变压器短路容量 - 短路电流计算公式 -短路冲击电流的计算

1、变压器短路容量 - 短路电流计算公式 -短路冲击电流的计算一 . 概述供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏, 同时使网络内的电压大大降低, 因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果, 就需要计算短路电流, 以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。二 . 计算条件1. 假设系统有无限大的容量. 用户处短路后 , 系统母线电压能维持不变. 即计算阻抗比系统阻抗要大得多。具体规定 : 对于 335KV 级电网中短路电流的计算, 可以认为 110KV 及以上的系统的容量为无限。 只要计算 35KV 及以下网 络元件的阻抗。

2、在 计算高压电器中的短路电流时 ,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗 1/3 时才需计入电阻 , 一般也只计电抗而忽略电阻。短路电流计算公式或计算图表, 都以三相短路为计算条件。三相短路电流的电器, 一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。三 . 简化计算法即使设定了一些假设条件 , 要正确计算短路电流还是十分困难计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办路电流计算方法。, 而忽略其电阻; 对于架空线和电缆, 只有当其电阻大于电抗能 够分断, 对于一般用户也没有必要。 一些设计手册提供了简化计算的图表省去了?下面介绍一种 “口诀式 ”的计算方法,只要记牢 7 句口诀 , 就

3、可掌握短在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。主要参数Sd 三相短路容量(MVA) 简称短路容量校核开关分断容量Id 三相短路电流周期分量有效值(KA) 简称短路电流校核开关分断电流和热稳定IC 三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定ic 三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定x 电抗 (W)其中系统短路容量Sd 和计算点电抗x 是关键 .标么值计算时选定一个基准容量(Sjz) 和基准电压(Ujz). 将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值( 相对于基准量的), 称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).

4、基准基准容量 Sjz =100 MVA基准电压 UJZ 规定为 8 级 . 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出 ,例: UJZ (KV)3710.56.30.4因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144标么值计算容量标么值S* =S/SJZ. 例如 ： 当 10KV 母线上短路容量为 200 MVA 时,其标么值容量S* = 200/100=2.U*= U/UJZ ; 电流标么值I* =I/IJZ3 无限大容量系统三相短路电流计算公式短路电流标么值： I*d = 1

5、/x* ( 总电抗标么值的倒数).短路电流有效值： Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)冲击电流有效值： IC = Id * V1 2 (KC -1)2 (KA) 其中KC 冲击系数 ， 取 1.8所以 IC =1.52Id冲击电流峰值： ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)1000KVA 及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC , 取 1.3这时 ： 冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)冲击电流峰值： ic =1.84 Id(KA)掌握了以上知识 ,就能进行短路电流计算了。公式不多的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,又简单. 但问题在于短路

6、点的总电抗如何得到 ?例如, 等等。一种方法是查有关设计手册 ,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值流 ; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流。. 求得总电抗后区域变电所变压器,再用公式计算短路电4简化算法1 】系统电抗的计算系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。“口诀式 ”的计算方法, 只要记牢 7 句口诀 , 就可掌握短路电流计算方法。100 除系统容量例：基准容量100MVA 。当系统容量为 100MVA 时，系统的电抗为 XS*=100/100200MVA 时，系统的电抗为 XS*=100/200= 0.5当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/

7、s = 0系统容量单位： MVA系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量作为系统容量。如已知供电部门出线开关为 W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为 40KA则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA,系统的电抗为 XS*=100/692= 0.144。2】变压器电抗的计算110KV, 10.5 除变压器容量； 35KV, 7 除变压器容量； 10KV6KV, 4.5 除变压器容量。例：一台 35KV 3200KVA 变压器的电抗 X*=7/3.2=2.1875一台 10KV 1600KVA 变压器的电抗X*=4.5/1.6=2

8、.813变压器容量单位： MVA这里的系数10.5 ， 7 ， 4.5 实际上就是变压器短路电抗的数。不同电压等级有不同的值。【 3 】电抗器电抗的计算电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。例：有一电抗器U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。额定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*=4/3.12*0.9=1.15 电抗器容量单位： MVA【 4 】架空线路及电缆电抗的计算架空线： 6KV ，等于公里数； 10KV ，取 1/3 ； 35KV ，取 3 0电缆：按架空线再乘 0.2 。例： 10KV 6KM 架空线。架空线路电抗X*=6/3=210KV 0

9、.2KM 电缆。电缆电抗X*=0.2/3*0.2=0.013。 这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。【 5 】短路容量的计算电抗加定，去除100 。例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为X* E=2,则短路点的短路容量Sd=100/2=50 MVA 。短路容量单位： MVA【 6 】短路电流的计算6KV ， 9.2 除电抗； 10KV ， 5.5 除电抗 ; 35KV ， 1.6 除电抗 ; 110KV ， 0.5 除电抗。0.4KV ， 150 除电抗例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为 X*E=2, 短路点电压等级为 6KV,则短路点的短路电流Id=

10、9.2/2=4.6KA。短路电流单位： KA【 7 】短路冲击电流的计算1000KVA 及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=Id, 冲击电流峰值ic=1.8Id1000KVA 以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=1.5Id, 冲击电流峰值ic=2.5Id 例：已知短路点 1600KVA 变压器二次侧 的短路电流 Id=4.6KA ，则该点冲击电流有效值lc=1.5ld,= 1.5*4.6= 7.36KA, 冲击电流峰值ic=2.5ld=2.5*406=11.5KA可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗标么值. 但一定要包括系统电抗。举例系统见下图?由电业部门区域变电站送

11、出一路10KV 架空线路 , 经 10KM 后到达企业变电所, 进变电所前有一段200M 的电缆?变电所设一台1600KVA 变压器 .求 K1,K2 点的短路参数.系统图电抗图合并电抗图系统容量 ： S=1.73*U*l=1.73*10.5*31.5=573 MVA用以上口诀， 很容易求得各电抗标么值， 一共有 4 个 ?系统电抗 X0=100/573=0.17510KM,10KV 架 空线路电抗X1=10/3=3.333200M,10KV 电缆线路电抗X2=(0.2/3)*0.2=0.1331600KVA 变压器电抗X3=4.5/1.6=2.81请注意 ： 以上电抗都是标么值(X*)将每一

12、段电抗分别相加 ， 得到 K1 点总电抗=X0+X1=3.51K2 点总电抗 =X0+X1+X2+X3=6.45 ( 不是 2.94 !)再用口诀,即可算出短路电流U (KV)X*ld (KA)lC (KA)ic (KA)Sd (MVA)口诀 5.5/X*1.52* Id2.55 Id100/X*K110.53.511.562.374.028.5口诀 150/X*1.52* Id2.55 Id100/X*K20.46.4523355915.5用口诀算和用第 3 节公式算有什么不同 ?用口诀算出的是实名制单位， KA,MVA, 而用公式算出的是标么值.细心的人一定会看出 ， 计算短路电流口诀中的

13、系数150、 9.2、 5.5、 1.6.实际上就是各级电压基准值.只是作了简化 .准确计算应该是144 、 9.16、 5.5、 1.56.有了短路参数有什么用 ？ 是验算开关的主要参数.例 ： 这台 1600KVA 变压器低压总开关采用 M25,N1. 额定电流2500A, 额定分断电流55KA.验算 ： 变压器额定电流为 2253A一种实用的短路电流计算方法因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况,还必须熟练正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外,

14、掌握电力系统的短路计算。按照传统的计算方法有标么值法和有名值法等。采用标么值法计算时，需要把不同电压等级中元件的阻抗，根据同一基准值进行换算，继而得出短路回路总的等值阻抗，再计算短路电流等。这种计算方法虽结果比较精确,但计算过程卜分复杂且公式多、难记忆、易出差错。下面根据本人在实际工作中对短路电流的计算，介绍一种比较简便实用的计算方法。、供电系统各种元件电抗的计算通常我们在计算短路电流时，首先要求出短路点前各供电元件的相对电抗值,为此先要绘出供电系统简图，并假设有关的短路点。供电系统中供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器及架空线路（包括电缆线路）等。目前，一般用户都不直接由发电机供电,而是接

15、自电力系统，因此也常把电力系统当作一个元件”来看待。假定的短路点往往取在母线上或相当于母线的地方。图1便是一个供电系统简图，其中短路点di前的元件有容量为无穷大的电力系统，70km的110kV架空线路及3台15MVA的变压器，短路点d2前则除上述各元件外，还有 6kV , 0.3kA ,相对额定 电抗（XDK%）为4 的电抗器一台。F面以图1为例，说明各供电元件相对电抗 （以下相对二字均略）的计算方法。100MVA时，系统电抗数值为1；当系统短路1、系统电抗的计算系统电抗，百兆为1,容量增减，电抗反比。本句话的意思是当系统短路容量为容量不为100MVA ,而是更大或更小时，电抗数值应反比而变例

16、如当系统短路容量为200MVA 时，电抗便是 0.5(100/200=0.5）;当系统短路容量为 50MVA时，电抗便是2（100/50=2）Sxt=0.03=0.18。图1中70km的110kV架空线路，则电抗为 70 0.003=0.21 。如果上述各电压等 级的架空线路换为同长度的电缆线路，其电抗值应分别为 ：6kV 等于 6/5=1.2 、 10kV 等于 2/5=0.4 、 35kV 等于 0.18/5=0.036 。计算所依据的公式是： X*XL=K.L/Up2 (4)式中L为线路的长度(单位km); K为系数：对6、10kV的电缆线路取8,架空线路取40;对35110kV架空线路

17、 取42.5; Up 取各级电压的额定电压即 6， 10 ， 35 ， 110kV 等。短路容量和短路电流计算、 短路容量(单位MVA): 求出短路点前的总电抗值, 然后用 100 除该值即可。计算依据的公式为 ： Sd=Sjz/X* 刀(5)例如图 1 中 d1 点短路时 , 系统的短路容量计算, 其等效阻抗图如图 1(b) 所示 , 图中每个元件均标有编号, 编号下面为元件的电抗值。可以看出，从电源到 d1 点的总电抗： X*X=0+0.21+0.7/3=0.443, 其短路容量Sd =100/0.443=225.73MVA, 从电源到 d2点的总电抗，应再加上电抗器的电抗，即X*刀=0.

18、443+1.156=1.599，一贝U Sd =100/1.599=62.54MVA。、 短路电流的计算若6kV电压等级，则短路电流(单位kA,以下同)等于9.2除总电抗X*刀(短路点前的，以下同);若10kV电压等级，则等于5.5除总电抗X*E;若35kV电压等级，则等于1.6除总电抗X*E;若110kV电压等级，则等于 0.5除总电抗X*E;若0.4kV电压等级，则等于 150除总电抗X*E o计算依据的公式是： ld=ljz/ X* 刀(6)式中 Ijz: 表示基准容量为 100MVA 时基准电流(kA) ， 6kV 取 9.2kA ， 10kV 取 5.5kA ， 35kV 取 1.6

19、kA ， 110kV 取 0.5kA， 0.4kV 则取 150kA o则图 1 中 d1 点的短路电流为 ： Id1=9.2/0.443=20.77kA、 短路冲击电流的计算计算方法 ： 对于 6kV 以上高压系统， Ich 等于 Id 乘 1.5 ， ich 等于 Id 乘 2.5;对于 0.4kV 低压系统，由于电阻较大， Ich 及 ich 均较小，所以实际计算中可取Ich=Id ， ich=1.8Id o则图 1 中 d1 点的短路时： Ichd1=1.5 Id1 =1.5 20.77=31.155kA; i chd1=2.5 Id =2.5 20.77=51.925kA计算实例下面

20、举一实际例子分别采用标么值法与本文所介绍的方法进行计算验证。例如 ： 一供电系统如图 2 所示，参数图中所标，试分别用标么值法及本文所介绍的方法分别计算d1 ， d2 ， d3 点短路时的 Sd ，Id , Ich 及 ich。1、采用标么值法计算选取基准容量 Sj=100MVA ,基准电压 Uj=Up由系统接线图得其等效阻抗图如图2 (b)所示。Sxi=200MVA115kV37k VL=10km115kV2x5MVA63kVUd%=763kVR20.8MVAUd%=4.50.4kV0.4kV图2某供电系统图 各元件电抗标么值计算如下 系统：X*1=Sj/Sdxt=100/200=0.5X1

21、0 X (100/372)=0.3135kV 线路：X*2=X.L.(Sj/Up2)=0.42535kV 变压器 B1: X*3=(ud%/100).(Sj/Seb)=7/5=1.4 6kV 变压器 B2: X*4=(ud%/100).(Sj/Seb)=4.5/0.8=5.625则d1点短路时：总电抗值 X*Ed1= X*1+X*2 =0.5+0.31=0.81;取 Uj=37kVIj=Sj/(1.73237)=100/1.732 X 37=1.56(kA)Id 1=Ij/ X* 刀 d1 = 1.56/0.81=1.926(kA)Ichd1=1.52ld1=1.52X 1.926=2.928

22、(kA)ichd1=2.55Id1=2.55X1.926=4.91(kA)Sd1=Sj/ X* 刀 d 仁100/0.8 仁 123.5(MVA)d2点短路时:总电抗值 X*Ed2=X*1+ X*2 + X*3 /2=0.5+0.31+1.4/2=1.51;取 Uj=6.3kVIj=Sj/(1.7326.3)=100/1.732X6.3=9.16(kA)Id2=Ij/ X* 刀 d2=9.16/1.51=6.066(kA)Ichd2=1.52ld2=1.52X 6.066=9.22(kA)ichd2=2.55Id2=2.55X6.066=15.47(kA)Sd2=Sj/ X* 刀 d2=100

23、/1.51=66.23(MV A) d3点短路时:总电抗值 X*Ed3= X*1+ X*2 + X*3 /2+ X*4=0.5+0.31+1.4/2+5.625=7.135取 Uj=0.4kVIj=Sj/(1.732X0.4)=100/1.732X0.4=144.3(kA);Id3=Ij/ X* 刀 d3=144.3/7.135=20.224(kA)Ichd3=1.09ld3=1.09 X 20.224=22.04(kA)ichd3=1.84Id3=1.84X20.224=37.21(kA)2 、本文介绍的方法计算各元件的电抗值计算如下 :系统电抗值: X*1=100/200=0.535kV 架空线路电抗值:X*2=10 X 3%=0.335kV 变压器 B1 电抗值 : X*3=7/5=1.46kV 变压