短路电流计算方法

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。

　　一。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3~35KV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。

　　二。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（Ω）

　　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（电工之家。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 MVA

　　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*=100/100＝1

　　当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝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-VAC12KV 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*=100/692＝0.144。

　　【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；10KV{6KV}， 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 3％0

　　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=2

　　10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=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=1.8Id

　　1000KVA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。

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