母线最大短路电流简算.docx
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母线最大短路电流简算
母线最大短路电流简算
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
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=100MVA
基准电压UJZ规定为8级.230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23KV
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200MVA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=2.55Id（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=1.84Id（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-VAC12KV2000A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35KV3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV1600KVA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=6KVI=0.3KA额定电抗X=4%。
额定容量S=1.73*6*0.3=3.12MVA.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：
10KV6KM架空线。
架空线路电抗X*=6/3=2
10KV0.2KM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=50MVA。
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
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的电缆.变电所设一台1600KVA变压器.求K1,K2点的短路参数.
系统图电抗图合并电抗图
系统容量:
S=1.73*U*I=1.73*10.5*31.5=573MVA
用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.
系统电抗X0=100/573=0.175
10KM,10KV架空线路电抗X1=10/3=3.333
200M,10KV电缆线路电抗X2=（0.2/3）*0.2=0.133
1600KVA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=3.51
K2点总电抗=X0+X1+X2+X3=6.45（不是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*Id2.55Id100/X*
K110.53.511.562.374.028.5
口诀150/X*1.52*Id2.55Id100/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.
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