配電系統(tǒng)短路電流及設(shè)備選型

文／邵輝 華商國際工程有限公司（國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計(jì)研究院） 北京 100069

引言：

高壓電氣設(shè)備是電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備,不同的高壓電氣設(shè)備有不同的技術(shù)特點(diǎn)和性能,其結(jié)構(gòu)不同,使用成本也不同;在實(shí)際應(yīng)用中,如何選用高壓電氣設(shè)備,供電企業(yè)應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求、使用環(huán)境、經(jīng)濟(jì)狀況選用不同類型和不同型號(hào)的高壓電氣設(shè)備。

1、系統(tǒng)短路電流概述

1.1 基本概念

一般定義：在電路中，由于短路而在電氣元件上產(chǎn)生的不同于正常運(yùn)行值的電流。

在電力系統(tǒng)中所謂的短路電流，是指：電力系統(tǒng)中帶電部分與大地（包括設(shè)備外殼、變壓器鐵心、低壓線路的中性線）之間，以及不同相線之間的短接（三條相線之間的短接或單相對(duì)地短接）這種短接可能是通過小阻抗的回路，或者以電弧的形式形成。在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，短路故障主要是各種相間短路，而單相接地不會(huì)造成短路，而屬于一種故障。

1.2 短路電流的種類及危害

三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有4 種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對(duì)地短路和兩相對(duì)地短路。

短路電路會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果。很大的短路電流會(huì)使電器設(shè)備過熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞,同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作。可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)解列。

2、高壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算

系統(tǒng)描述：本工程為某葡萄酒項(xiàng)目，采用一臺(tái)SC 10-1000kVA，10/0.4kV，D，yn11 型變壓器，其uk%＝6；系統(tǒng)變電站出口處的斷流容量為300MVA，現(xiàn)計(jì)算10kV 線路上K-1 點(diǎn)及380V 線路上K-2 點(diǎn)處的短路電流值。

系統(tǒng)短路電流計(jì)算電路如下圖1所示：

圖1

2.1 采用標(biāo)幺制計(jì)算

等效阻抗圖如圖2所示：

圖2

已知：Sj=100MVA，Ss=300MVA，Uc1 ＝10.5 KV，Uc2=0.4kV;

X1=Sj/Ss=0.333

X2=XLSj/Up1=0.317

X3=XLSj/Up1=0.036

X4=（uk%/100）×（Sj/Srt）=6

計(jì)算K-1 點(diǎn)的短路電流：

Xk-1=X1+X2+X3=0.686

Ij=Sj/1.732Uj=5.5(KA)

Ip=1.51I"=12.11(KA)

計(jì)算K-2 點(diǎn)的短路電流：

Ij=Sj/1.732Uj=144(KA)

Xk-2=X1+X2+X3+X4=6.686

Ip=1.091I"=23.48(KA)

2.2 采用有名制計(jì)算

X2=XL(Up2/Up1)=0.35

X3=XL(Up2/Up1)=0.04

X4=(uk%/100)×(Up2/Srt)=0.0096

計(jì)算K-1 點(diǎn)的短路電流：

Xk-1=X1+X2+X3=0.77

=20.08(KA)

計(jì)算K-2 點(diǎn)的短路電流：

Xk-2=X1+X2+X3+X4=0.012

2.3 高壓電纜及斷路器選型

2.3.1 高壓斷路器的選擇

高壓（10kV）斷路器型號(hào)：VEP12T 630A/25kA DC220

（1）U≥U，即12kV ≥10.5kV

其次，中國特色社會(huì)主義文化自信具有精神性信仰維度，以及經(jīng)濟(jì)形態(tài)的世俗化維度，遵循并拓展了科學(xué)社會(huì)主義的理論邏輯。

（2）I≥I，即630A ≥57.8A

（3）I≥I，即25kA ≥8.02kA

2.3.2 高壓電纜截面的確定

S=58.54mm由此可知，高壓電纜的最小截面應(yīng)大于58.54mm

故高壓電纜選擇YJV-10kV 3X95mm

3、低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算

采用有名制計(jì)算低壓系統(tǒng)的短路電流

某酒廠的低壓側(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖下圖3所示：

圖3

系統(tǒng)描述：

某葡萄酒項(xiàng)目，采用一臺(tái)SC10-1000kVA，10/0.4 kV，D，yn11 型變壓器，其uk%＝6；系統(tǒng)變電站出口處的斷流容量為300MVA，現(xiàn)計(jì)算0.4kV 線路上K-1點(diǎn)及K-2 點(diǎn)、K-3 點(diǎn)處的短路電流值。

已知:

母線規(guī)格m--TMY-3X(80X8)+2(50X5),L=5m；L1--TMY-3X(80X8)+2(50X5),L=2.5m

電纜規(guī)格：L2—YJV-1KV 3X95+2X50mm，L ＝30m

3.1 確定各位元件阻抗值

（1）系統(tǒng)側(cè)阻抗：

系統(tǒng)高壓側(cè)電抗：Xs=0.995Zs=0.53

系統(tǒng)高壓側(cè)電阻：R=0.1X=0.1X0.53=0.053R=0.1X=0.053

相保電阻：R=2Rs/3=0.035

相保電抗：X=2Xs/3=0.35

（2）配電變壓器的阻抗

（工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P155 表4-22）

Rt=1.22; Xt=9.52; R=1.22; X=9.52

（3）母線m 單位長度：

（工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P157 表4-24）

R=0.031; X=0.195; R=0.104;X=0.432;

（4）線路L1（母線）單位長度：

（工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P157 表4-24）

R=0.031; X=0.195; R=0.104; X=0.432;

（5）線路L2（電纜）單位長度：

（工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P157 表4-25）

3.2 計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流

（1）等效阻抗圖如下圖4所示：

圖4

（2）k-1 點(diǎn)的總阻抗：

Rk-1=1.428；Xk-1=11.025；R=1.775；X=12.21

（3）短路點(diǎn)阻抗：

Z=11.12；Z=12.34

（4）計(jì)算k-1 點(diǎn)的三相短路電流：

（5）計(jì)算k-1 點(diǎn)的單相接地故障電流：

Id=Un/1.732/Z=17.83(KA)

Xk-1/Rk-1=7.72

經(jīng)查表短路電流峰值系數(shù)：Kp ≈1.68（工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P150 圖4-24）

（6）計(jì)算k-1 點(diǎn)的短路沖擊電流：i=49.13

（7）計(jì)算k-1 點(diǎn)的短路全電流最大有效值：I=28.75

（8）k-2 點(diǎn)的阻抗值：

R=1.51；X=11.52；R=2.04；X=13.29；

（9）k-2 點(diǎn)總阻抗：Z=11.62；Z=13.45

（10）計(jì)算k-2 點(diǎn)的三相短路電流：I'=19.39（KA）

（11）計(jì)算k-2 點(diǎn)的單相接地故障電流：I=16.36（KA）；X/R=7.62

經(jīng)查表短路電流峰值系數(shù)：Kp ≈1.65（工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P150 圖4-24）

（12）計(jì)算k-2 點(diǎn)的短路沖擊電流：i=46.17（KA）

（13）計(jì)算k-2 點(diǎn)的短路全電流最大有效值：I=26.91（KA）

（14）k-3 點(diǎn)的阻抗值：

R=3.1；X=27.42；R=3.09；X=29.19；

（15）k-3 點(diǎn)總阻抗：

Z=27.59；Z=29.35

（16）計(jì)算k-3 點(diǎn)的三相短路電流：I"=8.34（KA）

（17）計(jì)算k-3 點(diǎn)的單相接地故障電流：I=7.5（KA）；X/R=8.85

經(jīng)查表短路電流峰值系數(shù)：Kp ≈1.7（工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P150 圖4-24）

（18）計(jì)算k-3 點(diǎn)的短路沖擊電流：i=20.05（KA）

（19）計(jì)算k-3 點(diǎn)的短路全電流最大有效值：I=11.76（KA）

至此，短路點(diǎn)K-1，K-2，K-3 處的低壓三相及單相接地故障電流計(jì)算完成。

結(jié)語：

本文簡(jiǎn)要描述了高低壓短路電流計(jì)算的步驟和過程，以及部分高低壓設(shè)備的選型及校驗(yàn)，但由于課題準(zhǔn)備時(shí)間短，以及經(jīng)驗(yàn)尚淺，無法避免其中存在的問題及不足，敬請(qǐng)各位專家批評(píng)指正。