短路電流口訣算法

系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統(tǒng)容量

例:基準容量 100MVA。當系統(tǒng)容量為100MVA時，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/100=1

當系統(tǒng)容量為200MVA時，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/200=0.5

當系統(tǒng)容量為無窮大時，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/∞=0

系統(tǒng)容量單位:MVA

系統(tǒng)容量應(yīng)由當?shù)毓╇姴块T提供。當不能得到時，可將供電電源出線開關(guān)的開斷容量

作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門出線開關(guān)為W-VAC 10KV 2000A 額定分斷電流為40KA。則可認為系統(tǒng) 容量S=1.73*40*10000V=692MVA，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/692=0.144。

110KV:10.5除變壓器容量

35KV:7除變壓器容量

6~10KV:4.5除變壓器容量。

例:一臺35KV 3200KVA變壓器的電抗X*=7/3.2=2.1875

一臺10KV 1600KVA變壓器的電抗X*=4.5/1.6=2.813

變壓器容量單位:MVA

這里的系數(shù)10.5，7，4.5 實際上就是變壓器短路電抗的%數(shù)。不同電壓等級有不同的值。

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

架空線:6KV，等于公里數(shù);10KV，取1/3;35KV，取 3‰例:10KV 6KM架空線。架空線路電抗X*=6/3=2

按架空線再乘0.2。

例: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(guān)，截面越大電抗越小。

電抗加定，去除100。

例:已知短路點前各元件電抗標幺值之和為 X*∑=2，則短路點的短路容量

Sd=100/2=50 MVA。

短路容量單位:MVA

0.4KV，150除電抗

6KV:9.2除電抗

10KV:5.5除電抗

35KV:1.6除電抗

110KV，0.5除電抗

例:已知一短路點前各元件電抗標幺值之和為 X*∑=2，短路點電壓等級為6KV,

則短路點的短路電流 Id=9.2/2=4.6KA。

短路電流單位:KA

1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時:沖擊電流有效值Ic=Id，沖擊電流峰值ic=1.8Id

1000KVA以上變壓器二次側(cè)短路時:沖擊電流有效值Ic=1.5Id，沖擊電流峰值ic=2.5Id

例:已知短路點{1600KVA變壓器二次側(cè)}的短路電流 Id=4.6KA，

則該點沖擊電流有效值Ic=1.5Id,=1.5*4.6=7.36KA，沖擊電流峰值ic=2.5Id=2.5*4.6=11.5KA。

可見短路電流計算的關(guān)鍵是算出短路點前的總電抗{標么值}.但一定要包括系統(tǒng)電抗

ANSI/IEEE 標準短路電流計算相關(guān)標準:

以ANSI/IEEE 和UL標準為依據(jù)進行短路電流計算大致有如下標準:

即使設(shè)定了一些假設(shè)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(shè)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(shè)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.

Sd三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關(guān)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(guān)分斷電流

和熱穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定

x電抗(Ω)

其中系統(tǒng)短路容量Sd和計算點電抗x 是關(guān)鍵.

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(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準量的比值(相對于基準量的比值)，稱為標幺值(這是短路電流計算最特別的地方，目的是要簡化計算).

⑴基準

基準容量 Sjz =100 MVA

基準電壓 UJZ規(guī)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)37 10.5 6.3 0.4

因為 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.56 5.5 9.16 144

⑵標么值計算

容量標幺值 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.

電壓標幺值 U*= U/UJZ ; 電流標幺值 I* =I/IJZ

(3)無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算公式

短路電流標幺值: I*d = 1/x* (總電抗標么值的倒數(shù)).

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(shù)，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(cè)短路時，沖擊系數(shù)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(qū)域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗，等等.

一種方法是查有關(guān)設(shè)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幺值.求得總電抗后，再用以上公式計算短路電流; 設(shè)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.

⒈假設(shè)系統(tǒng)有無限大的容量.用戶處短路后，系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多.

具體規(guī)定: 對于3~35KV級電網(wǎng)中短路電流的計算，可以認為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大.只要計算35KV及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗.

⒉在計算高壓電器中的短路電流時，只需考慮發(fā)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.

⒊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.

計算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，基于如下用途必須進行短路電流的計算:

⑴選擇電氣設(shè)備和載流導體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。

⑵選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確的切除短路故障。

⑶確定合理的主接線方案、運行方式及限流措施。

⑷保護電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴重的短路狀態(tài)下不損壞，盡量減少因短路故障產(chǎn)生的危害。

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，單相對地短路和兩相對地短路。其中，除三相短路時，三相回路依舊對稱，因而又稱對稱短路外，其余三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對地的短路故障最多，約占全部故障的90%。在中性點非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。

發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需3~5秒。在這一暫態(tài)過程中，短路電流的變化很復(fù)雜。它有多種分量，其計算需采用電子計算機。在短路后約半個周波(0.01秒)時將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時值，稱為沖擊電流。它會產(chǎn)生很大的電動力，其大小可用來校驗電工設(shè)備在發(fā)生短路 時機械應(yīng)力的動穩(wěn)定性。短路電流的分析、計算是電力系統(tǒng)分析的重要內(nèi)容之一。它為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計和運行中選擇電工設(shè)備、整定繼電保護、分析事故提供了有效手段。

供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時，很大的短路電流會使電器設(shè)備過熱或受電動力作用而遭到損壞，同時使網(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。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(shè)備、設(shè)計繼電保護和選用限制短路電流的元件。

電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時，系統(tǒng)功率分布的忽然變化和電壓的嚴重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)解列，這時某些發(fā)電機可能過負荷，因此，必須切除部分用戶。短路時電壓下降的愈大，持續(xù)時間愈長，破壞整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可能性愈大。短路電流的限制措施為保證系統(tǒng)安全可靠地運行，減輕短路造成的影響，除在運行維護中應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切原因外，還應(yīng)盡快地切除短路故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短的時間內(nèi)恢復(fù)到正常值。

一是做好短路電流的計算，正確選擇及校驗電氣設(shè)備，電氣設(shè)備的額定電壓要和線路的額定電壓相符。

二是正確選擇繼電保護的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護裝置，以便發(fā)生短路時，能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時間，減少短路所造成的損失。

三是在變電站安裝避雷針，在變壓器四周和線路上安裝避雷器，減少雷擊損害。

四是保證架空線路施工質(zhì)量，加強線路維護，始終保持線路弧垂一致并符合規(guī)定。

五是帶電安裝和檢修電氣設(shè)備，注重力要集中，防止誤接線，誤操作，在帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。

六是加強治理，防止小動物進入配電室，爬上電氣設(shè)備。

七是及時清除導電粉塵，防止導電粉塵進入電氣設(shè)備。

八是在電纜埋設(shè)處設(shè)置標記，有人在四周挖掘施工，要派專人看護，并向施工人員說明電纜敷設(shè)位置，以防電纜被破壞引發(fā)短路。

九是電力系統(tǒng)的運行、維護人員應(yīng)認真學習規(guī)程，嚴格遵守規(guī)章制度，正確操作電氣設(shè)備，禁止帶負荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工，維護人員工作完畢，應(yīng)立即拆除接地線。要經(jīng)常對線路、設(shè)備進行巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速進行檢修。