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发表于 2009-3-19 11:17:51
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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.
4 Y; L! }! w5 _ M一.计算条件 - t* |% o& a0 `4 F$ 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. 9 k, S8 F1 r+ V e* G5 R# L
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 o( J+ P; [1 v# T2.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.
- `& b o. v0 e0 w0 T; \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. ; w3 d1 z6 `1 b3 k1 {/ w. o6 H
二.简化计算法
5 _4 A1 l% { S0 Y5 e- S/ V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.
A; y' P- g, k5 K( }4 q在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念. , d* J2 T( h- M1 M, S- f- Q
1.主要参数
/ a+ W& R( [$ Q& `. q( aSd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量
- n) s9 a* `% a% K$ |* R0 x5 g, tId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
' e+ W y: X& ]) o3 GIC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 8 x. x( }9 q6 t* k3 h9 O& m
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* I2 h7 D' i9 O: o0 O' I
x电抗(Ω) , P4 }+ N- c/ p' e" o
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.
, I' k, ~* w {- C6 t0 I2.标么值
) X& p* N9 T6 A3 u3 f O b7 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). 8 q, @% ^. o$ ~& T' N( E7 ~7 h
(1)基准
8 n5 j. x: g. t' G基准容量 Sjz =100 MVA ; {$ O6 v; ]8 j4 c* ?9 W
基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 6 F) Y5 ?' C* a3 b* b) @; 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
: c" O; b' ]" ?2 q' c因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144 5 O* z! n' \/ H$ R
(2)标么值计算 , \% F5 ~, P+ r* o1 n+ `8 B
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 * p. |$ H! J& l6 f- ~6 B: k
S* = 200/100=2.
" a& m# Z a% [, {0 G电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ
2 t! \6 X) t) A8 Q6 I; F3无限大容量系统三相短路电流计算公式
, ?7 j$ r# F9 v短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数). + Z/ i M1 U( M& [
短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA) 9 ^: ?- p2 m/ x2 x+ c
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
" e& f/ j5 S! E6 y0 U所以 IC =1.52Id
" `) x: e3 x# H* v4 H ^' i冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA) ) w$ x' C' N" V/ h, v
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3 0 K, t2 G- t8 U3 e/ y; P2 g6 v
这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)
' L5 G% N6 J. G' m, P4 F1 R$ _冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA) 0 j% V$ o7 s9 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.
$ B0 h0 z6 t8 L5 o7 T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.
/ `! I6 q7 {: l# ~% O+ h) Z) U8 U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 ?. |2 ?9 ` u/ u2 U# e
4．简化算法 6 t/ p4 J# R3 @$ l1 e
【1】系统电抗的计算 : e4 c5 v* m1 {% x* ^+ W
系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量
- h" I3 U& |# e例：基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1 & O: M1 J5 e+ C3 i- y- t
当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5 - K. e) H8 V: k2 i6 [7 `
当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0 ; V) {1 E$ ?% B/ v9 l1 u
系统容量单位：MVA
6 `7 b* r5 d7 R2 r* {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
; g$ ]* `- B- A `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。 ! V# ]7 |$ F; z0 i& V. G" K
【2】变压器电抗的计算
1 a( C5 h- o4 A3 |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。
/ n! k1 j9 c; N( [8 H/ f例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
4 f! j# d9 e! n一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813 * T4 T* c# W, N* ^
变压器容量单位：MVA
% @0 j0 W$ i4 Z) B" I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。 5 I$ K6 N; J$ ?& f" {. n8 z
【3】电抗器电抗的计算
% T9 U: d, ^; M/ v) M电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
. f7 j. B) W# o, y例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。
f7 E' X8 o0 r6 h1 ^" ?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
; W3 L$ H( q& q4 [4 e电抗器容量单位：MVA ; `9 x$ Y1 W( D' D& P9 o
【4】架空线路及电缆电抗的计算 8 z! ~% H- E. d; d$ {6 W
架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0 0 \+ y5 n) z3 B3 v, G9 r
电缆：按架空线再乘0.2。 ) R1 v8 ?) j* O
例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2 " M+ p4 g9 d ]9 T0 a
10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。
# ^% P6 I. ^( P( O$ J5 P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。 ( X) M- ^9 L4 F+ u& M; }) J
【5】短路容量的计算 ; \$ }2 ~4 ^: \7 `0 w( W4 A4 @) t
电抗加定，去除100。
1 Q3 b* B. R/ A& L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 , ^! }7 k$ w3 B9 A+ f
Sd=100/2=50 MVA。
0 j5 b8 ^3 a3 S/ d# }短路容量单位：MVA 0 j6 L" y" b4 f7 U4 M3 A9 Z- @1 G
【6】短路电流的计算
* B0 p% ]6 }* m5 N! c2 U6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。 2 b" ]. m2 y! C# R2 F& i
0.4KV，150除电抗
- J/ o3 l* `) n1 m8 Z; \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, / Y' v0 q6 c- S9 B+ T$ b
则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。
' m1 D# Q* c, P. t8 }- M. E2 h" N短路电流单位：KA
+ i( g* L V/ C F" A【7】短路冲击电流的计算
% _3 g- S/ g2 a' |. L5 i* p1000KVA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
H n5 ^) T+ `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
- F# K8 w2 W. ]4 s/ E* M: B ]0 H例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA，
: m( f5 T# [( E. z' f3 U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。
( u$ ]$ H( E$ H0 E/ 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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