最新8.1.2三相和两相短路电流的计算汇总
- 格式:doc
- 大小:526.00 KB
- 文档页数:15
第一部分 电力系统短路电流计算上级变电站矿井地面降压站井下中央配电所一、绝对值法(有名值法)计算高压回路短路电流设:电源电压为U;短路回路电阻为R 、电抗为X 、阻抗为Z ★ 三相短路电流周期分量为:(3)dI ==(2-13)★ 两相短路电流周期分量为:(2)2dU ZI = (2-14)由(2-13)式和(2-14)式可得:(2)(3)2ddII =★ 短路容量S d:ddpSU I =●电源系统电抗X x:2px dU U S X ==●变压器电抗X b : b X =式中:Z b ——变压器阻抗 R b ——变压器电阻变压器阻抗:2%e d b eU U S Z =式中:e U %——变压器短路电压百分比e U ——变压器额定电压(伏); e S ——变压器额定容量(伏安);变压器电阻:2e b eU PS R =∆式中:P ∆——变压器短路有功损耗(瓦) 实际上对较大的变压器,可以认为b b X Z ≈●电抗器的电抗k X :k k X X =式中:X k %——电抗器的百分电抗值;ke U ——电抗器额定电压(伏); e I ——电抗器额定电流(安); ●线路的电抗l X :0L X L X =式中:L ——导线长度(公里)X 0——单位长度电抗值;可用下式求得:020.1445lg 0.0157D X d≈+近似计算时:架空线路可取0=0.4X 欧姆/公里;1千伏以下的电缆0=0.06X 欧姆/公里;3~6千伏电缆0=0.08X 欧姆/公里。
●线路的电阻R L 可按下式计算:L L R D S=⋅式中:L ——导线长度(米)S ——导线截面(毫米2)D ——电导率(米/欧*毫米2)二、相对值法(无名值法或标么值法)(一)、相对值概念在计算短路电流中的四个基准量:基准功率S j , 基准电压U j , 基准电流I j , 基准电抗X j.四个基准量的关系:(在三相电路系统中各电量基准值要符合电路的一切定律)j j jU S=2j jjU U S X==四个基准量中给定了两个(通常是S j 、U j )则其他两个基准量就可算出。
三相交流系统短路电流计算短路电流是指在电路短路的情况下,电流的大小。
在三相交流系统中,短路电流是一个重要的参数,用于计算短路时的电流大小、保护设备的选择及电网故障的定位等。
1.发电机的额定电流:发电机的额定电流是指在额定功率下,发电机输出的电流大小。
根据电气动力学的原理,发电机的电流和负载的功率成正比。
2.母线电阻:母线是连接发电机和负载的导线。
母线的电阻会限制电流的流动。
母线的电阻越小,电流的流动越畅通。
3.负载电阻:负载是指接在电网上的设备,如电动机、变压器等。
负载电阻越小,电流越大。
4.短路点的电阻:短路点是指电路短路的位置。
短路点的电阻越小,电流越大。
计算三相交流系统的短路电流需要使用一些基本的公式和参数。
下面将介绍一种常用的计算方法,即复数方法。
复数方法是一种简化的计算短路电流的方法,适用于三相交流系统。
这种方法利用电流和阻抗的复数表示,通过复数运算得到短路电流的大小。
1.首先,需要知道发电机的额定电流和负载的电阻。
假设发电机的额定电流为I,负载的电阻为Z_load。
2.将发电机的额定电流和负载的电阻使用复数表示。
发电机的额定电流可以表示为Ie = I∠θi,其中I是发电机的额定电流大小,θi是发电机的相角。
负载的电阻可以表示为Z_load = Z∠θz,其中Z是负载的电阻大小,θz是负载的相角。
3.使用复数运算计算短路电流。
短路电流可以表示为Isc = Ie /Z_load,其中Isc是短路电流大小。
根据上述公式,可以计算得到短路电流的大小。
需要注意的是,这种计算方法是在假设电力系统处于稳态的情况下进行的。
在实际应用中,还需要考虑许多其他因素,如电源电压的变化、电气设备的特性等。
除了复数方法之外,还有其他方法可以计算短路电流。
例如,可以使用对称分量法、阻抗矩阵法等。
这些方法可以根据具体的情况选择使用,以便更准确地计算短路电流。
总之,短路电流是三相交流系统中重要的参数之一、计算短路电流需要考虑多个因素,如发电机的额定电流、负载的电阻、短路点的电阻等。
两相短路和三相短路电流计算《两相短路和三相短路电流计算》一、引言在电力系统中,短路是一种常见的故障形式,其产生的瞬时电流可以对设备和系统造成严重的损坏。
对于电力系统的设计、运行和保护来说,正确计算两相短路和三相短路电流至关重要。
本文将从两相短路和三相短路的基本概念入手,探讨短路电流的计算方法,并结合实际案例进行深入探讨,以便读者全面理解这一重要主题。
二、两相短路和三相短路的基本概念1. 两相短路两相短路是指在电力系统中,两相之间或相对中性线出现短路故障。
这种故障可能在任何两个相之间或相对中性线产生,导致严重的故障电流。
对于两相短路电流的计算,我们需要考虑短路点的电阻、电抗、系统电压等参数,利用对称分量法或赫德—格林公式来进行计算。
2. 三相短路三相短路是指系统中所有三相同时出现短路故障。
这种故障通常会导致巨大的短路电流,对设备和系统的损坏可能会更为严重。
三相短路电流的计算通常采用瞬时对称分量法或复数法来进行计算,需要考虑系统参数、接地方式等因素。
三、两相短路和三相短路电流的计算方法1. 两相短路电流的计算在进行两相短路电流计算时,我们首先需要确定短路点的位置和相关参数,包括短路电阻、电抗等。
接下来,可以采用对称分量法来进行计算。
对称分量法是一种将非对称系统转化为对称系统进行计算的方法,通过对系统进行对称和正序分解,计算出正序、负序和零序短路电流,再将其合成得到最终的短路电流。
2. 三相短路电流的计算对于三相短路电流的计算,通常采用瞬时对称分量法或复数法来进行计算。
瞬时对称分量法是一种将三相电路转化为正序、负序和零序分量进行计算的方法,而复数法则是利用复数理论进行计算,通过计算系统的阻抗和电压来得到短路电流。
四、实际案例分析为了更好地理解两相短路和三相短路电流的计算方法,我们将结合一个实际案例进行分析。
某变电站发生了两相短路故障,需要计算短路电流来评估设备的承受能力。
我们首先确定短路点的位置和相关参数,然后利用对称分量法进行计算,最终得到了短路电流的值。
解析法计算低压电网短路电流计算两相短路电流的计算公式为:
I)2( d =
∑∑
+2
2)
(
)
(
2X
R
Ue
∑R=R1/K b2+R b+R2
∑X=Xx+X1/ K b2+X b+X2
式中:
I)2(
d
—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;
K b—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10000V,二次电压为400、690、1200V时,变比依次为25、14.5、8.3;
R b、X b—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,V。
若计算三相短路电流值I)3(
d =1.15 I)2(
d
矿用橡套电缆的单位长度电阻与电抗
380V、660V、1140V系统各电缆的换算系数为下表
127V系统各电缆的换算系数为下表
KBSG型变压器二次侧电压690V两相短路电流计算表(2)
KBSG型变压器二次侧电压1200V两相短路电流计算表
变压器容量(kVA)。
1、短路电流的计算方法:1.1、两相短路电流计算公式:I=∑R=R1/K+Rb+R2∑X=Xx+X1/K+Xb+X2式中:I——两相短路电流,A∑R、∑X——短路回路内一相电阻、电抗值的总和,ΩXx——根据三相短路容量计算的系统电抗值,ΩR1、X1——高压电缆的电阻、电抗值,ΩKb——变压器变压比Rb、Xb——变压器的电阻、电抗值,ΩR2、X2——低压电缆的电阻、电抗值,ΩUe——变压器二次侧额定电压,V1.2、三相短路电流计算公式:I=1.15 I2、电缆线路短路保护2.1、1200V及以下电网中电磁式过电流继电器的整定2.1.1、保护干线装置公式:Iz≥IQe+Kx∑Ie式中:IQe——最大容量电动机额定起动电流,A,为电动机额定电流的6.0~7.0倍。
∑Ie——其余电动机额定电流之和,AKx——需用系数,取0.5~1.0,一般取1.0。
2.1.2、校验公式:≥1.5若线路上串联两台以上开关(其间无分支线路),则上一级开关整定值,也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验,校验灵敏度应满足1.2~1.5的要求,以保证双重保护的可靠性。
若校验不满足时,应采取以下措施:1.加大干线或支线电缆截面。
2.设法减少低压电缆线路的长度。
3.采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。
4.更换大容量变压器或采取变压器并联。
5.增设分段保护开关。
6.采用移动变电站或移动变压器。
2.2、电子保护器的整定:2.2.1、电磁起动器中电子保护器过流整定公式:Iz≤Ie当运行中电流超过Iz时视为过载,电子保护器延时动作;当运行中电流达到8Iz时视为短路,电子保护器瞬时动作。
2.2.2、校验公式:≥1.2若校验不满足时,应采取以下措施:1.加大干线或支线电缆截面。
2.设法减少低压电缆线路的长度。
3.采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。
4.更换大容量变压器或采取变压器并联。
5.增设分段保护开关。
6.采用移动变电站或移动变压器。
两相短路电流计算及查表优质资料(可以直接使用,可编辑优质资料,欢迎下载)解析法计算低压电网短路电流计算两相短路电流的计算公式为:I =∑∑+22)()(2X R Ue∑R =R1/K b 2+R b +R 2 ∑X =Xx+X 1/ K b 2+X b +X 2式中:I —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、X 1—高压电缆的电阻、电抗值,Ω;K b —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10000V ,二次电压为400、690、1200V 时,变比依次为25、14.5、8.3;R b 、X b —矿用变压器的电阻、电抗值,Ω; R 2、X 2—低压电缆的电阻、电抗值,Ω; Ue —变压器二次侧的额定电压,V 。
若计算三相短路电流值I =1.15 I矿用橡套电缆的单位长度电阻与电抗380V、660V、1140V系统各电缆的换算系数为下表127V系统各电缆的换算系数为下表KBSG型变压器二次侧电压690V两相短路电流计算表(2)KBSG型变压器二次侧电压1200V两相短路电流计算表变压器容量(kVA)图1图2电流表、电压表读数练习1、请完成右图中甲、乙、丙、丁四表的读数。
甲图:量程;分度值; 读数。
乙图:量程;分度值; 读数。
丙图:量程; 分度值; 读数。
丁图:量程;分度值; 读数。
2、读出下列电表的测量值.⑴⑵接0~3V 量程时读数为 _______ V .接0~3A 量程时读数为 _______ A . 接0~15V 量程时读数为 ______ V .接0~0.6A 量程时读数A .3、请完成电流表电压表的读数0 1 2 351015V0.2 0.4 0.6123 A0 1 23 A0.6 3 0.2 0.40.6 读数: 01 23 A─0.630.20.40.6读数:1 23 A─0.630.20.40.6─0 1 23A0.630.2 0.4 0.6、─ 3 15 读数:─ 3 15 读数:─ 3 15 读数:─ 3 15 读数:电流表和电压表的估读方法认识电表:(以实验室学生用表为例)1、电流表:图1,学生实验中用的直流电流表的量程为0~0.6A ~ 3A ,内阻一般在1Ω 以下。
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)。
8.1.2三相和两相短路电流的计算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 k n X R XR U Z cU I +=+=='' 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;k Z 、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 TX 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 ch ch ''=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+=; f T ——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。
如果电路只有电抗,则∞=f T ,2=ch K ,如果电路只有电阻,则0=f T ,1=ch K ;可见2≥ch K ≥1。
电动机反馈对短路冲击电流的影响,仅当短路点附近所接用电动机额定电流之和大于短路电流的1%(I I M r ''>∑⋅01.0)时,才予以考虑。
异步电动机起动电流倍数可取为6~7,异步电动机的短路电流冲击系数可取1.3。
由异步电动机馈送的短路冲击电流的计算式(8−1−22)。
由异步电动机提供的短路冲击电流M ch I .按下式计算rM qM M ch M ch I K K I ..29.0= kA(8−1−22)计入异步电动机影响后的短路冲击电流ch i 和短路全电流最大有效值ch I ,按下列两式计算M ch s ch ch i i i ..+= kA(8−1−23)])1()1[(2)(..2M M ch s s ch M sch I K I K I I I ''-+''-+''+''= (8−1−24)以上式中 s ch i .——由系统送到短路点去的短路冲击电流,kA ;sI ''——由系统送到短路点去的超瞬变短路电流,kA ; MI ''——由短路点附近的异步电动机送到短路点去的超瞬变短路电流,kA ,其值rM qM MI K I 9.0='',如果有多台异步电动机,则rM qM M I K I '=''9.0; qM K ——异步电动机的起动电流倍数,一般可取平均值6,亦可由产品样本查得,如果有多台异步电动机,则应以等效电动机起动电流倍数qMK '代之其值rMrM qM qM P P K K ∑∑=')(;rM P ——异步电动机的额定功率,kW ;rM I ——异步电动机的额定电流,kA ,可由产品样本查得,如果有多台异步电动机,则应以各台电动机额定电流的总和rM I ∑代之;s ch K .——由系统馈送的短路电流冲击系数;M ch K .——由异步电动机馈送的短路电流冲击系数,一般可取1.4~1.7,准确资料可查图8−1−2。
图8−1−2 异步电动机额定容量rM P 与冲击系数M ch K .的关系f T ''-反馈电流周期分量衰减时间常数低压网络两相短路电流2kI ''与三相短路电流3k I ''的关系也和高压系统一样,即32866.0k k I I ''=''。
两相短路稳态电流2k I 与三相短路稳态电流3k I 比值关系也与高压系统一样,在远离发电机短路时,32866.0k k I I =;在发电机出口处短路时,325.1k k I I =。
8.1.2.3 单相短路(包括单相接地故障)电流的计算(1)单相接地故障电流的计算:TN 接地系统的低压网络单相接地故障电流1kI ''可用下述公式计算2)0()2()1(2)0()2()1()0()2()1(1333/0.133/⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯=++=''X X X R R R U Z Z Z cU I n n kpppppn Z X R X R U ϕϕϕϕϕ2202203/2222=+=+= kA (8−1−25)⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+++=++=+++=++=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅L p m p Tp s p p L p m p T p s p p X X X X X X X R R R R R R R R R ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ33)0()2()1()0()2()1((8−1−26)L m T s R R R R R ⋅⋅⋅⋅+++=)1()1()1()1()1( L m T s R R R R R ⋅⋅⋅⋅+++=)2()2()2()2()2( L m T s R R R R R ⋅⋅⋅⋅+++=)0()0()0()0()0(以上式中 n U ——220/380V 网路标称线电压,即380V ,3/3803/=n U ,取220V ;C ——电压系数,计算单相接地故障电流时取1;)1(R 、)2(R 、)0(R ——短路电路正序、负序、零序电阻,mΩ; )1(X 、)2(X 、)0(X ——短路电路正序、负序、零序电抗,mΩ;)1(Z 、)2(Z 、)0(Z ——短路电路正序、负序、零序阻抗,mΩ;p R ϕ、p X ϕ、p Z ϕ——短路电路的相线—保护线回路(以下简称相保,保护线包括PE 线和PEN 线)电阻、相保电抗、相保阻抗,mΩ。
(2)相线与中性线之间短路的单相短路电流1kI ''的计算:TN 和TT 接地系统的低压网络相线与中性线之间短路的单相短路电流1kI ''的计算,与上述单相接地故障电流计算一样,仅将配电线路的相保电阻L p Z .ϕ、相保电抗L p X .ϕ改用相线—中性线回路的电阻、电抗。
8.1.2.4 低压网络电路元件阻抗的计算在计算三相短路电流时,元件阻抗指的是元件的相阻抗,即相正序阻抗。
因为已经假定系统是对称的,发生三相短路时只有正序分量存在,所以不需要特别提出序阻抗的概念。
在计算单相短路(包括单相接地故障)电流时,则必须提出序阻抗和相保阻抗的概念。
在低压网络中发生不对称短路时,由于短路点离发电机较远,因此可以认为所有组件的负序阻抗等于正序阻抗,即等于相阻抗。
TN 接地系统低压网络的零序阻抗等于相线的零序阻抗与三倍保护线(即PE 、PEN 线)的零序阻抗之和,即⎪⎭⎪⎬⎫+=+=+=ϕϕϕϕϕϕ)0()0()0()0()0()0()0()0()0(333X X X R R R Z Z Z (8−1−27)TN 接地系统低压网络的相保阻抗与各序阻抗的关系可从式(8−1−26)求得⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=++=+=++=++=3233233)0()1(0)2()1()0()1()0()2()1()0()2()1(X X X X X X R R R R R R Z Z Z Z p p p ϕϕϕ(8−1−28)(1)高压侧系统阻抗:在计算220/380网络短路电流时,变压器高压侧系统阻抗需要计入。
若已知高压侧系统短路容量为sS '',则归算到变压器低压侧的高压系统阻抗可按下式计算3210)(⨯''=sn s S cU Z m Ω(8−1−29)如果不知道其电阻s R 和电抗s X 的确切数值,可以认为s s X R 1.0=,s s Z X 995.0=。
以上式中 n U ——变压器低压侧标称电压,0.38kV;c ——电压系数,计算三相短路电流时取1.05;sS ''——变压器高压侧系统短路容量,MVA ; s R 、s X 、s Z ——归算到变压器低压侧的高压系统电阻、电抗、阻抗,mΩ。
至于零序阻抗,Dny 和Yyn0连接的配电变压器,当低压侧发生单相短路时,由于低压侧绕组零序电流不能在高压侧流通,高压侧对于零序电流相当于开路状态,故在计算单相接地短路时视无此阻抗。
表8−1−2列出了10(6)/0.4kV 配电变压器高压侧系统短路容量与高压侧系统阻抗、相保阻抗(归算到400V )的数值关系。
表8−1−2 10(6)/0.4kV 变压器高压侧系统短路容量与高压侧阻抗、相保阻抗(归算到400V )的数值关系 mΩ注 ① ss s S S U Z ''=⨯''=1601032ρm Ω ② s s Z X 995.0=,s s X R 1.0=。
③对于Dny11或Yyn0连接变压器,零序电流不能在高压侧流通,故不计入高压侧的零序阻抗s R ⋅)0(,s X ⋅)0(,即:3232)(31)1()0()2()1(s s s s s ps R R R R R R ==++=⋅⋅⋅⋅ϕm Ω,3232)(31)1()0()2()1(s s s s s psX X X X X X ==++=⋅⋅⋅⋅ϕ m Ω (2)10(6)/0.4kV 三相双绕组配电变压器的阻抗:配电变压器的正序阻抗可按(式8−1−30~式8−1−33)有关公式计算,变压器的负序阻抗等于正序阻抗。