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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.
; n( Y% ]( q' P9 z# O2 ~一.计算条件 # d, p& w) s2 K' J
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. % p4 e8 h- L8 y$ p+ q7 m% ]
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. o8 W( {* e* C6 L4 |$ J
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.
) P9 L0 s' x: J6 S, F7 H& F; S* }9 Q3. 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.
+ j9 g8 C3 |6 G/ e" M二.简化计算法 4 B9 p$ |7 b8 L% C8 x% q
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.
6 y5 M- h" {2 J( e1 o/ K$ f在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念. & e3 t) M' M6 ~/ v+ E ~
1.主要参数 3 v5 m4 @& e* q/ ^0 U
Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 1 |1 l( w( O0 R& N0 o) v
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 1 ?! G, g; Y0 `/ A" B
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 + D! e& h* l( g- S+ ]/ c8 c
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" I# L6 [% `/ r2 B: c
x电抗(Ω) 7 l9 V B2 |$ k6 z4 M
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. {2 W1 J2 G, ?3 D" g- O& r
2.标么值 & P. a. {2 x7 Z/ O8 Q
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). " ~1 v* R( W: k4 c, w1 ?0 X& c9 j
(1)基准 ' X0 C& i. k0 }: i
基准容量 Sjz =100 MVA
1 w# ]% |$ i2 X! g' z. u基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV
( w: |5 i/ y3 v; g' J% l0 |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 $ [# F9 \ Z3 m) O% P0 t: M
因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144 ; }( I# B, W& R, D) G3 X
(2)标么值计算 : h w/ l! @7 k; Q6 W# |
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
. I. m$ k& u& m: M7 V5 jS* = 200/100=2.
. D; i) O4 C4 {电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ
9 ~% C `* Q/ x" X3无限大容量系统三相短路电流计算公式
* S/ N& w: A( v9 E/ v7 X短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数). $ w% s3 f& q; \, p) n
短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)
- b5 ~5 l! j8 A- q# |8 }4 o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 , W5 t* ~6 }9 e& h" Y1 @; b# V" R
所以 IC =1.52Id
9 K2 S' O4 {; L, A' a* f冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)
( `; w% V/ p" ]% l! O当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3
9 ^; g- g' i! @这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA) " Q0 s% F0 |- u# t8 X" f
冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)
' b2 p. f( c! T- @- B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.
/ h/ q G% g. T" D( K, ?, w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. 5 N' S4 v, q6 l2 C
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. + t3 m. I* e5 }% A* k+ Y
4．简化算法 + \1 t) v2 [' R @- w
【1】系统电抗的计算 1 Q) M+ f, U# V# @, W. }2 G
系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量 9 u: X2 q+ C3 R# ^& O. c
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 ~: _( a7 a9 f) e7 j
当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5 9 a" s8 T+ W; R8 Y* Z+ n
当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0
7 r7 R/ ^; y! g7 Q# W6 i系统容量单位：MVA * E/ g) h* Y/ o$ t# ~( N
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 ! n' `5 m U, c* \% N
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。
' ]9 S: v9 D8 }/ _【2】变压器电抗的计算
$ G' L' e; n; y9 M& P' |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。
$ I! f) u. O7 k* c( ]例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875 , v" q: d. \- I9 j) A
一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
4 l7 @( U6 ^5 p2 w6 M" | r变压器容量单位：MVA ' o4 \5 f( m! v3 P f3 J4 R+ J. {
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。
. f: g3 Z# U' v5 i# n7 d) W5 S【3】电抗器电抗的计算 : y+ x# a5 h- P; s6 ]
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。 . X6 L6 r0 c( s1 {1 r
例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。 ) }, G- r; K9 J: X$ I: I
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 6 |( I+ {8 u$ T: N: R* H$ g& `1 ]$ S: p2 }
电抗器容量单位：MVA - d! ]% p. d* x- P7 d# h$ }
【4】架空线路及电缆电抗的计算 1 y+ W! l7 s/ `9 e7 v. h
架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0 7 n: c: O+ {0 L
电缆：按架空线再乘0.2。
% b, @# @& ?/ H1 D, Y( X! b; K例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2
5 a8 E: M. t7 T$ ^' k3 V: y10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。 % l' Z0 I* V3 R3 z, H% d
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。 7 T7 O! X0 ?! N! N+ z
【5】短路容量的计算
. u. @) y' n! U, s4 o, D, _9 i2 L0 B电抗加定，去除100。 / f$ W G b# y$ ]6 s0 E M9 U
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
9 s; B/ \6 }/ T$ sSd=100/2=50 MVA。
/ m. s z; y i: H" b短路容量单位：MVA
; ~6 B: S$ q/ p: H' ~( ]5 @2 y【6】短路电流的计算 / d; v5 a. l4 R) Q, u$ C
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 Y1 ~5 Z" u0 O0.4KV，150除电抗
3 P x4 C5 `6 [5 i. M; V3 \+ l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, 5 f' W/ I. X; `7 C! N2 ?
则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。 * S6 s1 l9 f* E: G9 A c8 k
短路电流单位：KA
' t; p1 w! [. y* \【7】短路冲击电流的计算
: ?' D! o! F1 o8 y1000KVA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
: P4 Z) M, |% @6 Q1000KVA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 ! ?) _5 N8 n+ i, y
例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA，
2 [$ \, T7 m# k) W* G' A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+ P& Q" K) M. n/ R: D! \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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