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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.
1 `& E9 E3 \; d) W一.计算条件 9 |2 L B; l% c7 F+ y
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.
4 p# h+ N* u- ]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. 8 z/ n7 c3 H9 u1 Z* Y
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.
+ l$ X7 F8 W) E0 m( C4 K3. 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. 7 I7 t8 [& D$ r" S4 y, S" W
二.简化计算法
9 _0 h. n* W% A3 m7 K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.
0 L, r( B2 `) |. @. @+ `在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
+ u- ?+ K- Z8 U' N/ V9 k1.主要参数
( I, `) l, l6 @' G* nSd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量
0 p1 @: y1 ~$ @) ZId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 5 h/ ^0 a6 y, Y+ e
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 9 ?: [1 K/ A0 w0 E1 Q: k
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
! J, g9 T* v% p- Z, b( f" zx电抗(Ω) 7 A" x" W; i4 F$ Y' a
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 7 v9 ?9 y8 j) p3 {; Z0 y! Q% q2 A
2.标么值
; y$ E. N/ c3 n# i1 u$ v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).
- O; n' `$ v6 ](1)基准 : G( h' B) T( C+ h- X+ g
基准容量 Sjz =100 MVA
) n V$ a K+ M+ n2 C! i1 X5 T基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV
, t- q& J" \0 |8 w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 : G" T$ Y7 e4 d8 G Z: c9 v
因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144 * p* q: F- ~$ T3 }3 t. w0 g
(2)标么值计算
4 W- S/ z7 G Z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 3 z; X7 \0 ]' R) w# Q/ K
S* = 200/100=2.
4 S5 h1 s8 Y [# G! X5 j电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ 3 G- e4 q: D. X9 Q1 n4 {; E" l
3无限大容量系统三相短路电流计算公式
7 j5 ?8 Z& z# c+ o短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数). $ M0 w9 F2 _/ h+ Z" W3 u: l
短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)
/ y7 b% [6 `* R( ?$ z% V* e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
( H7 Z5 H- n. ?9 {9 e9 Y所以 IC =1.52Id
# Y- q- w+ z' L! z# C! F冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)
# f6 A3 p1 n* |当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3
1 H( f6 H0 B* \4 N; Q/ K这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)
/ \5 q/ y8 l( e% X" N冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA) % e, z4 v9 u2 V, o
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.
. x1 Y5 Q5 w2 A6 T+ @0 @( U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. & R, ~/ ~% i1 ^, Y9 T+ \1 j
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.
' V. d3 W h, b4．简化算法
2 d/ D# m7 _" k2 x【1】系统电抗的计算 ( ]# n0 ?- `5 K+ V
系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量
7 r2 m- n0 d3 U6 A" M7 @- O例：基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1
& v$ M! c* O. z5 C/ @' c6 {7 n当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5 8 z; \- U! ^1 F2 {) h9 @+ N: g
当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0
5 }% _! `3 L% a9 `系统容量单位：MVA & A; z* `8 g& r; t9 c z0 o
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 " f" W! [5 a9 O$ p: z6 V
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。 ( c+ m7 ~' x5 w ]1 N1 E/ D
【2】变压器电抗的计算 $ N/ N% I5 L$ J8 k1 G
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。
( y" f4 B* O: {. k7 C+ `例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875 ) k' a: y, ?& N! t! L; s
一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
& _9 w1 b/ F* d( q6 K% D& F变压器容量单位：MVA 3 r8 i/ e/ j( F6 M
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。 ' }+ ^9 s& A: _. P4 f6 y" O& h' i) J
【3】电抗器电抗的计算 / s! y6 g0 F3 {- I$ V) j- f5 x
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
) O C% k1 t H% V( m8 m" g8 [* i例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。 3 d7 f/ r$ Z5 @; J; J3 b2 t0 s- l
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
/ n2 _ V9 H8 j+ U; X* O2 L" a+ C电抗器容量单位：MVA
! ]* f7 |! e: Q: s1 G( u" V【4】架空线路及电缆电抗的计算
" ~) H1 n2 |3 Y4 Q. }/ |$ K架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0
6 p7 `. ^" l5 U( j电缆：按架空线再乘0.2。
2 p; i9 K6 S' F例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2 7 [5 i; R% Q8 n8 F# z$ ?
10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。 2 s: e; A! ~5 ^; a; m; R, E7 @/ z
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。
6 J2 t2 _' h3 e/ ]- O【5】短路容量的计算 , ^4 R6 g2 I6 v" `8 L
电抗加定，去除100。
3 m5 s6 K% x8 w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 . a$ @# O+ H/ S; ~" Q; C! a
Sd=100/2=50 MVA。
5 x) h2 |1 W/ Y ~1 U) `短路容量单位：MVA & p% X1 g4 A7 J1 w8 F
【6】短路电流的计算 " R* c# I: y r1 L& N; T4 V6 i4 y
6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。 ' \8 Z% U7 T( c# N0 w; a1 o! `
0.4KV，150除电抗 + m1 P, H5 {; w5 M# z1 v' W! n
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,
# P( ]/ M2 o1 M4 i& k3 O则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。 9 i- ~1 i: _& y8 M; J* T. v
短路电流单位：KA $ C+ n9 r6 D/ x! H
【7】短路冲击电流的计算 : Y8 X1 L4 `9 |* k! O
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
! `7 M s/ b0 K1000KVA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
+ t( V M! i5 N/ C; d. D例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA，
7 Q4 r* D. V$ u5 Z1 ^" N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。 y: ^/ Y0 m6 w2 H" Z. G. y
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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