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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. , c: [8 ]2 }) x- l' H6 B1 I
一.计算条件 1 {, l" L( a2 q
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. * W8 l9 B! W. t+ _ t, @
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.
# `0 v. Q1 V7 F' ^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.
' t, S8 g) F6 y: b+ O! N. s3. 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.
; V$ C) C2 ]" E二.简化计算法
( y$ Y0 R$ f* b2 [6 o/ V. k8 D) d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. 3 V+ K. \ s+ }* a! N4 v8 y
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
2 z$ E! Q) j# L0 n: r+ \1.主要参数 . L4 o6 f' i9 C' w
Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量
9 A( X+ I5 N9 H: WId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
3 R% I+ p4 k0 D% f7 I! u8 s' eIC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 h7 E1 J9 F5 a
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
7 Q" V( f8 ~! I8 F% Kx电抗(Ω)
. \$ R$ b% M6 N+ ]6 d其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.
8 F3 Y" [. b% r2 H* x8 ~8 _2.标么值
0 |8 L; v% r* u2 i" \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). 6 P2 z- k+ [9 Y3 T; ^+ ?4 k
(1)基准 % h' V5 Z; i# [9 R- Y5 E# a& X
基准容量 Sjz =100 MVA
/ K* ^ I- Q& t6 o7 y基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV
: j# G( d1 q- B8 {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
& ?, z5 r6 G; h3 D# K0 ~因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144 : [% f- p- L, P; ^) Z0 i' z O8 j
(2)标么值计算 ! _% z! B7 }# v
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
' U- I9 y# P) C9 I& d" yS* = 200/100=2.
% ?6 B/ }# f: D- o$ J) O, E, t7 @电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ
, e& o0 \) J8 k$ k( [3无限大容量系统三相短路电流计算公式
5 {2 x4 O! p: g) Q短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).
0 e" S4 @& W+ ]1 C短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)
9 x( X( }. o! a+ A9 K( `3 \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 $ H- z1 v9 N1 A
所以 IC =1.52Id , N) J& G+ ~& z
冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)
' P' u9 E/ o. H6 d" U3 _% O当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3
/ f' D4 g' m8 _+ f这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA) 4 s+ |* @/ i* `; P* O% k. U
冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)
5 [4 S L8 D- Z1 @1 l: M. ^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.
1 j1 r8 m( v7 j9 a) g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. X% d" ?- K- A/ b
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 X$ _3 S, s2 k3 d& n+ v2 h' e4．简化算法
# z! r) k8 U3 k【1】系统电抗的计算
1 I3 L" I1 ~8 v$ ^系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量
, [5 e) m0 g0 f g) A w例：基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1 ! q2 ~' N. E2 b4 ~3 o E5 ?6 t
当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5
4 G+ X; e1 t f, O) S3 a: g4 d当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0 G7 A# e+ ]3 u) j& U0 f: i
系统容量单位：MVA
$ {" ~ y( W- ^4 Y9 K% L6 a+ l. 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 5 P- Q8 L) R$ L! x
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。 % E7 u' \7 |9 P+ C
【2】变压器电抗的计算
( d u( ?0 K1 b0 Z; l5 w7 g110KV, 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。
: I! b. @/ l$ s- n# K7 v3 _% `例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875 6 n) X: c2 S+ k$ X/ I! \
一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
& y$ j: p1 o# r/ X+ s变压器容量单位：MVA
4 c0 l2 ]3 C Z; \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。
8 r1 _* W7 q% _, ~【3】电抗器电抗的计算 $ N3 _$ p! k8 A2 @6 y5 m$ q
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。 ) } C! f9 H6 `
例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。
. ~% e7 ~* H' 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
1 h, L' R: ~3 s# F5 Q8 a3 @电抗器容量单位：MVA
7 A: d) C9 i+ d【4】架空线路及电缆电抗的计算
& j9 d. O6 T5 r) { M架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0 " D' w# V. |! [; e7 ?
电缆：按架空线再乘0.2。
7 M0 R2 z8 v- C" G0 v/ r4 z例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2 . ]+ A# f" x) g c, n
10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。
. T/ j5 L$ @' @1 x+ {6 ]1 i. [, j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。
* ~. ^& n8 _$ w0 y【5】短路容量的计算
4 M R2 n5 z% R# R电抗加定，去除100。
+ n8 @0 B# N! U' b4 F+ 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
1 W2 S! L# T" R- w! GSd=100/2=50 MVA。
- b2 C+ ^( s) L; k3 |3 A. @; w- G短路容量单位：MVA
, c8 N3 K5 _* h【6】短路电流的计算 , n) _8 v- S9 M: Y7 {6 r
6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。 # j% _* u, ~2 L: x" R# s/ _
0.4KV，150除电抗
$ e' ]" Z. r0 Q8 I7 A# P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,
Q$ U6 w7 P$ } J则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。
7 T# w: N* k: x0 `短路电流单位：KA
$ R9 F9 p( W$ M9 i/ e【7】短路冲击电流的计算
- Y3 J o) a' d2 i1 Q5 P ^2 R1000KVA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 4 k M6 R8 V# o* Y/ F
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
% I0 ?8 E& w$ {例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA， 9 H9 ~4 \% ^- q7 u2 E 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。
4 V) _! f+ t7 S, G9 T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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