短路电流计算(短路电流的简易计算)
介绍了短路电流的简易方法,并给出了简易计算的应用实例 。
1. 引言工业企业供配电系统的安全运行至关重要 。当供配电系统发生短路故障时,系统必须能够及时准确地切除故障线路,限制故障范围的进一步扩大 。断路器作为切除短路故障的执行元件,其自身动作的安全性不可忽视 。
断路器必须具有一定的分断能力,其额定运行短路分断能力不能低于故障线路的短路电流 。短路电流的大小无法从实际运行中测量,只能通过计算获得 。
而短路电流的计算通常较多采用的是标么电抗法和短路功率法,这两种方法较为复杂,对于一般的电气作业人员不容易完全掌握 。因此,在此介绍一种短路电流的简易计算方法 。
2. 短路电流的简易计算方法短路电流的简易计算步骤分为四步:第一步,绘制已知的供配电系统的等效电路图,计算短路点前每一个供电元件的相对电抗值;第二步,计算短路点前总的相对电抗值;第三步,计算短路点的短路容量和短路电流;第四步,计算短路冲击电流 。
2.1 相对电抗值的简易计算
2.1.1 系统电抗的简易计算
系统的电抗可以将容量为100MVA时电抗约等于1作为基准 。系统电抗与容量成反比,也就是说:当系统容量大于100MVA时,电抗减小;当系统容量小于100MVA时,电抗增大 。例如系统容量为200MVA时,电抗可看作0.5;系统容量为50MVA时,电抗可看作2 。对于工业企业来说,系统的电抗可认为是0 。
2.1.2变压器电抗的简易计算
变压器的电抗与变压器一次侧的电压等级有关,具体如下:
- 对于10kV(含6kV)变压器,用4.5除以容量就约等于它的电抗 。例如一台10kV、1000kVA(1.0MVA)的变压器,电抗约为4.5/1.0=4.5 。
- 对于35kV变压器,用7除以容量就约等于它的电抗 。例如一台35kV、4000kVA(4.0MVA)的变压器,电抗约为7/4=1.75 。
- 对于110kV变压器,用10.5除以容量就约等于它的电抗 。例如一台110kV、10000kVA(10.0MVA)的变压器,电抗约为10.5/10.0=1.05 。
电抗器电抗,可以用电抗器的相对额定值(%)除以容量后,再乘0.9计算而得 。例如一台10kV、500A(0.5kA)、4%的电抗器,其容量为1.73100.5=8.65MVA,其电抗为4/8.650.9≈0.42 。
2.1.4架空线路和电缆电抗的简易计算
架空线路和电缆的电抗,与电压等级、线路长度有关 。具体如下:
- 电压6kV的架空线路,其电抗约等于线路的公里数 。例如一条6kv、2km的架空线路的电抗约为2 。
- 【短路电流的简易计算 短路电流计算】电压10kV的架空线路,其电抗约等于线路公里数的1/3 。例如一条10kV、6km的架空线路的电抗约为2 。
- 电压35kV的架空线路,其电抗约等于线路公里数的3% 。例如一条35kV、100km的架空线路的电抗约为3 。
- 电压110kV的架空线路,其电抗约等于线路公里数的3‰ 。一条110kV、600km的架空线路的电抗约为1.8 。
- 对于不同电压等级电缆线路,其电抗可以先按架空线路计算后,再取其20%即可 。例如一条10kV、6km的电缆线路的电抗约为220%=0.4 。
短路点前所有供电元件的相对电抗值相加(按串并联关系)求和,即为短路点前总的相对电抗值 。
2.3 短路容量和短路电流的简易计算
用100除以总的相对电抗值,即为短路点的短路容量 。短路点的短路电流与线路的电压等级有关,具体如下:
- 0.4kV线路,用140除以总的相对电抗值约为短路电流 。
- 6kV线路,用9.2除以总的相对电抗值约为短路电流 。
- 10kV线路,用5.5除以总的相对电抗值约为短路电流 。
- 35kV线路,用1.6除以总的相对电抗值约为短路电流 。
- 110kV线路,用0.5除以总的相对电抗值约为短路电流 。
短路冲击电流常用作校验电气设备和母线的重要数据 。它包括三相短路冲击电流的最大值和三相短路冲击电流的峰值 。
- 三相短路冲击电流的最大值约为短路电流的1.5倍 。
- 三相短路冲击电流的峰值约为短路电流的2.5倍 。
文章插图
图3.1.1 供配电系统简图
图3.1.2 等效电路图
(1)该供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示 。计算各供电元件的相对电抗值,并标于等效电路图中 。
- 系统:容量Sxt=∞,X*1=0 。
- 架空线路: X*2=503‰=0.15 。
- 变压器:X*3=X*4=10.520≈0.53 。
- 电抗器:X*5=4(1.7360.3)0.9≈1.16 。
- X*∑=X*1+ X*2+ X*32+ X*5≈1.58 。
- Sd=1001.58≈63.29MVA 。
- Id=9.21.58≈5.82kA 。
- Ich=1.5 Id=1.55.82=8.73kA 。
- ich=2.5 Id=2.55.82=14.55kA 。
3.2 某单位的供配电系统如图3.2.1所示 。试分别计算短路点d1、d2、d3处的短路电流 。
文章插图
图3.2.1 供配电系统简图
图3.2.2 等效电路图
(1) 该供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示 。计算各供电元件的相对电抗值,并标于等效电路图中 。
- 系统:容量Sxt=∞,X*1=0 。
- 架空线路:X*2=103℅=0.3 。
- 变压器:X*3=74=1.75、X*5=4.51=4.5、X*7=4.51.25=3.6 。
- 电缆:X*4=X*6=1320℅≈0.07 。
文章插图
采用标么值计算法计算的结果如何,读者可以计算并与之进行比较 。
4. 结束语在选择供配电系统的电气元件时,应根据短路电流来校验它在短路状态下的稳定性 。同时,在设计继电保护装置及选择限制短路电流的电抗器时,也要进行短路电流的计算 。了解和掌握短路电流的简易计算方法,可以达到事半功倍的效果,对于每一位电气作业人员的实际工作也具有非常重要的指导作用 。
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