1、短路容量计算 一.概述供电网络中发生短路时,很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 110kv 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
2、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
3、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和热稳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).(1)基准基准容量 sjz =100
4、m基准电压 ujz 规定为 8 级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kv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* =s/sjz.例如:当 10kv 母线上短路容量为 200 mva 时, 其标么值容量s* = 200/100=2.电压标么值 u*= u/ujz ; 电流标么值 i* =i/ijz 3 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 = 1/x* (总电抗标么
5、值的倒数).短路电流有效值: id= ijz* i*d=ijz/ x*(ka)冲击电流有效值: ic = id *1 2 (kc-1)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=2.55 id (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 =1.84 id(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
6、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 100mva。当系统容量为 100mva 时，系统的电抗为 xs*=100/1001当系统容量为 200mva 时，系统的电抗为 xs*=100/2000.5当系统容量为无穷大时，系统的电抗为 xs*=100/0系统
7、容量单位：mva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-vac 12kv 2000a 额定分断电流为 40ka。则可认为系统容量s=1.73*40*10000v=692mva, 系统的电抗为 xs*=100/6920.144。【2】变压器电抗的计算110kv, 10.5 除变压器容量；35kv, 7 除变压器容量；10kv6kv, 4.5 除变压器容量。例：一台 35kv 3200kva 变压器的电抗 x*=7/3.2=2.1875一台 10kv 1600kva 变压器的电抗 x*=4.5/1.6=2.813变压器容量
8、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 u=6kv i=0.3ka 额定电抗 x=4% 。额定容量 s=1.73*6*0.3=3.12 mva. 电抗器电抗 x*=4/3.12*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 30电缆：按架空线再乘 0.2。例：10kv 6km 架空线。架空线路电抗 x*=6/3=210kv 0.2km 电缆。电缆电抗 x*=0.2/3*0.2
9、=0.013。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 100。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=100/2=50 mva。短路容量单位：mva【6】短路电流的计算6kv，9.2 除电抗；10kv ，5.5 除电抗; 35kv，1.6 除电抗; 110kv，0.5 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*=2, 短路点电压等级为 6kv,则短路点的短路电流 id=9.2/2=4.6ka。短路电流单位：ka【7】短路冲击电流的计算 1000kva
10、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 ic=1.5id, 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=1.5id,1.5*4.6 7.36ka,冲击电流峰值 ic=2.5id=2.5*406=11.5ka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. 举例系统见下图.由电业部门区域变电站送出一路 10kv 架空线路, 经 10km 后到达企业变电所, 进变电所前有一段 200m
11、 的电缆.变电所设一台 1600kva 变压器. 求 k1,k2 点的短路参数.系统容量: s=1.73*u*i=1.73*10.5*31.5=573 mva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=100/573=0.17510km,10kv 架空线路电抗 x1=10/3=3.333200m,10kv 电缆线路电抗 x2=(0.2/3)*0.2=0.1331600kva 变压器电抗 x3=4.5/1.6=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,得到 k1 点总电抗=x0 x1=3.51k2 点总电抗 =x0 x1 x2 x3=6.45 (不是
12、 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 5.5/x*1.52* id2.55 id100/x*k110.53.511.562.374.028.5口诀 150/x*1.52* id2.55 id100/x*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、9.16 、5.5、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 2500a, 额定分断电流 55ka.验算: 变压器额定电流为 2253a开关额定电流变压器额定电流 ; 开关额定分断电流短路电流 id验算通过.
