怎么计算短路电流

文/濮巍，国网冀北电力有限公司物资分公司

怎么计算短路电流

文/濮巍，国网冀北电力有限公司物资分公司

1 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．

2 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．

3 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．

3．1 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．

3．2 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 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

3．3 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

（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。

（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%。

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。

0．4 KV，150除电抗

5 总结

在实际应用中，短路电流的计算是相当复杂的，考虑的方面，要比本文多很多，我只是凭经验，给出一个我认为最简单的方法，希望读者批判指正。