摘要： 工業(yè)供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行非常重要。當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，系統(tǒng)必須能夠及時(shí)準(zhǔn)確地切斷故障線路，以限制故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。斷路器作為切斷短路故障的執(zhí)行元件，不能忽視自身動(dòng)作的安...

工業(yè)供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行非常重要。當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，系統(tǒng)必須能夠及時(shí)準(zhǔn)確地切斷故障線路，以限制故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。斷路器作為切斷短路故障的執(zhí)行元件，不能忽視自身動(dòng)作的安全性。

斷路器必須具有一定的分?jǐn)嗄芰Γ漕~定短路分?jǐn)嗄芰Σ荒艿陀诠收暇€路的短路電流。短路電流的大小無法從實(shí)際運(yùn)行中測(cè)得，只能通過計(jì)算得到。

然而，短路電流的計(jì)算通常采用標(biāo)準(zhǔn)電抗法和短路功率法。這兩種方法比較復(fù)雜，普通電氣工作者不容易完全掌握。因此，這里介紹一種簡(jiǎn)單的短路電流計(jì)算方法。

2.短路電流的簡(jiǎn)單計(jì)算方法

短路電流的簡(jiǎn)單計(jì)算步驟分為四步:之一步繪制供配電系統(tǒng)的已知等效電路圖，計(jì)算短路點(diǎn)前各供電元件的相對(duì)電抗值；其次，計(jì)算短路點(diǎn)前的總相對(duì)電抗值；步驟3，計(jì)算短路點(diǎn)的短路容量和短路電流；第四步，計(jì)算短路沖擊電流。

2.1相對(duì)電抗值的簡(jiǎn)單計(jì)算

2.1.1系統(tǒng)電抗的簡(jiǎn)單計(jì)算

當(dāng)容量為100MVA時(shí)，系統(tǒng)的電抗可以基于等于1的電抗。系統(tǒng)電抗與容量成反比，也就是說，當(dāng)系統(tǒng)容量大于100MVA時(shí)，電抗減??；當(dāng)系統(tǒng)容量小于100MVA時(shí)，電抗增加。例如，當(dāng)系統(tǒng)容量為200MVA時(shí)，電抗可視為0.5；當(dāng)系統(tǒng)容量為50MVA時(shí)，電抗可視為2。對(duì)于工業(yè)企業(yè)，系統(tǒng)電抗可考慮為0。

2.1.2變壓器電抗的簡(jiǎn)單計(jì)算

變壓器的電抗與變壓器初級(jí)側(cè)的電壓水平有關(guān)，如下所示:

對(duì)于10kV(含6kV)變壓器，容量除以4.5約等于其電抗。例如，10kV、1000kVA(1.0MVA)變壓器的電抗約為4.5/1.0 = 4.5。

對(duì)于35kV變壓器，容量除以7約等于其電抗。比如35kV，4000kVA(4.0MVA)的變壓器，電抗約為7/4 = 1.75。

對(duì)于110kV變壓器，容量除以10.5約等于其電抗。例如，110kV和10，000 KVA (10.0 MVA)的變壓器的電抗約為10.5/10.0 = 1.05。

2.1.3電抗器電抗的簡(jiǎn)單計(jì)算

電抗器的電抗可以通過將電抗器的相對(duì)額定值(%)除以容量并乘以0.9來計(jì)算。例如，一個(gè)10kV、500A(0.5kA)、4%的電抗器，容量為1。73100.5 = 8.65mva，電抗4/8.650.9≈0.42。

2 . 1 . 4空線路和電纜電抗的簡(jiǎn)單計(jì)算

架空空線路和電纜的電抗與電壓等級(jí)和線路長(zhǎng)度有關(guān)。如下所示:

一條6kV架空空線路的電抗大約等于線路的公里數(shù)。比如一條6kv，2km的rack 空線的電抗約為2。

一條10kV架空線空的電抗約為線路公里數(shù)的1/3。例如，一條10kV、6km架空空線路的電抗約為2。

35kV電壓的架空空線路電抗約為線路公里數(shù)的3%。比如35kV，100km架空空線路的電抗約為3。

一條110kV架空空線路的電抗約為線路公里數(shù)的3‰。一條110kV，600km架空線空的電抗約為1.8。

對(duì)于不同電壓等級(jí)的電纜線路，可先按框架空線路計(jì)算電抗，然后取其20%。例如，10kV、6km電纜線路的電抗約為220% = 0.4。

2.2總相對(duì)電抗值的計(jì)算

短路點(diǎn)前所有電源元件的相對(duì)電抗之和(根據(jù)串并聯(lián)關(guān)系)就是短路點(diǎn)前的總相對(duì)電抗。

2.3短路容量和短路電流的簡(jiǎn)單計(jì)算

用100除以總相對(duì)電抗值，即為短路點(diǎn)的短路容量。短路的短路電流與線路的電壓水平有關(guān)，如下所示:

0.4kV線路，用總相對(duì)電抗除以140約為短路電流。

對(duì)于6kV線路，總相對(duì)電抗除以9.2約為短路電流。

10kV線路，除以5.5得到的總相對(duì)電抗值約為短路電流。

對(duì)于35kV線路，總相對(duì)電抗除以1.6約為短路電流。

110kV線路，除以0.5總相對(duì)電抗值約為短路電流。

2.4短路沖擊電流的簡(jiǎn)單計(jì)算

短路電流經(jīng)常被用作檢查電氣設(shè)備和母線的重要數(shù)據(jù)。包括三相短路浪涌電流的更大值和三相短路浪涌電流的峰值。

三相短路沖擊電流的更大值約為短路電流的1.5倍。

三相短路沖擊電流的峰值約為短路電流的2.5倍。

3.短路電流簡(jiǎn)單計(jì)算的應(yīng)用實(shí)例

3.1供配電系統(tǒng)如圖3.1.1所示。試計(jì)算短路點(diǎn)d的短路電流。

圖3.1.1供配電系統(tǒng)示意圖

圖3.1.2等效電路圖

(1)供配電系統(tǒng)的等效電路圖如圖3.1.2所示。計(jì)算各供電元件的相對(duì)電抗值，并在等效電路圖中標(biāo)出。

系統(tǒng):容量SXT = ∞，x * 1 = 0。

Rack 空 line: x * 2 = 503 ‰ = 0.15。

變壓器:x * 3 = x * 4 = 10.520 ≈ 0.53。

電抗器:x * 5 = 4 (1.7360.3) 0.9 ≈ 1.16。

(2友友資源網(wǎng))計(jì)算短路點(diǎn)D前的總相對(duì)電抗值:

X*優(yōu)優(yōu)資源網(wǎng)∑ = x * 1+x * 2+x * 32+x * 5 ≈ 1.58。

(3)計(jì)算短路點(diǎn)D的短路容量和短路電流:

Sd=1001.58≈63.29MVA .

id = 9 . 21 . 58≈5.82千安.

(4)計(jì)算短路沖擊電流:

Ich=1.5 Id=1.55.82=8.73kA .

Ich = 2.5 id = 2尤優(yōu)資源網(wǎng)。55.82=14.55kA。

用標(biāo)準(zhǔn)單位值法計(jì)算的結(jié)果是:SD = 63.2mva，ID = 5.8ka，Ich=8.8kA，ICH = 14.8ka .以上簡(jiǎn)單計(jì)算結(jié)果與它們接近。

3.2裝置的供配電系統(tǒng)如圖3.2.1所示。分別計(jì)算短路點(diǎn)d1、d2、d3的短路電流。

圖3.2.1供配電系統(tǒng)示意圖

圖3.2.2等效電路圖

(1)供配電系統(tǒng)的等效電路圖如圖3.1.2所示。計(jì)算各供電元件的相對(duì)電抗值，并在等效電路圖中標(biāo)出。

系統(tǒng):容量SXT = ∞，x * 1 = 0。

Rack 空 line: x * 2 = 103 ℅ = 0.3。

變形金剛:x * 3 = 74 = 1.75，x * 5 = 4.51 = 4.5，x * 7 = 4.51.25 = 3.6。

電纜:x * 4 = x * 6 = 1320 ℅ ≈ 0.07。

(2)、(3)、(4)和(5)短路點(diǎn)d1、d2和d3的總相對(duì)電抗、短路容量、短路電流和短路浪涌電流的計(jì)算如下表所示:

讀者可以計(jì)算和比較標(biāo)準(zhǔn)單位值計(jì)算的結(jié)果。

4.結(jié)束語(yǔ)

在選擇供配電系統(tǒng)的電氣元件時(shí)，應(yīng)根據(jù)短路電流校核其在短路狀態(tài)下的穩(wěn)定性。同時(shí)，在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置和選擇電抗器限制短路電流時(shí)，也應(yīng)計(jì)算短路電流。了解和掌握短路電流的簡(jiǎn)單計(jì)算方法，可以達(dá)到事半功倍的效果，對(duì)每一個(gè)電氣工作者的實(shí)際工作也起到非常重要的指導(dǎo)作用。

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