短路電流計算口訣
一、概述
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。
二、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。
三、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(zhǔn)容量(sjz)和基準(zhǔn)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(zhǔn)量的比值(相對于基準(zhǔn)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(zhǔn)
基準(zhǔn)容量 sjz =100 mva
基準(zhǔn)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(zhǔn)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 =1.84 id(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(zhǔn)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-vac12kv 2000a 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35kv 3200kva變壓器的電抗x*=7/3.2=2.1875
一臺10kv 1600kva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=6kv i=0.3ka 額定電抗 x=4% 。
額定容量 s=1.73*6*0.3=3.12 mva. 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：10kv 6km架空線。架空線路電抗x*=6/3=2
10kv 0.2km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=50 mva。
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