低压配电系统短路电流计算

低压配电系统短路电流计算说明中冶京诚工程技术有限公司电气工程技术所

2004年7月低压配电系统短路电流计算在设计低压配电系统时，需要进行短路电流计算，以选择低压电器、校验其稳定性及确定保护方案等。目前，钢铁企业电力设计手册上虽有此内容，但不够详细，特别是单相短路计算，很不具体。现从实用角度出发，编写此资料，目的是使设计者在具体工程中能很快地计算出各点的短路电流值。假定三相电源和网络元件阻抗都是对称的，因此三相短路是对称的短路，元件的阻抗是指元件的相阻抗，即正序阻抗。但是单相短路是不对称的短路，在TN系统中，发生单相接地短路时，短路电流从相线流出，经保护中性线（TN-C中的PEN线）或保护线（TN-S中的PE线）流回，遇到的是相线与保护线间的阻抗，这一阻抗过去叫相零阻抗，即从相线流出，零线流回，如今1N系统叫保护线，故引入了相保阻抗这一概念。本资料中列出了高压系统、配电变压器、低压主母线，配电线路的相阻抗及相保阻抗。相阻抗供计算三相短路电流用，相保阻抗供计算单相短路电流用。应该说明，单相接地短路的短路电流除经由PE或PEN线流回外，尚有一部分经接地的其它金属构架回流，但后者难以计算，故本资料中全部按经由保护线流回计算。关于相线与中性线（N线）的单相短路，在TN-C系统，与单相接地短路一样，因PE与N是合一的，而在TN-S系统短路电流经中性线流回，阻抗应略有不同，在中性线与保护线截面相同的情况下，可仍用单相接地短路时的阻抗值，如中性线与保护线的截面不同，则仅更换其电阻值即可。一般工程上只要计算单相接地短路（如碰壳故障）电流值，因这种故障和相线与中性线短路故障相比，其机率要高得多。计算中遵循下列规定：.计算三相短路电流时，计算相电压取230V,计算单相短路电流时，取220V。.计算三相短路电流时，导体计算温度取为十20C,计算单相短路电流的相保电阻时，对电缆及导线来说，计算温度提高，相应电阻值加大，取十20C时的1.5倍，母线则不需要提高计算温度，仍按十20℃考虑。一、高压系统阻抗（S-System）高压系统的阻抗可按下式计算：Z5=^7fX103机。Ss式中：Un—变压器低压侧线电压，0.4KVS$-变压器高压侧系统短路容量，MVA系统电阻Rs及系统电抗Xs可按下式计算：Rs=0.1XsXs=0.995Zs无论D,yiill及Y,接线的变压器，低压侧发生单相短路，零序电流均不能在三相三线制、且该变压器中性点乂不接地的高压系统中流通，而只能经低压侧中性点完成回路。从低压侧短路点往电源看，高低压侧正（负）序阻抗是串联的，而高低压侧零序阻抗则是并联的。并联一个无穷大阻抗，就等效于串联一个零阻抗，故在计算相保阻抗时，不计高压系统的零序阻抗。乂由于短路点离发电机较远，可认为所有元件的负序阻抗等于正序阻抗，即相阻抗，因此高压系统的相保电阻及相保电抗可按下式计算：TOC\o"1-5"\h\z]2Rs&PS=+42）S+R（O）S）=3'"C]2Xsx（；＞ps=+x（2）s+x（o）s）=——〃q式中“A，R.S，H⑼s，X（“s，X⑶s，分别为系统的正序、负序、零序电阻及电抗。按上述公式计算出变压器高压侧在不同短路容量时的系统阻抗与相保阻抗值（归算到0.4KV侧）列于表lo请注意：”高压系统相保阻抗”一词，只为了采用阻抗相加的办法（串联）来计算低压侧单相短路电流而引入的抽象概念，实际上并不存在高压系统的相保回路。因而，如果试图仅用高压系统相保阻抗去除系统相电压来求取高压侧单相短路电流，那就错了！表1高压侧系统阻抗与相保阻抗值niQ短路容量Ss〃MVA1020305075100200300COZs16.008.005.333.202.131.600.800.530Rs1.590.800.530.320.210.160.080.050Xs15.927.965.303.182.121.590.800.530R八GPS1.060.530.350.210.140.110.050.030X钾s10.615.313.532.121.411.060.530.350二、配电变压器阻抗（T—Tiaiisfbmiei）变压器的每相正（负）序电阻及电抗可按下式计算：R尸"4x106S；X10"X%"JX]03S”Ux%=yjcuz%）2-（Mr%）2〃％=生_10S.式中：Rl变压器相电阻〃心Xt—变压器相电抗〃7a△Pd—变压器负载损耗KWSn—变压器额定容量KVAUz%-变压器阻抗电压百分数U%-变压器电阻电压百分数Ux%-变压器电抗电压百分数Un%-变压器低压侧额定线电压，为0.4KV变压器的零序电阻及电抗，对于D,yiill接线来说，可考虑等于其正（负）序电阻及电抗,但是Y,接线的变压器，需由制造厂通过测试提供。变压器的相保电阻及相保电抗可按下式计算:R剑=-(%"+R(2)7+R⑼7)X铲7=§(Xw+Xg〃・+X⑼丁)式中R1)T、R(2)T、R(O)T、X(1)T、X(2)T、X(O)T分别为变压器的正序、负序、零序电阻及电抗。S9(S9-M)系列变压器的阻抗值列于表2。由于没有取得Y冲。接线变压器零序阻抗的数据，故表2中列出的是S7系列变压器的数据，用括号表示，估计出入不会太大，可供参考。低质配电系统短路电流计眸低质配电系统短路电流计眸・・-303VVA-i—QQS9(«HOTA3M3502IXI丫Dtyn-113M3502IXIY-l3X2(125X10)41(125X10)1420.5AK3EO2(ONXoL+coeLxL)srl>」sZU4444cr/L-CE4L4KhK4献升就果蜘在机盥懒计算表称M见下此tUK配电系我坂络电搐计宜短路电流计算表格阴hn1*.华将花«电阳.电汕®<!»M•.」£，公电阳•电K®<!WCTARIKimyW>J»'U(.3¥HI)।r电a.At盟电<it4・di如kA■露宅电■修X石公K.kA阿3机，W屯lift妞>•电丸3蜃第南也电：q・iAMil：wit»n也荏.3945本s2E”电蠹.iAKXA«pX4P1LNfctyiyK.«c-NkLUp,TMiL<♦PVM»L:f:•tR©：R4p*2*9p*g5:y”Lci»IRachdxs-.2's1・xr6：-llfmMinnlOltx,W?4«X«„V1OX二朗6m.•0、士皿。加2x,时l.9P£«nloco外则[W'ta，aCKLu-.k-la"；:*:•yiochZ,fcr*S.5^0.10CSXO.SMK003X03soe11CC6O205X(aoaoc0.350：44212091”4.41K09184410(10.913441CCaGic(4.410：13073oca-i0.18150C2t£0356(61006M1069Caisex213do240.5K1dAU»111Q1M602Xi酒6115:6X3137㈤315cS9S1.K44.M四.(»322.X44404261664M420275SJ6；QV1d触1S31Q1M602Xi酒4仗山oca-i0.12W0C2t£0514S410M66Q512£a1084Z05d：©2。加W匕1N9C6541€12颂6£2540CG40S4.72M2662-1.6：78.7645住CC03472767£45kQV1H-1k»31Q1M602X1酒5。*叼配0NyO.22X09970Ci4收3017200086颂Manxu.wo:3。加W匕S213412712(310aH21.838015.14837ft»31&1Sseei.se1.1324.3115.45CC01S1S24311545c3tt-821X12719(31OOM21.8»：6攵电电现7CG：«0.100：27■1收02