供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時，很大的短路電流會使電器設(shè)備過熱或受電動力作用而遭到損壞，同時使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低，因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作。為了消除或減輕短路的后果，就需要計算短路電流，以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計繼電保護和選用限制短路電流的元件。

一、計算條件

1.假設(shè)系統(tǒng)有無限大的容量.用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多。

具體規(guī)定:對于3~35KV級電網(wǎng)中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大.只要計算35KV及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗。

2.在計算高壓電器中的短路電流時,只需考慮發(fā)電機、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時才需計入電阻,一般也只計電抗而忽略電阻。

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于三相短路電流.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。

二、簡化計算法

即使設(shè)定了一些假設(shè)條件,要正確計算短路電流還是十分困難,對于一般用戶也沒有必要.一些設(shè)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(shè)計手冊怎么辦?下面介紹一種“口訣式”的計算方法,只要記牢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(shù)

Sd三相短路容量(MVA)簡稱短路容量校核開關(guān)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(guān)分斷電流

和熱穩(wěn)定

IC三相短路第一周期全電流有效值(KA)簡稱沖擊電流有效值校核動穩(wěn)定

ic三相短路第一周期全電流峰值(KA)簡稱沖擊電流峰值校核動穩(wěn)定

x電抗(Ω)

其中系統(tǒng)短路容量Sd和計算點電抗x是關(guān)鍵.

2.標(biāo)么值

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(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準量的比值(相對于基準量的比值),稱為標(biāo)么值(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=100MVA

基準電壓UJZ規(guī)定為8級.230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23KV

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(biāo)么值計算

容量標(biāo)么值S*=S/SJZ.例如:當(dāng)10KV母線上短路容量為200MVA時,其標(biāo)么值容量

S*=200/100=2.

電壓標(biāo)么值U*=U/UJZ;電流標(biāo)么值I*=I/IJZ

3. 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算公式

短路電流標(biāo)么值:I*d=1/x*(總電抗標(biāo)么值的倒數(shù)).

短路電流有效值:Id=IJZ*I*d=IJZ/x*(KA)

沖擊電流有效值:IC=Id*√1+2(KC-1)2(KA)其中KC沖擊系數(shù),取1.8

所以IC=1.52Id

沖擊電流峰值:ic=1.41*Id*KC=2.55Id(KA)

當(dāng)1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時,沖擊系數(shù)KC,取1.3

這時:沖擊電流有效值IC=1.09*Id(KA)

沖擊電流峰值:ic=1.84Id(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.但問題在于短路點的總電抗如何得到?例如:區(qū)域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗,等等.

一種方法是查有關(guān)設(shè)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(biāo)么值.求得總電抗后,再用以上公式計算短路電流;設(shè)計手冊中還有一些圖表,可以直接查出短路電流.

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

4．簡化算法

【1】系統(tǒng)電抗的計算

系統(tǒng)電抗,百兆為一.容量增減,電抗反比.100除系統(tǒng)容量

例：基準容量100MVA.當(dāng)系統(tǒng)容量為100MVA時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/100＝1

當(dāng)系統(tǒng)容量為200MVA時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/200＝0.5

當(dāng)系統(tǒng)容量為無窮大時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/∞＝0

系統(tǒng)容量單位：MVA

系統(tǒng)容量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供.當(dāng)不能得到時,可將供電電源出線開關(guān)的開斷容量

作為系統(tǒng)容量.如已知供電部門出線開關(guān)為W-VAC12KV2000A額定分斷電流為40KA.則可認為系統(tǒng)容量S=1.73*40*10000V=692MVA,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/692＝0.144.

【2】變壓器電抗的計算

110KV,10.5除變壓器容量；35KV,7除變壓器容量；10KV{6KV},4.5除變壓器容量.

例：一臺35KV3200KVA變壓器的電抗X*=7/3.2=2.1875

一臺10KV1600KVA變壓器的電抗X*=4.5/1.6=2.813

變壓器容量單位：MVA

這里的系數(shù)10.5,7,4.5實際上就是變壓器短路電抗的％數(shù).不同電壓等級有不同的值.

【3】電抗器電抗的計算

電抗器的額定電抗除額定容量再打九折.

例：有一電抗器U=6KVI=0.3KA額定電抗X=4%.

額定容量S=1.73*6*0.3=3.12MVA.電抗器電抗X*={4/3.12}*0.9=1.15

電抗器容量單位：MVA

【4】架空線路及電纜電抗的計算

架空線：6KV,等于公里數(shù)；10KV,取1/3；35KV,取3％0

電纜：按架空線再乘0.2.

例：10KV6KM架空線.架空線路電抗X*=6/3=2

10KV0.2KM電纜.電纜電抗X*={0.2/3}*0.2=0.013.

這里作了簡化,實際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關(guān),截面越大電抗越小.

【5】短路容量的計算

電抗加定,去除100.

例：已知短路點前各元件電抗標(biāo)么值之和為X*∑=2,則短路點的短路容量

Sd=100/2=50MVA.

短路容量單位：MVA

【6】短路電流的計算

6KV,9.2除電抗；10KV,5.5除電抗;35KV,1.6除電抗;110KV,0.5除電抗.

0.4KV,150除電抗

例：已知一短路點前各元件電抗標(biāo)么值之和為X*∑=2,短路點電壓等級為6KV,

則短路點的短路電流Id=9.2/2=4.6KA.

短路電流單位：KA

【7】短路沖擊電流的計算

1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時：沖擊電流有效值Ic=Id,沖擊電流峰值ic=1.8Id

1000KVA以上變壓器二次側(cè)短路時：沖擊電流有效值Ic=1.5Id,沖擊電流峰值ic=2.5Id

例：已知短路點{1600KVA變壓器二次側(cè)}的短路電流Id=4.6KA,

則該點沖擊電流有效值Ic=1.5Id,＝1.5*4.6＝7.36KA,沖擊電流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA.

可見短路電流計算的關(guān)鍵是算出短路點前的總電抗{標(biāo)么值}.但一定要包括系統(tǒng)電抗。