短路电流计算

第一章短路电流计1、短路计算的目的、规定与步骤1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中短路电流计算是其中的一个重要环节其计算的目的主要有以下几方面：在选择电气主接线时为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。在选择电气设备时为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值计算短路后较长时间短路电流有效值用以校验设备的热稳定计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。1.2短路计算的一般规定(1)计算的基本情况1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行。2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。4）所有电源的电动势相位角相等。5）考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。(2)接线方式

SSUI(3)计算短路电流时所用的接线方式是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。1.3计算步骤(1)画等值网络图。1）首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。2）选取基准容量和基准电压（一般取各级电压的倍3）将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。4）绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。(2)选择计算短路点。(3)化简等值网络：为计算不同短路点的短值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络求出各电源与短路点之间的总电抗的标幺值X*。(4)求计算无限大容量系统三相短路电流周分量有效值的标幺值

I

(3)*

。(5)计算三相短路电流周期分量有效值和三相短路容量

。2参数计算及短路点的确定基准值的选取：

d

2.1变压器参数的计算(1)主变压器参数计算由表查明可知：

12

U%U%1323

6.5

NUU%%%)12

0.5*（18+10.5-6.5）=11

11U%U%%)U%0.5(U%电抗标幺值为：US11100X*1D100S100N

0.5*（10.5+6.5-18=-0.50.5*（18+6.5-10.5=7X*2

US-1002D-0.0067100S10075NX

*3

USD0.0933S(2)站用变压器参数计算由表查明：

SKVMVN

*

U4100**100S100(3)系统等值电抗架空线：

L

0.4018*7228.9296所以：

L

L

U

0.50.10942C2.2、短路点的确定此变电站设计中电压等级有四个在选择的短路点中其中110KV进线处短路与变压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。依据本变电站选定的主接线方式备参数和短路点选择络等值图如下：

图3系统等值网络图2.3、各短路点短路电流计算(1)短路点d-1的短路计算(110KV母线)网络简化如图所示：图4d-1点短路等值图

*

X

*

I

(3)*

*

0.1094

I

U

0.502I(3)I(3)*I9.1410.5024.5888d

100dX*0.1094

i

2.55I

(3)

KkdKkdI

I(3)KA(2)短路点d-2的短路电流计算35KV母线)简化网络如图所示：图5d-2点路等值图

*

*X*X*)//(X*X*L1

)0.1094-0.0067)//(0.14670.1794I(3)*5.5741X*SSX*100I3cI(3)I(3)*5.5741KAdI1.51Ish

k

8.6978iIsh

k

2.5522.1796(3)短路点d-3的短路电流计算10KV母线)网络简化如图所示：

dd图6d-3点路等值图

*

*X*X*)//(X*X*L1

)0.1094(0.14670.0933)I

(3)*K

X

*

4.3592S

k

Sd435.9198X*100I5.4985310.5cI

(3)

(3)*

4.3592di2.55I23.9691shkI1.51Ish

(3)k

1.5130.6343

(4)短路点d-4的短路电流计算380V母线)网络简化如图所示：图7d-4点路等值图

*

*

0.2294

d*IId*III

(3)*K

X

*

0.1215100I144.33753cS

k

S100d12.1515MVAX*8.2294I

I

(3)*

144.337517.5392KAdi2.55Ish

k

2.5544.7251KAII(3)1.5117.5932shk计算结果如表显示短路点编号

基值电压kVC

基值电流I(kA)

支路名称

总电抗标幺值X

短路电流周期分量短电流周有效值的期量有效标幺值(3)值（(3)*

短路电流冲击值ish（）

全电流有效值I(KA)

短路容量S(3)KK

22公式

S

1X*

I(3)*k

2.55

I

K

1.51

I

(3)K

SX

*d-1

115

0.502

110kv0.1094

9.141

4.5888

11.70144

6.9291

914.08d-2d-3

3710.5

1.56045.4985

35kv10kv

0.17940.2294

5.37344.3591

8.697823.9691

22.179461.1211

13.133736.1933

537.34435.91d-4

0.4

144.33750.38kv8.22940.121517.539244.725126.4843

12.15第二章设备选或校验计算1断路器的选择和校验1.1、断路

1、110KV母线侧断路器的选择及校验110KV母线侧断路器中包110KV变侧断路器母联断路器110KV双母分段断路器。1)电压：

110KV

，

U

N

KV，所以

N

。2)电流26得知110KV母线侧回路持续工作流

I

.max

220.4

，I

g.max

AI

，因此选择型号为6/1250校验：

的断路器，参数见表。3)开断电流：

I

dt

KA

，符合。4)动稳定：

ish

KAmax

，符合。5)热稳定：

(I

''2

I

2tk/2

I2)ttk

2

2t15.82998.56ttQQt

综上校验，所选型号为

6/1250

的断路器符合要求。1.2、110KV进线侧断路器的选择及校验110KV进线侧断路器是指本变到系统两回路的断路器。1)电压：

110KV

，

U

N

KV，所以U

U

N

。2)电流：查表可知110KV进线侧回路持续工作电流

I

g

A

，I

g

A

，因此选择型号为6/1250校验：

的断路器，参数见表。此断路器型号与110KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。1.3、110KV出线侧断路器的选择及校验110KV出线侧断路器是指本变到清溪、玉塘、滩岩出线回路的断路器。1)电压：

110KV

，

U

N

KV，所以U

U

N

。I

I2)电流：查表可知110KV出线侧回路持续工作电流185.25A1250，因此选择型号为g.max

g

185.25A

，6/1250校验：

的断路器，参数见表。此断路器型号与110KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。

(I1.4、35KV母线侧断路器的选择及校验35KV母线侧断路器包括35KV主变侧断路器和单母分段断路器。1)电压：

KV

，

U

N

35KV，所以

N

。2)电流：查表可知35KV母线侧回路持续工作电流

I

693

，I

g.max

693AI1000A

，因此选择型号为

/1000的断路器，参数见表。校验：3)开断电流：I

I

(3)k

KAI

24.8KA，符合。4)动稳定：i

sh

22.1794KAi

63，符合。5)热稳定：

''2

I

2tk

I)/12I2ttshkkktk/2tksh

689.9763KA

It22460.16KA2ttt综上校验，所选型号为

35/1000

的断路器符合要求。1.5、35KV出线侧断路器的选择及校验35KV出线侧断路器是指本变经35KV母线到清溪赤岩变外塘变回路的断路器。1)电压：

KV

，

U

N

35KV，所以

N

。2)电流：查表26可得知35KV出线侧回路持续工作电流

I

.max

，I

g

A

，因此选择型号为

35/1000校验：

的断路器，参数见表。此断路器型号与35KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。1.6、10KV母线侧断路器的选择及校验10KV母线侧断路器包括10KV主变侧断路器和单母分段断路器。1)电压：

KV，所以Ng

N

。2)电流：查表26可得知10KV母线侧回路持续工作电流

I

.max

A

，I

g.max

2423A

，因此选择型号为10/3000校验：

的断路器，参数见表。3)开断电流:I

I

(3)k

23.9691I

kd

KA，符合。4)动稳定：i

sh

61.1211i

ax

.，符合。5)热稳定：QI"2I2I)/12It36.19335239.8198kktk/tkshI2t43.37499.562tt综上校验，所选型号为

10/3000

的断路器符合要求。1.7、10KV出线侧断路器的选择及校验10KV出线侧断路器是指本变经10KV母线到医院工厂等各负荷出线回路

的断路器。1)电压：

KV，N

，所以

N

。2)电流：查表26可得知10KV出线侧回路持续工作电流

I

340

，I

g.max

A

，因此选择型号为

的断路器，参数见表。校验：3)开断电流:I

I

(3)k

23.9691I

kd

KA，符合。4)动稳定i

sh

i

130，符合。5)热稳定：QI"2I2I)/12It36.19335239.8198kktk/tkshI2t43.37499.562tt综上校验，所选型号为

的断路器符合要求。2隔离开关的选择和校验2.1、110KV母线侧隔离开关的选择及校验110KV母线侧隔离开关中包括主变侧隔离开关110KV母联隔离开关和110KV双母分段隔离开关。1)电压：

110KV，110KV，所以Ng

N

。2)电流26得知110KV母线侧回路持续工作电

I

.max

220.4

，

I

g.max

AI

此选择型号为

110/5的隔离开关，参数见表。校验：3)动稳定i

sh

.70144KAi

ax

50KA，符合。4)热稳定：Q(II2)/1226.92912kktk/2tkshI21024KA2ttt综上校验，所选型号为

110/5

的隔离开关符合要求。2.2、110KV进线侧隔离开关的选择及校验110KV进线侧隔离开关是指本变到系统两回路的隔离开关。1)电压：

110KV，KV，所以UNg

N

。2)电流26可得知110KV进线侧回路持续工作电流

I

g

A

，I

g

AI

此选择型号为

110/5的隔离开关，参数见表。校验：此隔离开关型号与110KV母线侧隔离开关型号一样，故这里不做重复检验。2.3、110KV出线侧隔离开关的选择及校验110KV出线侧隔离开关是指本变到清溪、玉塘、滩岩出线回路的隔离开关。1)电压：

110KV

，

U

N

KV，所以U

U

N

。

2)电流26得110KV出侧回路持续工作电流

I

185.25

，I

g.max

AIA

，因此选择型号为110/600CJ校验：

的隔离开关，参数见表。此隔离开关型号与110KV母线侧隔离开关型号一样，故这里不做重复检验。2.4、35KV母线侧隔离开关的选择及校验35KV母线侧隔离开关包括35KV主变侧隔离开关35KV单母分段隔离开关。1)电压：

KV，KV，所以N

N

。2)电流：查表26可得知35KV母线侧回路持续工作电流

I

，I

g.max

693AI1000A

，因此选择型号为

35

的隔离开关，参数见表。校验：3)动稳定i

sh

22.1794

i

ax

80KA

，符合。4)热稳定：Q(II2I)/12I213.13372689.9763kk/2I2t2tt综上校验，所选型号为

35

的隔离开关符合要求。2.5、35KV出线侧隔离开关的选择及校验35KV出线侧隔离开关是指本变经35KV母线到清溪赤岩变外塘变回路的

隔离开关。1)电压：

KV，KVN

，所以

N

。2)电流：查表26可得知35KV出线侧回路持续工作电流

I

.max

，I

g

AI

，因此选择型号为

35

的隔离开关，参数见表。校验：3)动稳定i

sh

22.1794

i

ax

，符合。4)热稳定：Q(Ikk

I

2/12I2t13.13372689.9763KA/2sh

It

t

t

t综上校验，所选型号为

600

的隔离开关符合要求。2.6、10KV母线侧隔离开关的选择及校验10KV母线侧隔离开关包括10KV主变侧隔离开关10KV单母分段隔离开关。1)电压：

KV

，

U

N

KV，所以U

N

。2)电流：查表26可得知10KV母线侧回路持续工作电流

I

g

，I

g.max

2423A

因此选择型号为

GN2/3000

的隔离开关，参数见表。校验：

3)动稳定：i

sh

KA

i

100，符合。4)热稳定：QI"2I2I)/12It36.19335239.8198kktk/tkshIt7019600ttt综上校验，所选型号为

GN2/3000

的隔离开关符合要求。2.7、10KV出线侧隔离开关的选择及校验10KV出线侧隔离开关是指本变经10KV母线到医院工厂等各负荷出线回路的隔离开关。1)电压：

KV，所以Ng

N

。2)电流：查表26可得知10KV母线侧回路持续工作电流

I

340

，I

g.max

A

此选择型号为

GN2/3000

的隔离开关，参数见表。校验：3)动稳定i

sh

44.7251KA

i

ax

KA，符合。4)热稳定：QIkk

I

I)/12It26.48432KA2/2sh

It

t

t

t

gngn1nes1n2k1ntkgngn1nes1n2k1ntk22t2k1ntgngn1n综上校验，所选型号为

/1000

的隔离开关符合要求。3电流互感器的选择及校验（1）110kV进线电流互感器的选择及校验选择LB-110/2

600/5电压：为U=110KV，U=110KV，所以U=U电流：查表得：I=0.3705KA＝，×600=1200A，所以I<I动稳定：为2IK=2×600)×75=127279A=127.279KA，=11.70144kA,所以i<2IK热稳定：Q≤(IK)由断路器校验时已算出Q=192.05(IK)=［(2×0.6)75］=8100所以Q<(IK（2）110kV出线侧电流互感器的选择及校验选择LB-110/2电压：为U=110KV，U=110KV，所以U=U电流：查表得：I=0.1853KA＝185.25A故I<I此互感器型号与110KV进线侧互感器型号一样，故这里不做重复检验。（3)110kV母线侧电流互感器的选择及校验选择LB-110/2600/5

gngn1ngngn1nes1nkmtk22t2kgngn1ngngn1nes1nkmtk22t2k1ntgngn1nes1neskmtk22t电压：为U=110KV，U=110KV，所以U=U电流：查表得：I=0.2204KA＝故I<I此互感器型号与110KV进线侧互感器型号一样，故这里不做重复检验。（4)35kV出线侧电流互感器的选择及校验选择LCWD1-35/400/5型电压：为U=35kV

，U=35kV，所以U=U电流：查表得：I=0.3105KA310.5A而I=400A

，所以I<I动稳定：因为2IK=2×75=106066A=106.066kAi=22.1794kA,所以i<2IK热稳定：Q≤(IK由断路器校验时已算出Q=689.9763(IK)=(0.475)=900所以Q<(IK（5）35kV变压器侧及母线侧电流互感器的选择及校验选择LCWD1-35/800/5型电压：为U=35kV

，U=35kV，所以U=U电流：查表得：I=0.693KA＝693A，而I=800A，所以I<I动稳定：因为2IK=22.5×56=158392A=158.392kA，=22.1794kA,所以i<2K热稳定：Q≤(IK由断路器校验时已算出Q=689.9763(IK)=(0.856)=2007.04

2k1ntgngn1nes1nk1ntk22mt2kes22mt2k1ntgngn1nes1nk1ntk22mt2kes22mtkgngn1neseses2kmtk22t所以Q<(IK（6）10kV出线侧电流互感器的选择及校验初步选择LA-10/400/5型电压：为U=10kV

，U=10kV，所以U=U电流：查表得：I=0.34KA340A，而I=400A

，所以I<I动稳定：2K=×400135=763675A=76.3675kA所以i<2IK

,i=61.1211kA热稳定：Q≤(IK)

2由断路器校验时已算出Q=2557.3249(IK)=(0.475)=900Q>(ImKt)，不满足热稳定要求，另选择LA-10/800/5动稳定：2K=×800135=152735A=152.735kA>i=42.7kA，满足要求；热稳定：(IK)=(0.8×75)=3600>Q，满足热稳定要求。（7）变压器10kV侧及母线侧电流互感器的选择及校验选电流互感器型号为LAJ-10/3000/5型电压：为U=10kV

，U=10kV，所以U=U电流：查表得：I=2.423KA2423A，而I，所以I<I动稳定：2K=2×90=381.838kAi=42.7kA所以i<2IK热稳定：Q≤(IK由断路器校验时已算出Q=5239.8198(IK)=(3×50)=22500

kmt1n11nkmt1n11n2n1n1n1n2n11n22nD所以Q<(IK)24电压互感器的选择及校验（1）110KV母线电压互感器的选择1）一次电压U：1.1U>U>0.9U2）二次电压U：U=1003）准确等级：1级选择JCC－型（2）35KV母线电压互感器的选择1）一次电压U：1.1U>U>0.9U2）二次电压U：U=1003）准确等级：1级选择JDJJ－35型(3)10KV电压互感器的选择1）一次电压U：1.1Un>U>0.9U2）二次电压Un：=1003）准确等级：1级选择JDZ－10型5高压熔断器的选择及校验（1)35KV选熔断器RW10-35型

U=110kVU=35kVU1=10kV

U=110kVU=110kVUn=10kV校验：35KV母线短路容量S″＝537.34MVA＜＝2000MVA

Dal0Dal0al开断电流I=85kA>I=13.1337kA满足要求；（2)10KV选熔断器RN2-10/0.5型校验:10KV母线短路容量″＝435.91MVA＜＝1000MVA开断电流I=50kA>I=36.1933kA满足要求。6母线选择及校验（1）110kV母线的选择及校验110kV及以上高压配电装置，一般采用软导线。按经济电流密度选择母线截面：查表5得，I=0.2204kA=220.4A取T=5000h/a可得经济电流密度J=1.08A/mm2则母线经济截面为Sj=I/J=220.4/1.08=204.07.mm2选LGJ-240型取环境温

表综合校正系数K=0.88长期允许载流量I=610AI=KI=0.88×610=536.8A所以I<I电晕电压校验：110kV所选型号截面和直径大于LGJ-70/热稳定校验：

,不用进行电晕校验

22minal22222minal222母线正常运行最高温度C,则正常运行时导体温度：0al

IgIal

41

查表得，C=99,校验断路器可知，短路电流热效Q192.05[(KA)2则母线最小截面

为：Qmin

K

192.05mm

)mm

)满足热稳定。动稳定校验：软导体不必进行动稳定校验（2）35kV母线的选择及校验按经济电流密度选择：35KV最大持续工作电流查表得，=0.693KA=693A按Tmax=4500h/a，可得经济电流密度J=0.78A/mm2则母线经济截面为：S=Ig.max/J=693/0.78=888.46mm2选用(100×型单条矩形铝母线，平放时长期允许载流量为I=1542A，集肤效应系数K取环境温

，查表，取综合校正系数，则实际允许载流量为I=1542×=1356.96>I可满足长期发热要求。热稳定校验：母线正常运行最高温度则正常运行时导体温度：0al

IgmaxIl

44

查表得校验断路器可知路电流周期分Q)pk

minPa62minPa62则母线最小截面

为：

min

KKf689.9763

277.4853(

)

)满足热