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短路電流 short-circuit current 電力系統(tǒng)在運行中 ，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠遠大于額定電流，并 取決于短 路點距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機端發(fā)生短路時，流過發(fā)電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的10～15倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達數(shù)萬安。這會對電力系統(tǒng)的正常運行造成嚴重影響和后果。

短路電流分類

三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有 4 種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對地短路和兩相對地短路。其中，除三相短路時，三相回路依舊對稱，因而又稱對稱短路外，其余三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對地的短路故障最多，約占全部故障的90％。在中性點非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。

發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需3～5秒。在這一暫態(tài)過程中，短路電流的變化很復(fù)雜。它有多種分量，其計算需采用電子計算機。在短路后約半個周波（0.01秒）時將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時值，稱為沖擊電流。它會產(chǎn)生很大的電動力，其大小可用來校驗電工設(shè)備在發(fā)生短路 時機械應(yīng)力的動穩(wěn)定性。短路電流的分析、計算是電力系統(tǒng)分析的重要內(nèi)容之一。它為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計和運行中選擇電工設(shè)備、整定繼電保護、分析事故提供了有效手段。

供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時,很大的短路電流會使電器設(shè)備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計繼電保護和選用限制短路電流的元件.

計算條件

1.假設(shè)系統(tǒng)有無限大的容量.用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多.

具體規(guī)定: 對于3~35KV級電網(wǎng)中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大.只要計算35KV及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗.

2.在計算高壓電器中的短路電流時,只需考慮發(fā)電機、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時才需計入電阻,一般也只計電抗而忽略電阻.

3. 短路電流計算公式或計算圖表,都以三相短路為計算條件.因為單相短路或二相短路時的短路電流都小于三相短路電流.能夠分斷三相短路電流的電器,一定能夠分斷單相短路電流或二相短路電流.

簡化計算法

即使設(shè)定了一些假設(shè)條件,要正確計算短路電流還是十分困難,對于一般用戶也沒有必要.一些設(shè)計手冊提供了簡化計算的圖表.省去了計算的麻煩.用起來比較方便.但要是手邊一時沒有設(shè)計手冊怎么辦?下面介紹一種 “口訣式”的計算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計算方法.

在介紹簡化計算法之前必須先了解一些基本概念.

1.主要參數(shù)

Sd三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關(guān)分斷容量

Id三相短路電流周期分量有效值(KA)簡稱短路電流校核開關(guān)分斷電流

和熱穩(wěn)定

IC三相短路第一周期全電流有效值(KA) 簡稱沖擊電流有效值校核動穩(wěn)定

ic三相短路第一周期全電流峰值(KA) 簡稱沖擊電流峰值校核動穩(wěn)定

x電抗(Ω)

其中系統(tǒng)短路容量Sd和計算點電抗x 是關(guān)鍵.

2.標(biāo)么值

計算時選定一個基準(zhǔn)容量(Sjz)和基準(zhǔn)電壓(Ujz).將短路計算中各個參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值  (相對于基準(zhǔn)量的比值),稱為標(biāo)么值(這是短路電流計算最特別的地方,目的是要簡化計算).

(1)基準(zhǔn)

基準(zhǔn)容量 Sjz =100 MVA

基準(zhǔn)電壓 UJZ規(guī)定為8級. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV

有了以上兩項,各級電壓的基準(zhǔn)電流即可計算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4

因為 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144

(2)標(biāo)么值計算

容量標(biāo)么值 S* =S/SJZ.例如:當(dāng)10KV母線上短路容量為200 MVA時,其標(biāo)么值容量

S* = 200/100=2.

電壓標(biāo)么值 U*= U/UJZ ; 電流標(biāo)么值 I* =I/IJZ

3無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算公式

短路電流標(biāo)么值: I*d = 1/x* (總電抗標(biāo)么值的倒數(shù)).

短路電流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)

沖擊電流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC沖擊系數(shù),取1.8

所以 IC =1.52Id

沖擊電流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)

當(dāng)1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時,沖擊系數(shù)KC ,取1.3

這時:沖擊電流有效值IC =1.09*Id(KA)

沖擊電流峰值: ic =1.84 Id(KA)

掌握了以上知識,就能進行短路電流計算了.公式不多,又簡單.但問題在于短路點的總電抗如何得到?例如:區(qū)域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗,等等.

一種方法是查有關(guān)設(shè)計手冊,從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標(biāo)么值.求得總電抗后,再用以上公式計算短路電流; 設(shè)計手冊中還有一些圖表,可以直接查出短路電流.

下面介紹一種 “口訣式”的計算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計算方法.

                  口訣式簡化算法
           1   系統(tǒng)電抗的計算

系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統(tǒng)容量

例：基準(zhǔn)容量 100MVA。當(dāng)系統(tǒng)容量為100MVA時，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/100＝1

當(dāng)系統(tǒng)容量為200MVA時，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/200＝0.5

當(dāng)系統(tǒng)容量為無窮大時，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/∞＝0

系統(tǒng)容量單位：MVA

系統(tǒng)容量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供。當(dāng)不能得到時，可將供電電源出線開關(guān)的開斷容量

作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門出線開關(guān)為W-VAC 12KV 2000A 額定分斷電流為40KA。則可認為系統(tǒng)

短路電流相關(guān)示意圖

容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系統(tǒng)的電抗為XS*=100/692＝0.144。