短路电流如何计算

Answer 1

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。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。
　　三.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。
　　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(W)
　　其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.
　　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-VAC 12KV 2000A 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=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％0
　　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=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。
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短路电流的计算是为了正确选择和校验电气设备，使其满足电流的动、热稳定性的要求。对于低压开关设备和熔断器等，还应按短路电流校验其分断能力。
计算短路电流时，首先要选择好短路点，短路点通常选择在被保护线路的始、末端。始端短路点用于计算最大三相短路电流，用于校验设备和电缆的动、热稳定性；末端用于计算最小二相短路电流，用于校验继电保护整定值的可靠性。
短路电流的计算方法有解释法和图表法，主要以解释法为主。
一、短路电流的计算公式
1、三相短路电流计算：
IK(3)=UN2/{√3·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}
式中：IK(3) 三相短路电流，安；
UN2 变压器二次侧额定电压，对于127、380、660伏电网，分别取133、400、690伏；
∑R、∑X 短路回路内一相的电阻、电抗的总和，欧。
2、二相短路电流计算：
IK(2)=UN2/{2·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}
式中：IK(2) 二相短路电流，安；
3、三相短路电流与二相短路电流值的换算
IK(3)=2 IK(2)/√3=1.15 IK(2)
或 IK(2)=0.866 IK(3)
二、阻抗计算
1、系统电抗
XS=UN22/SK
式中：XS 折合至变压器二次侧的系统电抗，欧/相；
UN2 变压器二次侧的额定电压，KV；
SK 电源一次侧母线上的短路容量，MVA。
XS 、SK 指中央变电所母线前的电源电抗和母线短路容量。如中央变的短路容量数据不详，可用防爆配电箱的额定断流容量代替计算。
额定断流容量与系统电抗值 (欧)
断流容量MVA 额定电压 V 25 30 40 50
400 0.0064 0.0053 0.004 0.0032
690 0.019 0.0159 0.0119 0.0095
2、变压器阻抗(可查参考文献3附录六表19-3)
变压器每相电阻、电抗按下式计算：
RB=ΔP/3IN22=ΔP·UN22/SN2
XB=10UX%·UN22/ SN=10(U K2-UR2)1/2·UN22/
SN
式中：RB、 XB 分别为变压器每相电阻和电抗值，欧；
UX 变压器绕组电抗压降百分值，%；UX =(U K2-UR2)1/2
U K 变压器绕组阻抗压降百分值，%；
UR 变压器绕组电阻压降百分值，%；UR=[△P/(10·SN)]%
ΔP 变压器短路损耗，瓦；
UN2、IN2 变压器二次侧额定电压(KV)和电流(A);
SN 变压器额定容量，KVA。
线路阻抗可以查表。
这是我以前学习短路电流计算从网上找的资料。

Answer 2

当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC

Answer 3

开路电压除以电源内阻。

Answer 4

假定该处短路，然后按普通方法算出该处电流