短路電流速算分析論文
時間:2022-06-21 08:47:00
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摘要: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。原作是多年前發表在《建筑電氣》上的。具體時間和作者已不記得。本人只是稍作整理供有需要的同行參考。
關鍵詞:短路電流計算方法口訣
一.概述
供電網絡中發生短路時,很大的短路電流會使電器設備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網絡內的電壓大大降低,因而破壞了網絡內用電設備的正常工作.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備、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件.
二.計算條件
1.假設系統有無限大的容量.用戶處短路后,系統母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統阻抗要大得多.
具體規定:對于3~35KV級電網中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統的容量為無限大.只要計算35KV及以下網絡元件的阻抗.
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.
三.簡化計算法
即使設定了一些假設條件,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
Sd三相短路容量(MVA)簡稱短路容量校核開關分斷容量
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分斷電流
和熱穩定
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定
x電抗(Ω)
其中系統短路容量Sd和計算點電抗x是關鍵.
2.標么值
計算時選定一個基準容量(Sjz)和基準電壓(Ujz).將短路計算中各個參數都轉化為和該參數的基準量的比值(相對于基準量的比值),稱為標么值(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
基準容量Sjz=100MVA
基準電壓UJZ規定為8級.230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23KV
有了以上兩項,各級電壓的基準電流即可計算出,例:UJZ(KV)3710.56.30.4
因為S=1.73*U*I所以IJZ(KA)1.565.59.16144
(2)標么值計算
容量標么值S*=S/SJZ.例如:當10KV母線上短路容量為200MVA時,其標么值容量
S*=200/100=2.
電壓標么值U*=U/UJZ;電流標么值I*=I/IJZ
3無限大容量系統三相短路電流計算公式
短路電流標么值:I*d=1/x*(總電抗標么值的倒數).
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,取1.8
所以IC=1.52Id
沖擊電流峰值:ic=1.41*Id*KC=2.55Id(KA)
當1000KVA及以下變壓器二次側短路時,沖擊系數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=1.84Id(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:區域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業變電所變壓器的電抗,等等.
一種方法是查有關設計手冊,從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標么值.求得總電抗后,再用以上公式計算短路電流;設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.
4.簡化算法
【1】系統電抗的計算
系統電抗,百兆為一。容量增減,電抗反比。100除系統容量
例:基準容量100MVA。當系統容量為100MVA時,系統的電抗為XS*=100/100=1
當系統容量為200MVA時,系統的電抗為XS*=100/200=0.5
當系統容量為無窮大時,系統的電抗為XS*=100/∞=0
系統容量單位:MVA
系統容量應由當地供電部門提供。當不能得到時,可將供電電源出線開關的開斷容量
作為系統容量。如已知供電部門出線開關為W-VAC12KV2000A額定分斷電流為40KA。則可認為系統容量S=1.73*40*10000V=692MVA,系統的電抗為XS*=100/692=0.144。
【2】變壓器電抗的計算
110KV,10.5除變壓器容量;35KV,7除變壓器容量;10KV{6KV},4.5除變壓器容量。
例:一臺35KV3200KVA變壓器的電抗X*=7/3.2=2.1875
一臺10KV1600KVA變壓器的電抗X*=4.5/1.6=2.813
變壓器容量單位:MVA
這里的系數10.5,7,4.5實際上就是變壓器短路電抗的%數。不同電壓等級有不同的值。
【3】電抗器電抗的計算
電抗器的額定電抗除額定容量再打九折。
例:有一電抗器U=6KVI=0.3KA額定電抗X=4%。
額定容量S=1.73*6*0.3=3.12MVA.電抗器電抗X*={4/3.12}*0.9=1.15
電抗器容量單位:MVA
【4】架空線路及電纜電抗的計算
架空線:6KV,等于公里數;10KV,取1/3;35KV,取3%0
電纜:按架空線再乘0.2。
例:10KV6KM架空線。架空線路電抗X*=6/3=2
10KV0.2KM電纜。電纜電抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。
這里作了簡化,實際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關,截面越大電抗越小。
【5】短路容量的計算
電抗加定,去除100。
例:已知短路點前各元件電抗標么值之和為X*∑=2,則短路點的短路容量
Sd=100/2=50MVA。
短路容量單位:MVA
【6】短路電流的計算
6KV,9.2除電抗;10KV,5.5除電抗;35KV,1.6除電抗;110KV,0.5除電抗。
0.4KV,150除電抗
例:已知一短路點前各元件電抗標么值之和為X*∑=2,短路點電壓等級為6KV,
則短路點的短路電流Id=9.2/2=4.6KA。
短路電流單位:KA
【7】短路沖擊電流的計算
1000KVA及以下變壓器二次側短路時:沖擊電流有效值Ic=Id,沖擊電流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上變壓器二次側短路時:沖擊電流有效值Ic=1.5Id,沖擊電流峰值ic=2.5Id
例:已知短路點{1600KVA變壓器二次側}的短路電流Id=4.6KA,
則該點沖擊電流有效值Ic=1.5Id,=1.5*4.6=7.36KA,沖擊電流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA。
可見短路電流計算的關鍵是算出短路點前的總電抗{標么值}.但一定要包括系統電抗
5.舉例
系統見下圖.由電業部門區域變電站送出一路10KV架空線路,經10KM后到達企業變電所,進變電所前有一段200M的電纜.變電所設一臺1600KVA變壓器.求K1,K2點的短路參數.
系統圖電抗圖合并電抗圖
系統容量:S=1.73*U*I=1.73*10.5*31.5=573MVA
用以上口訣,很容易求得各電抗標么值,一共有4個.
系統電抗X0=100/573=0.175
10KM,10KV架空線路電抗X1=10/3=3.333
200M,10KV電纜線路電抗X2=(0.2/3)*0.2=0.133
1600KVA變壓器電抗X3=4.5/1.6=2.81
請注意:以上電抗都是標么值(X*)
將每一段電抗分別相加,得到K1點總電抗=X0+X1=3.51
K2點總電抗=X0+X1+X2+X3=6.45(不是2.94!)
再用口訣,即可算出短路電流
U(KV)X*Id(KA)IC(KA)ic(KA)Sd(MVA)
口訣5.5/X*1.52*Id2.55Id100/X*
K110.53.511.562.374.028.5
口訣150/X*1.52*Id2.55Id100/X*
K20.46.4523355915.5
用口訣算和用第3節公式算有什么不同?
用口訣算出的是實名制單位,KA,MVA,而用公式算出的是標么值.
細心的人一定會看出,計算短路電流口訣中的系數150、9.2、5.5、1.6.實際上就是各級電壓基準值.只是作了簡化.準確計算應該是144、9.16、5.5、1.56.
有了短路參數有什么用?是驗算開關的主要參數.例:這臺1600KVA變壓器低壓總開關采用M25,N1.額定電流2500A,額定分斷電流55KA.
驗算:變壓器額定電流為2253A
開關額定電流>變壓器額定電流;開關額定分斷電流>短路電流Id..驗算通過.
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精品范文
1短路電流