供配电电气设计短路电流计算.docx
供配电电气设计短路电流计算一.概述供电网络中发生短路时彳艮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335KV级电网中短路电流的计算,可以认为IIoKV及以上的系统的容量为无限大.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(MVA)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(。)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).基准基准容量Sjz=IOOMVA基准电压UJZ规定为8级.230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23KV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*=SSJZ.例如:当IOKV母线上短路容量为200MVA时,其标么值容量S*=200100=2.电压标么值U*=UUJZ;电流标么值I*=I1IZ3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=1x*(总电抗标么值的倒数).短路电流有效值:Id=1IZ*I*d=IJZ/x*(KA)冲击电流有效值:IC=IdrI2(Ke-I)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=2.55Id(KA)当1000KVA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=184Id(KA)掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了,公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流;设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.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.4.简化算法1系统电抗的计算系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量例：基准容量IOOMVA。当系统容量为IOOMVA时，系统的电抗为XS*=100100=1当系统容量为200MVA时,系统的电抗为XS*=100200=0.5当系统容量为无穷大时系统的电抗为XS*=100=0系统容量单位：MVA系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC12KV2000A额定分断电流为40KAo则可认为系统容量S=173*40*10000V=692MVA,系统的电抗为XS*=100692二0.1442变压器电抗的计算110KVz10.5除变压器容量;35KVf7除变压器容量；IOKV6KV,4.5除变压器容量。例：一台35KV3200KVA变压器的电抗X*=73.2=2.1875台IOKV1600KVA变压器的电抗X*=4.516=2.813变压器容量单位：MVA这里的系数10.5,7,4.5实际上就是变压器短路电抗的数。不同电压等级有不同的值。【3】电抗器电抗的计算电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。例：有一电抗器=6KVI=0.3KA额定电抗X=4%o额定容量S=173*6*03=3.12MVA.电抗器电抗X*=43.12)*0.9=1.15电抗器容量单位：MVA【4】架空线路及电缆电抗的计算架空线:6KV,等于公里数；10KV,取1/3;35KV,取3%0电缆：按架空线再乘0.2o例：10KV6KM架空线。架空线路电抗X*=63=210KV0.2KM电缆。电缆电抗X*=0.23*0.2=0.013o这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。【5】短路容量的计算电抗加定,去除IOOo例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为X*=2,则短路点的短路容量Sd=1002=50MVAo短路容量单位：MVA6短路电流的计算6KV,9.2除电抗;IoKV,5.5除电抗;35KV,1.6除电抗;IIOKVz0.5除电抗。0.4KV,150除电抗例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为X*E=2,短路点电压等级为6KVz则短路点的短路电流Id=9.2/2=4.6KAo短路电流单位：KA7短路冲击电流的计算IoooKVA及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值IC=Id,冲击电流峰值ic=1.8Id1000KVA以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值k=15Id,冲击电流峰值ic=2.5Id例：已知短路点1600KVA变压器二次侧的短路电流Id=4.6KA,则该点冲击电流有效值Ic=1.5Idz=1.5*4.6=7.36KAz冲击电流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KAo可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗标么值.但一定要包括系统电抗5.举例由电业部门区域变电站送出一路IOKV架空线路羟IOKM后到达企业变电所,进变电所前有一段200M的电缆,变电所设一台1600KVA变压器.求K1zK2点的短路参数.系统容S=1.73*U*I=1.73*10.5*31.5=573MVA用以上口诀,很容易求得各电抗标么值，一共有4个.系统电抗X0=100573=0.175IOKMzIOKV架空线路电抗X1=103=3.333200Mz10KV电缆线路电抗X2=(0.23)*0.2=0.1331600KVA变压器电抗X3=4.51.6=2.81请注意：以上电抗都是标么值(X*)将每一段电抗分别相加彳导到K1点总电抗=XOXI=3.51K2点总电抗二XoX1X2X3=6.45(不是2.94)再用口诀,即可算出短路电流U(KV)X*Id(KA)IC(KA)ic(KA)Sd(MVA)口诀5.5X*1.52*Id2.55Id100X*K110.53.511.562.374.028.5口诀150X*1.52*Id2.55Id100X*K20.46.4523355915.5用口诀算和用第3节公式算有什么不同？用口诀算出的是实名制单位,KA,MVA,而用公式算出的是标么值.细心的人一定会看出,计算短路电流口诀中的系数150、9.2、5.5,1.6.实际上就是各级电压基准值.只是作了简化.准确计算应该是144、9.16s5.5、1.56.有了短路参数有什么用?是验算开关的主要参数.例:这台1600KVA变压器低压总开关采用M25,N1额定电流250OA,额定分断电流55KA.验算:变压器额定电流为2253A
