短路电流计算+短路电流计算步骤

短路电流的计算

广东省唯美建筑陶瓷公司 刘建川

4．1．3短路的危害

发生短路时，短路回路的总阻抗很小，因此短路的总电流很大。危害程度很大。

1、短路电流的热效应使设备发热厉害 2、产生的电动力可能使设备变形或者损坏

3、糸统电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作。

4．1．4短路电流的计算目的

1、选择和校验各种电气设备

2、合理配置继电保护和自动装置

3、作为选择和评价电气主接线方案的依据

4．2．2无穷大糸统产生最大短路电流的条件

当电路的参数一定，短路电流周期分量的幅值不变，而短路电流非周期分量是按指数规律单调衰减的直流电流。因此，非周期电流的初值越大，过渡过程中短路电流的最大瞬

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时值也就越大。三相短路时各相短路电流的非周期分量并不相等。因此，并不是各相都会出现最大短路电流，最大短路电流只会出现在一相。

4．3短路回路元件参数的计算

短路计算中，各元件阻抗及其它电气参数的计算可采用有名制和标幺制两种方法来计算。有名制常用计算1KV以下的低压供电糸统的短路电流计算，标幺制多用于高压供电糸统的短路电流计算。

4．3．1标幺制

标幺值= 有单位的实际值/和实际值同单位的基准值

可见，标幺值是一个没有单位的相对值，通常用带有*的下标以示区别。

在三相电路中，要满足以下关糸：

SD=3UDID

UD=3IDZD

显然，基准值的选择原则是任意大的，但为了方便计算，通常取胜100MVA。

4．3．2短路回路中各元件的阻抗计算

（1）同步发电机

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在产品样本中给出的是同步机的次暂态电抗的额定相对值X11*G（N），可以推导出同步发电机的电抗标幺值为：

X11*GX11*G(N)SDSNG

（2）变压器

变压器的电抗标幺值为：

UK%SDX*T100SNT

式中：UK%为变压器的短路电压比，SNT为变压器的额定容量。

（3）电抗器

X*RXR%UNR*1003INR

式中：UNR，INR为电抗器的额定电压、额定电流值，XR%为电抗器的电抗额定相对值。

（4）线路

线路阻抗有名值可以满足线路长度及单位长度的阻抗求得。

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XLX0LRLR0LZLX2LR2L 相应的线路阻抗基准标幺值为：

X*LX0LR*LR0LSDU2AVSDU2AV

例4．3．1 某供电糸统如下图，发电机为有自励磁调节装置的汽轮发电机。各元件参数如下：

发电机G：SNG=30MVA，X11*NG=0.27; 线路:L1、L2：100KM，X0=0.4Ω/KM;变压器

T1: SNT=31.5MVA,UK%=10.5;变压器

T2: SNT=15MVA,UK%=10.5;电抗

器:UNR=10KV,INR=0.3KA,XR%=6

试用标幺值分别计算K1,K2点短路时的短路回路总阻抗.

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解:设SD=100MVA,UD=UAV,计算各元件的电抗标幺值如下.

发机机:

X1111SD*GX*G(N)SNG

0.27*100300.9

变压器:

XUK%SD*T100SNT

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10.5100*10031.50.333 线路L1,L2:

X1XXSD100*L*L20LU20.4*100*2AV115

=0.302

变压器T2:

XT2UK%SD10.5100*100*U2100*150.7AV

电抗器L:

XUR%100*UNRSD3I26*10*100*R21.047NRUAV1003*0.310.5

回路K1短路点的短路总阻抗为:0.9+0.333=1.233

回路K2短路点的短路总阻抗为:0.9+0.333+0.302/2+0.7+1.047=3.131

4.无穷大糸统的三相短路电流的计算

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无穷大糸统发生三相短路时,短路时周期分量的幅值保持不变,因此存在如下关糸:

I11=I∞=IP

无穷大糸统发生三相短路时,电源母线电压不变,则

IUAVP3ZK

R在高压供电糸统中,短路回路的总电抗比总电阻大很多,若

K就可以把电阻省略掉.

IUAVP即

3X*K

采用标幺制时,可得

I11IIDPX*K

短路电流冲值:

13XK

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ish2KSHI11

ISHI1112(KSH1)2 对于高压供电糸统,KSH=1.8,则ish=2.55I11,

对于低压供电糸统,KSH=1.3,则ish=1.84I11

(3)三相短路功率的计算

SDS3UAVIX*K1111

例4.4.1 某无穷大容量电源糸统如图.变压器T1及T2:SNT=10MVA,UK%=4.5.电抗器UNR=6KV,INR=0.15KA,XR%=3.试计算K点发生三相短路故障时的短路电流,次暂态值,冲击值及暂态功率.

SD1009.16KA1.732*6.33UAV解:设SD=100MVA,UD=UAV,K点基准电流计算各元件的电抗标幺值并标于图上.

ID.作等值电路,

线路L1:X*L1=1.169

变压器T1:X*T1=0.45

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电抗器L:X*R=1.746

则K点短路时短路回路

总阻抗为

X*KX*1X*2/2X*41.1690.45/21.7463.14ID9.162.92KAX*K3.14I11短路电流次暂态值:

11i2KI2.55*2.927.45KAshSH短路电流冲击值:

1111S3UI1.732*6.3*2.9231.86MVAAV次暂态功率:

4.5 短路电流计算中的几个特殊问题

4.5.1对外部未知糸统的考虑

1、已知糸统总容量SS和总电抗XS，此时可将糸统作为一个容量为SS，总电抗为XS的等值发电机来考虑，以占主要地位的发电机类型来确定该等值的类型。

2、如果只知道糸统的容量很大，也可视为电抗为零的无穷大容量糸统。

4．7低压电网短路电流计算

4．7．1低压电网短路电流计算的特点

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1、配电变压器容量远小于电力糸统的容量，因此，变压器一次侧可以做为无穷大容量糸统来考虑。

2、低压回路中各元件的电阻值与电抗值之比较大，不能忽略。只有当短路回路的总电阻小于总电抗的1/3时，才可以忽略电阻的影响。

3、低压电网中电压一般只有一级，且元件的电阻多以毫欧计算，因此用有名制计算方便。

4．7．2低压电网各元件的短路回路阻抗

(1)变压器阻抗

变压器的每相阻抗、电阻、电抗可用下式计算

UK%U2NT2ZT1000SNTPKU2NT2RTS2NTXTZT2RT2

式中，UK%，△PK分别表示变压器短路电压百分比、变压器的短路损耗，KW；SNT，UNT2分别为变压器的额定容量（MVA），变压器的二次侧的额定电压（KV）。

（2）母线的阻抗

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长度在10—15M以上的母线阻抗都必须考虑。母线电阻可由下式计算

RlS*103

L,S为母线的长度和截面积

γ为电导率，m/Ω•mm2

水平排列的平放母线电抗可用下式近似计算

X0.145lLgDPb

式中，l,b为母线长度和宽度

DP为母线相间几何间距，如母线相间分别为aab,abc,aca,则几何均距为

DP3aababcaca

实际计算中低压母线单位长度的电抗X0常采用如下近似值：

S＞500mm2，X0=17mΩ/m

S<=500mm2，X0=13mΩ/m

（3）其它元件的阻抗

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自动空气开关的过电流线圈，自动空气开关及各种刀开关的接触电阻，电流互感器一次线圈的阻抗，架空线和电缆的阻抗都可以从有关手册查得。

当导线回路中几段导线截面不同时，应按以下方法将它们算到同一截面以后第i段线路的等效长度上。

4．7．3 低压电网短路电流计算

（1）三相短路电流周期分量有效值的计算

低压电网中，通常只在一相或两相装设电流互感器，因此，一般选择没有电流互感器的一相的短路回路总阻抗进行计算

IPTI11Uav3R2KX2K

（2）短路冲击电流和短路电流最大有效值的计算

由于低压电网的电阻较大，因此，短路电流的非周期分量衰减要比高压电网快得多。只有当变压器容量超过1000KVA，且短路点靠近变压器时，才考虑非周期分量对冲击电流的影响。

ish2KSHI11

ISHI1112(KSH1)

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(3)不对称短路是流的计算

4．8 短路电流的热效应和力效应

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