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发表于 2009-3-19 11:17:51
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来自： 中国甘肃酒泉
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.
6 j+ e& ^- c6 M0 N3 k一.计算条件 6 l: x8 R c3 @1 z q b
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. 6 z, g# {7 \; W3 g# O+ Q8 t+ Z+ ~
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. 3 d* Q2 Q6 m4 U o
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.
" D1 i! s8 ]% a3. 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.
9 |! f; y8 G: |8 s. t二.简化计算法 ( ]6 f$ {6 z5 s- J
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.
, Y. [ `6 e# v$ w' P; d在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
5 s5 k/ {" u8 x" v5 c8 a1.主要参数 4 x6 |$ _* w( j, N1 `* E+ ~( h6 B
Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 % a' m/ a1 J# Y* U0 I: O0 g
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
0 u, [3 J' g7 F2 h4 iIC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 * ^9 ?9 k( k5 a) P% G
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
. _- O& L) U; {$ tx电抗(Ω)
, \* P/ X9 P* Y# x v: p# ]4 r其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.
# r h# @( q) i: U9 c) V# A8 x0 x' S2.标么值 " d' o- m+ A$ w3 b
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). ) K6 a% x/ a! }' C7 ^0 d1 \
(1)基准 / K/ Z1 f* p, H E
基准容量 Sjz =100 MVA
5 r) G1 ~1 | O基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV
4 r$ ~7 g! x! F- o/ z- a; M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
: m5 c5 s# n: i/ c/ [' K, d因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144
- P m- i e% C- x) q- D(2)标么值计算
% `" o; ~# K$ H4 I& ^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 5 U$ W2 f" ^) ^: D' V
S* = 200/100=2. ' ` o/ z4 a/ ?$ Y$ E/ j6 i4 i; G$ T
电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ 5 u" G- k" v3 H- }
3无限大容量系统三相短路电流计算公式 7 F$ X. z3 [/ Q) ~9 c; X8 a+ k
短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).
' T! \, D# N" N% y4 C5 q4 z3 [' y ^短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA) : x! ?5 y1 I ` F9 X
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 / B0 h1 g* ], m
所以 IC =1.52Id
9 J4 E& J* j) z6 Q g# K- x. `冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA) 5 Q+ E3 y* L. ~9 T
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3 0 Y; o3 J/ C, d- t! h/ \- f
这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA) / F, U. v w: B
冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)
$ m. f4 K" ~, ?" o) s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. ; U* ?$ N* s$ B
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. ' o" l/ x" F, A
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.
1 b5 E% R; I( Z* [% O" t4．简化算法 4 i7 L- n# b7 Q0 {
【1】系统电抗的计算 ' [! H4 u4 J1 s( x" j/ ^
系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量 - W, V' }( U$ e; x; b
例：基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1
9 e3 s1 }) ]/ G当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5
# s& J& _$ L9 Z' i P1 M) j9 [当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0
1 [ U5 y- Z4 [系统容量单位：MVA + x; [$ g& P2 Q ~' \
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 # X5 G. ]* i% f. P: `5 A4 |
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。
' P7 X8 P( a- q( y+ T# P5 X# ]【2】变压器电抗的计算 * z" w- \! k% W% V. Q
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。
* R. q( P a0 i% F, j例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
' P' h- I+ H" D# y# R0 `一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813 j- W' i) i: v$ B4 w0 a, Y6 J2 V
变压器容量单位：MVA
2 l" t6 Y3 L* @ U$ @4 t- W; Y J& o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。 , |) B0 A+ e' v Q! D
【3】电抗器电抗的计算 ) M+ R ]* N4 A* D
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
) g2 Q+ q" C* H8 p例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。
) y1 [% o5 g3 D- R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
3 D1 s B9 w ^7 h9 I电抗器容量单位：MVA
- m: E: V3 m7 C0 j' T【4】架空线路及电缆电抗的计算
$ U, }, t2 y* N. M H9 J架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0 1 V5 a, G, s: D2 ^9 k
电缆：按架空线再乘0.2。 : R* ~7 x: b5 v& M* ^/ E. ?
例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2 6 x- J3 E- B. q, `0 L4 M+ i
10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。 0 ~* D2 U! Y0 z) a+ m
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。
e8 K2 W8 |$ x8 _+ Y# N【5】短路容量的计算 9 c7 n0 ^" U* v
电抗加定，去除100。
# b- x( u, P$ Y5 I# I) c7 v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 / o8 z# i7 S2 T
Sd=100/2=50 MVA。 - j% C& o. W0 \" A
短路容量单位：MVA
8 I+ a' ?1 @% C5 B+ m【6】短路电流的计算 - {2 z. X1 {& W9 Z" c5 a6 [+ p f3 U
6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。 - H/ R. A$ o- q& R% m
0.4KV，150除电抗
1 W: s0 l& b% ^# x) v; D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, $ x! N: o- ?3 O* t! r0 k
则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。
6 Z5 K# [, Q: D; M5 H/ A$ `5 e短路电流单位：KA
7 x; Z6 B$ E& @【7】短路冲击电流的计算
* j; {: K0 o8 J6 J1000KVA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 / Z2 ^ ?' K" {8 H, u, ]8 l: M
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
! F9 i2 u3 y1 n, a例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA，
' u, x- ?8 J5 v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。
6 i3 W; B7 ?, x4 T W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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