高低压短路电流计算方法.docx
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高低压短路电流计算方法
高压短路电流计算方法
在供电系统中，出现次数较多的严重故障是短路。
所谓短路是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。
进行短路计算时，先要知道短路电路的电参数，如电路元件的阻抗、电路电压、电源容量等，然后通过网络变换求得电源到短路点之间的等值总阻抗，最后按照公式或运算曲线求出短路电流。
短路电路的电参数可以用有名单位制表示，也可以用标么制表示。
有名制一般用于1000V以下低压网络的短路电流计算，标么值则广乏用于高压网络。
短路电流计算的基本假设
为了简化分析和计算，采取一此合理的假设以满足工程计算的要求，通常采取以下假设：
1、忽略磁路的饱和与磁滞现象，即认为各元件的感抗为一常数。
2、忽略各元件的电阻。
高压电网的各种电气元件，其电阻一般比电抗小得多，在计算短路电流时，即使R＝
，略去电阻所求得的短路电流仅增大5％，这在工程上是容许的。
但电缆线路或小截面架空线路当R＞
时，电阻不能忽略。
此外，在计算暂态过程的时间常数时，电阻不能忽略。
3、忽略短路点的过渡电阻。
过渡电阻是指相与相之间短接所经过的电阻，如被外来物体短接时，外来物的电阻，接地短路的接地电阻，电弧短路的电弧电阻等。
一般情况下，都以金属性短路对待，只是在某此继电保护的计算中才考虑过渡电阻。
4、整个系统是三相对称的，仅不对称故障点是例外。
短路电流计算时的运行方式的考虑：
最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。
一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。
最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。
一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。
短路电流计算应计算出的数据：
1、故障点的三相短路电流和两相短路电流。
2、短路电流冲击值，即短路电流最大可能的瞬时值。
用
ch＝2.55I"
冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体的电动力稳定性。
3、短路全电流的最大有效值，短路电流在某一时刻的有效值是指以时刻t为中心的的一个周期内短路全电流的均方根值。
用Ich=1.52I"
短路电流最大有效值常用于校验电气设备的电动力稳定性。
4、短路容量，一般定义为短路处的额定电压和短路电流周期分量所构成的三相功率。
用Sd=
UeIch
采用标么值计算：
我们在工程计算时采用标么值时，首先选择基准值，通常为计算方便Sj选择100MVA,基准电压为各级平均电压Up,我们把右上标“*”系用来表示标么值。
通常发电机、变压器、电抗器等设备的电抗，在产品目录中均以其额定值为基准的标么值或百分值形式，称为额定标么值，在用标么值进行短路计算时，必须把额定标么值换算为选定基准值下的标么值（称为基准标么值）。
各元件电抗的基准标么值的计算：
1、电源系统
1）基准电压相同，从某一基准容量Sj1下的标么值X*1换算到另一基准容量Sj下的标么值X*：
X*＝X*1
2）若已知的是电源母线的短路容量Sd，则系统电抗的基准标么值X*xj为
X*xj＝
2、变压器
1）电阻不允许忽略时
R*b=ΔP
×10-3
式中：
ΔP——变压器短路损耗，kW,
Seb——变压器的额定容量，MVA。
X*x=
=
2）电阻允许忽略时
X*x=
3、电抗器
X*k=
×
×
4、输电线路
X*＝X
R*＝R
5、短路电流
短路回路中各元件的标么电抗折算出后，即可根据供电系统单线图做出它的等值电路图，然后利用阻抗的等值变换公式简化等值电路，计算出回路的总标么电抗X*Σ，最后根据欧姆定律的标么值形式，计算短路电流周期分量标么值I*d为
I*d＝
式中U*——电源电压的标么值，在取Uj=Up时，
U*＝1，则I*d＝
在无限容量供电系统中，暂态电流I"与短路稳态电流I∞都等于短路电流周期分量，其值可由标么值定义按下式计算：
Id=I*dIj
短路电流冲击值
ch＝2.55I"
短路全电流的最大有效值
Ich=1.52I"
短路容量Sd＝I*dSj
注意事项：
在不同电压等级下的元件参数变换为统一基准值下的标么值，计算时取各线段的基准功率相同，基准电压分别选择为本线段的平均电压，可按公式直接算得的基准标么值，不需进行电压折算。
矿井供电低压保护整定计算使用导则
一、解析法计算低压电网短路电流
计算两相短路电流的计算公式为：
I
＝
＝R1/Kb2+Rb+R2
=Xx+X1/Kb2+Xb+X2
式中
I
—两相短路电流，A；
、
—短路回路内一相电阻、电抗值的总和，Ω；
Xx—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω；
R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值，Ω；
Kb—矿用变压器的变压比，若一次电压为6000V，二次电压为400、690、1200V时，变比依次为15、8.7、5；当一次电压为10000V，二次电压为400、690、1200V时，变比依次为25、14.5、8.3；
Rb、Xb—矿用变压器的电阻、电抗值，Ω；
R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值，Ω；
Ue—变压器二次侧的额定电压，V。
若计算三相短路电流值I
＝1.15I
二、查表法计算短路电流
通常计算低压短路电流时使用查表法，将变压器控制的全部负荷进行统计，根据变压器容量、短路点到变压器的电缆换算长度及系统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出。
即根据各段电缆的实际截面，乘以该截面电缆的换算系数即为换算后实际长度，在380V、660V、1140V低压系统以50㎜2为标准截面，在127V系统中以4mm2作为标准截面。
380V、660V、1140V系统各电缆的换算系数为下表
电缆截面
4
6
10
16
25
35
50
70
95
换算系数
11.97
8.11
4.75
2.01
1.91
1.37
1.00
0.73
0.53
127V系统各电缆的换算系数为下表
电缆截面
2.5
4
6
10
换算系数
1.64
1.00
0.58
0.34
KBSG型变压器二次侧电压400V两相短路电流计算表
（1）
电缆换算长度（m）
变压器容量（kVA）
50
100
200
400
50+50
100+100
100+200
0
1561
3123
6251
12490
3123
6247
9333
20
1509
2926
5528
9564
2909
5439
7631
40
1454
2720
4766
7142
2692
4656
6084
60
1400
2518
4101
5553
2485
3997
4938
80
1346
2328
3556
4499
2294
3466
4111
100
1294
2155
3119
3765
2121
3043
3504
120
1243
1998
2766
3230
1966
2702
3044
140
1194
1858
2479
2825
1828
2425
2687
160
1147
1733
2242
2509
1705
2196
2402
180
1103
1621
2044
2255
1596
2005
2171
200
1061
1521
1877
2048
1498
1844
1979
220
1021
1432
1734
1875
1410
1705
1818
240
983
1351
1611
1728
1331
1586
1681
260
948
1278
1504
1603
1260
1481
1563
280
914
1213
1409
1495
1196
1390
1460
300
882
1153
1326
1400
1137
1308
1370
320
853
1098
1252
1316
1084
1236
1290
340
824
1048
1185
1242
1035
1171
1219
360
798
1003
1126
1176
990
1112
1155
380
773
961
1071
1116
949
1059
1098
400
749
922
1022
1062
911
1011
1046
420
726
886
977
1014
876
967
998
440
705
853
936
969
843
927
955
460
685
822
898
928
813
889
916
480
666
793
863
891
785
855
879
500
647
766
831
856
758
823
845
520
630
741
800
824
737
794
814
540
614
717
772
794
710
766
785
560
598
695
746
766
688
740
758
580
583
674
722
741
668
716
733
600
5569
654
699
716
648
694
709
620
555
636
678
694
630
673
687
640
542
618
657
673
613
653
666
660
530
601
638
653
596
634
647
680
518
585
620
634
581
616
628
700
506
570
603
616
566
599
611
720
495
556
587
599
552
584
594
740
485
543
572
583
539
569
579
760
475
530
558
568
526
554
564
780
465
517
544
554
514
541
550
800
456
506
531
540
502
528
536
820
447
494
518
527
491
515
523
840
438
484
506
515
480
504
511
860
430
473
495
503
470
492
500
880
422
463
484
492
460
481
489
900
414
454
474
481
451
471
478
920
407
445
464
471
442
461
468
940
399
436
454
461
433
452
458
960
392
428
445
451
425
443
449
980
386
419
436
442
417
434
440
1000
379
412
428
434
409
426
431
1050
364
393
408
413
391
406
411
1100
350
377
390
395
375
388
393
1150
336
361
373
378
359
372
376
1200
324
347
358
362
345
357
360
1250
336
361
373
378
359
372
376
1300
302
322
331
334
320
330
333
1350
292
310
319
322
309
318
321
1400
283
300
308
311
298
307
310
1450
274
290
297
300
289
296
299
1500
266
281
288
290
280
287
289
1550
258
272
279
281
271
278
280
1600
251
264
270
272
263
269
271
1650
244
256
262
264
255
261
263
1700
238
249
254
256
248
254
255
1750
231
242
247
249
241
247
248
1800
225
236
240
242
265
240
241
1850
220
229
234
236
229
233
235
1900
215
224
228
230
223
227
229
1950
209
218
222
224
217
222
223
2000
205
213
217
218
212
216
218
KBSG型变压器二次侧电压690V两相短路电流计算表
（2）
电缆换算长度（m）
变压器容量（kVA）
50
100
200
315
400
500
630
800
1000
0
905
1812
3625
5699
7244
9065
9129
10576
12085
20
895
1774
3484
5368
6712
8225
8325
9494
10687
40
884
1736
3333
4999
6117
7296
7402
8264
9107
60
874
1696
3177
4626
5534
6430
6528
7146
7725
80
863
1656
3021
4271
5001
5681
5766
6211
6615
100
853
1616
2870
3943
4531
5052
5124
5451
5741
120
842
1575
2725
3646
4123
4528
4589
4834
5049
140
832
1535
2588
3380
3771
4091
4142
4331
4494
160
821
1496
2459
3143
3466
3724
3767
3915
4043
180
810
1457
2339
2933
3225
3412
3449
3568
3670
200
800
1419
2227
2745
2972
3145
3177
3275
3357
220
789
1382
2123
2577
2770
2916
2943
3024
3092
240
779
1347
2027
2426
2592
2716
2740
2807
2865
260
769
1312
1937
2291
2435
2540
2562
2619
2668
280
758
1278
1854
2169
2294
2386
2404
2454
2496
300
718
1246
1777
2058
2169
2248
2265
2308
2344
320
738
1214
1705
1958
2055
2125
2140
2178
2210
340
728
1184
1638
1866
1953
2015
2028
2051
2089
360
719
1155
1576
1782
1860
1915
1927
1957
1981
380
709
1126
1518
1705
1775
1825
1836
1862
1884
400
700
1099
1464
1635
1698
1742
1752
1776
1796
420
690
1073
1413
1569
1627
1667
1676
1697
1715
440
681
1048
1365
1509
1561
1597
1606
1625
1641
460
672
1024
1321
1453
1500
1533
1541
1559
1574
480
663
1000
1278
1400
1444
1474
1482
1498
1511
500
654
978
1239
1352
1392
1420
1427
1441
1454
520
646
956
1201
1306
1343
1369
1375
1389
1400
540
637
936
1166
1264
1298
1322
1328
1340
1351
560
629
915
1133
1224
1256
1277
1283
1295
1304
580
621
896
1101
1186
1216
1236
1241
1252
1261
600
613
878
1071
1151
1178
1197
1202
1212
1221
620
605
860
1043
1117
1143
1161
1166
1175
1183
640
597
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1016
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1131
1140
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660
590
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1106
1113
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582
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1075
1082
700
575
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1007
1011
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1023
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960
966
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780
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799
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806
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755
758
1000
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690
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735
737
740
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1050
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590
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686
695
701
703
706
708
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665
670
671
674
677
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617
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574
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525
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553
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531
532
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504
509
512
513
514
516
1500
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496
497
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482
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465
465
467
468
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445
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451
452
453
454
1700
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436
438
439
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441
1750
334
386
411
421
424
426
426
427
428
1800
328
377
401
409
412
414
415
416
416
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321
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390
398
401
403
404
404
405
1900
315
359
381
388
391
393
393
394
395
1950
309
351
371
379
381
383
383
384
385
2000
303
343
362
369
372
373
374
374
375
KBSG型变压器二次侧电压1200V两相短路电流计算表（3）
电缆换算长度（m）
变压器容量（kVA）
315
500
630
800
1000
315+315
500+500
0
3280
5204
5248
升级会员 