分析,以供参考。
(广州智光用电服务有限公司广东广州 510000)摘要:文章以10KV配电系统三相短路电流计算为研究对象,首先对10KV 配电系统三相短路影响进行了阐述分析,随后讨论了三相短路基本属性与短路点,最后对10kV配电系统三相短路电流计算进行了分析,以供参考。
关键词:10KV配电系统;三相短路;短路电流计算前言配电系统在实际运行过程中,一旦发生短路故障,需要继电保护装置能够及时将故障电路切断,从而尽可能降低短路故障造成的破坏影响,为达到这一目标,不仅要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度,同时开关设备也应具备良好的开断能力,能够应对短路电路对其冲击,因此需要做好配电系统三相短路电流计算,确定最大短路电流,从而选择适合的电气元件,保护系统稳定运行。
一、10KV 配电系统三相短路影响简析10KV 配电系统在发生三相短路时,会导致短路点附近的支路电流急剧增大,致使电气设备异常发热,最终严重损坏,甚至会引起火灾问题。
在线路电流增大的同时,短路点附近线路电压会骤然降低,无法继续支持用电设备正常工作,异步电动机因此会出现停运,在电源点附近出现短路问题时,很容易导致并列发电机组停止运行,发生解列,引起大面积停电。
因此,为有效降低上述问题带来的影响,需要正确选择电气设备,做好继电保护设计,合理选择限制短路电流的元件,而上述这些措施实现都离不开短路电流的计算支持,因此做好配电系统三相短路计算是非常有必要的。
二、三相短路基本属性与短路点在三相系统中,总共包括四种短路类型,一是单相对地短路,二是两相短路,三是三相短路,四是两相对地短路,其中只有三相短路为对称短路,其余短路为均不对称短路。
三相短路电流计算公式
三相短路电流计算公式通常,三相短路电流最大,当短路点发生在发电机附近时,两相短路电流可能大于三相短路电流;当短路点靠近中性点接地的变压器时,单相短路电流也有可能大于三相短路电流。
1、先计算各电源到短路点的转移电抗(在某基准容量为基准值下的标幺值表示);2、换算成各电源容量为基准值的计算电抗;3、各电源容量除以各计算电抗,即为各电源在短路点的短路电流;4、上述各短路电流相加,即为总的短路电流(次暂态值)。
三相短路电流计算是电力系统规划、设计、运行中必须进行的计算分析工作。
目前,三相短路电流超标题目已成为困扰国内很多电网运行的关键题目。
然而,在进行三相短路电流计算时,各设计、运行和研究部分采用的计算方法各不相同,这就有可能造成短路电流计算结论的差异和短路电流超标判定的差异,以及短路电流限制措施的不同。
假如短路电流计算结果偏于守旧,有可能造成不必要的投资浪费;若偏于乐观,则将给系统的安全稳定运行埋下灾难性的隐患。
因而,在深进研究短路电流计算标准的基础上,比较了不同短路电流计算条件对短路电流计算结论的影响,以期能为电网短路电流的计算和限制提供更切合实际的方法和思路。
1、短路电流计算方法经典的短路电流计算方法为:取变比为1.0,不考虑线路充电电容和并联补偿,不考虑负荷电流和负荷的影响,节点电压取1.0,发电机空载。
短路电流计算的标准主要有IEC标准和ANSI标准,中国采用的是IEC标准。
国标规定了短路电流的计算方法、计算条件。
国标推荐的三相短路电流计算方法是等值电压源法,其计算条件为:?不考虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式;?忽略线路电容和非旋转负载的并联导纳;?具有分接开关的变压器,其开关位置均视为在主分接位置;?不计弧电阻;?35kV及以上系统的最大短路电流计算时,等值电压源取标称电压的
1.1(计算中额定电压的1.05pu),但不超过设备的最高运行电压。
对于电网规
划、运行部分,三相最大短路电流计算是主要的计算内容。
计算中,各电网、电网内的不同部分可能采用不同的计算条件。
差别主要集中在变压器变比、节点电压的选取上。
变压器变比有取1.0,有取实际运行变比的;节点电压可能取1.0,也可能取1.05。
这两者的不同组合均有所采用,显然,这将影响短路电流的计算结果。
题目的根源在于计算职员往往根据计算程序的固有设置来计算,而计算程序又缺乏足够的灵活性所致。
实在,若了解短路电流计算的要求,计算职员是可以对所得的计算结果进行适当的加工的。
有的贸易软件也提供了灵活的短路电流计算条件设置功能。
2、影响短路电流计算结果的因素美国PTI公司
的PSS/E程序提供了基于潮流的短路电流计算和采用经典方法、ANSI标准或IEC标准进行短路电流计算的选择。
采用IEC标准时,答应用户任意设定短路电流计算的初值条件。
可设定的选项包括:?变比选择:1.0或正常变比;?考虑充电电容与否;?计及并联补偿与否;?节点电压值;?发电机功率因素。
为此,利用PSS/E程序对其自带的算例进行了不同初值设置条件对短路电流计算结果的影响分析。
2.1变压器变比的影响由于原算例中的尽大多数变比均为1.0,为比较变比的影响,分别将所有的变比设为0.95、1.0、1.05,假设变比均在高压侧,其它初值条件与经典计算方法的设置相同,计算结果如表1所示。
由表1可见,当变比增大时,500kV电网的短路电流减小,机真个短路电流增加,230kV系统则有升有降。
这看似无什么规律,实在,它们的结论是一致的。
只要从本母线看出往的变压器变比增加了,变压器支路的等值阻抗将增加,短路电流将减小;反之,变压器支路的等值阻抗将减小,短路电流将增加。
而230kV系统则在500kV降压变和本地系统电厂升压变的作用下,短路电流变化可能有升有降。
从表1中还可以看到,变比的大幅变化对短路电流的影响相对较小,其中,NUCPANT站的短路电流变化幅度最大,其
它的厂站变化相对较小。
这是由于NUCPANT站的等值阻抗受连接在此站的两台升压变的影响较大之故。
2.2充电电容和并联补偿的影响除基于潮流的短路电流’>短路电流计算外,短路电流’>短路电流计算一般均不考虑线路充电电容、线路高抗、低压并联电容器、电抗器等设备的影响。
表2给出了考虑充电电容和并联补偿与否的四种组合方式下,其短路电流计算结果的变化情况。
其中,C表示线路充电电容,S表示节点并联补偿,未列出的初值条件与经典方法的设置相同。
由表2可见,考虑并联补偿时,短路电流的变化相对较小,而且,考虑并联补偿后,短路电流的变化有升有降,其中,若是容性补偿占主导影响,短路电流增加,反之,则下降;考虑充电电容时,短路电流的变化幅度较大;若同时考虑充电电容和并联补偿,其影响是两者的叠加。
2.3节点电压值的影响节点电压的变化时,基于等值电压源法的短路电流计算结果与电压值保持线性关系,所以,表3仅列出了部分节点的计算结果比较。
2.4发电机的出力和功率因素的影响在短路电流计算中,除基于潮流的短路电流计算外,发电机一般设为空
载,所以,发电机的空载电势与其端电压相同。
若发电机处于负载状态,其空载电势将大于发电机端电压,且在有功功率相同的情况下,功率因素越低,负载率越高,电流越大,空载电势越大,故障前短路点的母线电压也越高,所以,短路电流越大。
表4给出了发电机功率因素变化对短路电流计算结果的影响,表4的结论与理论分析相吻合。
2.5不同计算方法’>计算方法的比较为比较采用不同计算方法’>计算方法对短路电流’>短路电流计算结果的影响,选取了以下三种有代表性的计算初值设置条件。
(1)基于潮流的短路电流’>短路电流计算;
(2)经典短路电流计算方法; (3)IEC推荐的方法(变比不变,节点电压取1.05pu)。
表5给出了三种方法下短路电流的计算结果。
表中,偏差列为该方法计算值与基于潮流的计算方法的偏差值。
由表5可见,经典方法的计算结果比基于潮流的小,而IEC方法的结果较接近于基于潮流的计算结果,但依然有个别节点存在较大的偏差,有的偏小,有的偏大,并不能真正反映电网的短路电流水平。
3、讨论和建议通过比较分
析,可以看到:不同的初值设置条件、不同的计算方法,其短路电流计算结果将有明显的区别。
应该说,基于潮流的短路电流计算结论是最为精确的。
只要保证所有的发电机全部运行、系统全接线运行,基于潮流的短路电流计算,其等值阻抗’>等值阻抗是能反映系统在最大运行方式下的等值阻抗’>等值阻抗的。
除所有计算方法中的共同参数要求外,影响故障点等值阻抗值的因素主要有:变压器变比、并联补偿、线路充电电容等,其中,变压器的变比和并联补偿影响相对较小,而线路充电电容影响较大。
但题目是:(1)基于潮流的短路电流计算,全系统的所有故障点的短路前电压并不能保证是系统可能的最高运行电压。
潮流中发电机的实际功率因素也不一定能反映发电机的最大负载情况。
而这两点是影响故障端口等值电压源计算的主要因素。
(2)计算最大短路电流时,需所有发为保证电力系统的可靠性,系统的发电机总是冗余的、有备用的,所以,这对潮流计算是一个巨大的挑战。
为此,建议采取以下的方法进行电网三相短路电流计算。
?以全接线潮流文件为基础,在潮流计算中应包括所有发电机,未运行的机组以零出力机组表示。
?计算此方式下的短路电流,更确切地说,是计算此方式下,系统各节点的等值阻抗,这一等值阻抗是系统各节点最小等值阻抗的真实反映。
?根据系统每一节点可能的最高运行电压水平,计算各节点的最大短路电流。
根
据等值电压源法,短路电流值为节点电压除以等值阻抗。