短路电流分类.docx

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短路电流分类

短路电流分类

三相系统中发生的短路有4种基本类型：

三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。

其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。

在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。

在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。

发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。

在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。

它有多种分量，其计算需采用电子计算机。

在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。

它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路

短路电流相关示意图

时机械应力的动稳定性。

短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。

它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。

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.

编辑本段计算条件

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3~35KV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大.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,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.

3.短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断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.

编辑本段简化计算法

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,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?

下面介绍一种“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.

在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.

1.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（Ω）

其中系统短路容量Sd和计算点电抗x是关键.

2.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

短路电流相关书籍

（相对于基准量的比值）,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）.

（1）基准

基准容量Sjz=100MVA

基准电压UJZ规定为8级.230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23KV

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

（2）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200MVA时,其标么值容量

S*=200/100=2.

电压标么值U*=U/UJZ;电流标么值I*=I/IJZ

3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/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*√1+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=2.55Id（KA）

当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=1.84Id（KA）

掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?

例如:

区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,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.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流;设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.

下面介绍一种“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.

编辑本段口诀式简化算法

1系统电抗的计算

系统电抗，百兆为一。

容量增减，电抗反比。

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*=100/100＝1

当系统容量为200MVA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/∞＝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-VAC12KV2000A额定分断电流为40KA。

则可认为系统

短路电流相关示意图

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；10KV{6KV},4.5除变压器容量。

例：

一台35KV3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875

一台10KV1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813

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=6KVI=0.3KA额定电抗X=4%。

额定容量S=1.73*6*0.3=3.12MVA.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30％

电缆：

按架空线再乘0.2。

例：

10KV6KM架空线。

架空线路电抗X*=6/3=2

10KV0.2KM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*∑=2,则短路点的短路容量

Sd=100/2=50MVA。

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*∑=2,短路点电压等级为6KV,

则短路点的短路电流Id=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=1.8Id

1000KVA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Ic=1.5Id,＝1.5*4.6＝7.36KA,冲击电流峰值ic=2.5Id=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

ANSI/IEEE标准短路电流计算相关标准：

以ANSI/IEEE和UL标准为依据进行短路电流计算大致有如下标准：

短路电流相关示意图

标准

名称

IEEEC37.04

IEEEC37.04f

IEEEC37.04g

IEEEC37.04h

IEEEC37.04i

IEEEC37.04

对称电流的交流高压回路断路器恒定结构标准和附录

IEEEC37.010

IEEEC37.010b

IEEEC37.010e

IEEEC37.010

交流高压回路断路器在对称电流基础上的应用指南和附录

IEEEC37.013

交流高压发电机回路断路器在对称电流基础上的额定值标准

IEEEC37.20.1

金属闭合低压电力断路器开关盒标准

IEEEStd399

电力系统分析—棕皮书

IEEEStd141

工网电力配电系统的红皮书

IEEEStd242

IEEE推荐的商业电力系统工业配置和保护实例的黄皮书

UL489_9

浇铸型回路断路器、浇铸型开关和回路断路器外壳的安全标准

短路电流相关示意图

编辑本段短路电流的危害及防范措施

1、电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。

短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。

短路电流的限制措施为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。

2、防范措施

一是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。

二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。

三是在变电站安装避雷针，在变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。

四是保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。

五是带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。

六是加强治理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。

七是及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。

八是在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。

九是电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。

线路施工，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。

要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。