短路電流的簡易計算

時間:2013-08-03 07:42 來源:未知

短路電流 short-circuit current 電力係統在運行中 ，相與相之間或相與地（或中性線）之間發生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠遠大於額定電流，並 取決於短 路點距電源的電氣距離。例如，在發電機端發生短路時，流過發電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的10～15倍。大容量電力係統中，短路電流可達數萬安。這會對電力係統的正常運行造成嚴重影響和後果。

短路電流分類

三相係統中發生的短路有 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，其餘三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網絡中，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絡中，短路故障主要是各種相間短路。

　　發生短路時，電力係統從正常的穩定狀態過渡到短路的穩定狀態，一般需3～5秒。在這一暫態過程中，短路電流的變化很複雜。它有多種分量，其計算需采用電子計算機。在短路後約半個周波（0.01秒）時將出現短路電流的最大瞬時值，稱為衝擊電流。它會產生很大的電動力，其大小可用來校驗欧宝体育在线链接 設備在發生短路 時機械應力的動穩定性。短路電流的分析、計算是電力係統分析的重要內容之一。它為電力係統的規劃設計和運行中選擇欧宝体育在线链接 設備、整定繼電保護、分析事故提供了有效手段。

供電網絡中發生短路時,很大的短路電流會使電器設備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網絡內的電壓大大降低,因而破壞了網絡內用電設備的正常工作.為了消除或減輕短路的後果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器設備、設計繼電保護和選用限製短路電流的元件.

計算條件

1.假設係統有無限大的容量.用戶處短路後,係統母線電壓能維持不變.即計算阻抗比係統阻抗要大得多.

　　具體規定: 對於3~35KV級電網中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的係統的容量為無限大.隻要計算35KV及以下網絡元件的阻抗.

　　2.在計算高壓電器中的短路電流時,隻需考慮發電機、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對於架空線和電纜,隻有當其電阻大於電抗1/3時才需計入電阻,一般也隻計電抗而忽略電阻.

　　3. 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於三相短路電流.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.

簡化計算法

即使設定了一些假設條件,要正確計算短路電流還是十分困難,對於一般用戶也沒有必要.一些設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計手冊怎麼辦?下麵介紹一種 “口訣式”的計算方法,隻要記牢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.

1.主要參數

　　Sd三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關分斷容量

　　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分斷電流

　　和熱穩定

　　IC三相短路第一周期全電流有效值(KA) 簡稱衝擊電流有效值校核動穩定

　　ic三相短路第一周期全電流峰值(KA) 簡稱衝擊電流峰值校核動穩定

　　x電抗(Ω)

　　其中係統短路容量Sd和計算點電抗x 是關鍵.

2.標麼值

　　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都轉化為和該參數的基準量的比值 (相對於基準量的比值),稱為標麼值(這是短路電流計算最特別的地方,目的是要簡化計算).

　　(1)基準

　　基準容量 Sjz =100 MVA

　　基準電壓 UJZ規定為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)3710.56.30.4

　　因為 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144

　　(2)標麼值計算

　　容量標麼值 S* =S/SJZ.例如:當10KV母線上短路容量為200 MVA時,其標麼值容量

　　S* = 200/100=2.

　　電壓標麼值 U*= U/UJZ ; 電流標麼值 I* =I/IJZ

　　3無限大容量係統三相短路電流計算公式

　　短路電流標麼值: I*d = 1/x* (總電抗標麼值的倒數).

　　短路電流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)

　　衝擊電流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC衝擊係數,取1.8

　　所以 IC =1.52Id

　　衝擊電流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)

　　當1000KVA及以下變壓器二次側短路時,衝擊係數KC ,取1.3

　　這時:衝擊電流有效值IC =1.09*Id(KA)

　　衝擊電流峰值: 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.但問題在於短路點的總電抗如何得到?例如:區域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業變電所變壓器的電抗,等等.

　　一種方法是查有關設計手冊,從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標麼值.求得總電抗後,再用以上公式計算短路電流; 設計手冊中還有一些圖表,可以直接查出短路電流.

　　下麵介紹一種 “口訣式”的計算方法,隻要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計算方法.

口訣式簡化算法
1 係統電抗的計算

　　係統電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除係統容量

　　例：基準容量 100MVA。當係統容量為100MVA時，係統的電抗為XS*=100/100＝1

　　當係統容量為200MVA時，係統的電抗為XS*=100/200＝0.5

　　當係統容量為無窮大時，係統的電抗為XS*=100/∞＝0

　　係統容量單位：MVA

　　係統容量應由當地供電部門提供。當不能得到時，可將供電電源出線開關的開斷容量

　　作為係統容量。如已知供電部門出線開關為W-VAC 12KV 2000A 額定分斷電流為40KA。則可認為係統

短路電流相關示意圖

容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 係統的電抗為XS*=100/692＝0.144。

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