怎么計算短路電流

文/濮巍，國網冀北電力有限公司物資分公司

怎么計算短路電流

文/濮巍，國網冀北電力有限公司物資分公司

1 概述

供電網絡中發生短路時,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,同時使網絡內的電壓大大降低,因而破壞了網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．

2 計算條件

1．假設系統有無限大的容量．用戶處短路后,系統母線電壓能維持不變．即計算阻抗比系統阻抗要大得多．具體規定: 對于3～35KV級電網中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統的容量為無限大．只要計算35KV及以下網絡元件的阻抗．

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．

3 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．

3．1 主要參數

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定

x電抗(Ω) 其中系統短路容量Sd和計算點電抗x 是關鍵．

3．2 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都轉化為和該參數的基準量的比值(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規定為8級． 230, 115, 37, 10．5, 6．3, 3．15 ,0．4,0．23 KV

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200 MVA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

3．3 無限大容量系統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)．

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,取1．8，所以 IC =1．52Id

沖擊電流峰值: ic =1．41? Id?KC=2．55 Id (KA)

當1000KVA及以下變壓器二次側短路時,沖擊系數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:區域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業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）系統電抗的計算

系統電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統容量

（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。

（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；10KV，取1/3；35KV，取 3%。

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。

0．4 KV，150除電抗

5 總結

在實際應用中，短路電流的計算是相當復雜的，考慮的方面，要比本文多很多，我只是憑經驗，給出一個我認為最簡單的方法，希望讀者批判指正。