短路计算电流

4.1短路电流的计算4.1.1短路计算的方法进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算出电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名）和标幺制法（又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名）。4.1.2本设计采用标幺制法进行短路计算1．标幺制法计算步骤和方法(1)绘计算电路图，选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入的所以电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。(2)设定基准容量dS和基准电压dU，计算短路点基准电流dI。一般设dS=100MVA，设dU=cU（短路计算电压）。短路基准电流按下式计算：3dddSIU(4-1)(3)计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值。一般只计算电抗。电力系统的电抗标幺值*dsocSXS(4-2)式中ocS——电力系统出口断路器的断流容量（单位为MVA）。电力线路的电抗标幺值02dWLcSXXlU(4-3)式中cU——线路所在电网的短路计算电压（单位为kV）。电力变压器的电抗标幺值*%100kdTNUSXS(4-4)式中%kU——变压器的短路电压（阻抗电压）百分值；NS——变压器的额定容量（单位为kVA,计算时化为与dS同单位）。(4)绘短路回路等效电路，并计算总阻抗。用标幺制法进行短路计算时，无论有几个短路计算点，其短路等效电路只有一个。(5)计算短路电流。分别对短路计算点计算其各种短路电流：三相短路电流周期分量(3)kI、短路次暂态短路电流(3)I、短路稳态电流(3)I、短路冲击电流(3)shi及短路后第一个周期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值）(3)shI。(3)*dkIIX(4-5)在无限大容量系统中，存在下列关系：(3)I=(3)I=(3)kI(4-6)高压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：(3)shi=2.55(3)I(4-7)(3)shI=1.51(3)I(4-8)低压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：(3)shi=1.84(3)I(4-9)(3)shI=1.09(3)I(4-10)(6)计算短路容量(3)dkSSX(4-11)~∞系统500MVALGJ-150,8kmS9-80010.5kV0.4kVk1k2(1)(2)(3)(4)图4-1并列运行时短路计算电路2.两台变压器并列运行时(1)根据原始资料及所设计方案，绘制计算电路，选择短路计算点，如图4-1所示。(2)确定短路计算基准值设定基准容量dS和基准电压dU，计算短路点基准电流dI,设dS=100MVA，dU=cU，即高压侧1dU=10.5kV,低压侧2dU=0.4kV,则11100MVA5.5kA3310.5kVdddSIU(4-12)22100MVA144kA330.4kVdddSIU(4-13)(3)计算短路电路中各元件的电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值*1100MVA0.2500MVAdocSXS(4-14)式中ocS——电力系统出口断路器的断流容量2）架空线路的电抗标幺值，查得LGJ-150的单位电抗00.36/xkm，而线路长8km,故*22100MVA0.3682.6(10.5kV)X(4-15)3）电力变压器的电抗标幺值，查附录表5-1得S9-800的短路电压%kU=4.5，故6.58001001005.43MAVX(4-16)6.534XX(4-17)(4)绘制等效电路图，如图4-2所示：22.6k1k2k310.26.536.54图4-2并列运行时短路等效电路图(5)求k1点（10.5kV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值***1210.22.62.8kXXX(4-18)2）三相短路电流周期分量有效值(3)11*15.5kA1.96kA2.8dkkIIX(4-19)3）三相短路次暂态电流和稳态电流(3)I=(3)I=(3)1kI=1.96kA(4-20)4）三相短路冲击电流(3)shi=2.55(3)I=2.55×1.96kA=5.0kA(4-21)5）第一个周期短路全电流有效值(3)shI=1.51(3)I=1.51×1.96kA=2.96kA(4-22)6）三相短路容量(3)1100MVA35.7MVA2.8dkkSSX(4-23)（6）求k2点（0.4kV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值(4-24)2）三相短路电流周期分量有效值(4-25)3）三相短路次暂态电流和稳态电流(3)I=(3)I=(3)2kI=25.7kA(4-26)4）三相短路冲击电流(3)shi=1.84(3)I=1.84×25.7kA=47.29kA(4-27)5）第一个周期短路全电流有效值(3)shI=1.09(3)I=1.09×25.7kA=28.01kA(4-28)6）三相短路容量(4-29)3.两台变压器分裂运行时(1)绘制计算电路，选择短路计算点，如图4-3所示。~∞系统500MVALGJ-150,8kmS9-80010.5kV0.4kVk1k2k3(1)(2)(3)(4)图4-3分裂运行时短路计算电路(2)基准值和短抗标幺值同并列运行时所算各值。(3)绘制等效电路图，如图4-4所示：22.6k1k2k310.235.645.6图4-4分裂运行时短路等效电路图(4)k1点的短路计算值同并列运行时k1点的计算值。(5)k2点（0.4kV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总阻抗标幺值(4-30)2)三相短路电流周期分量有效值KAXIIKdK14.174.8144)2(2)3(2(4-31)3)三相短路次暂态电流和稳态电流KAIIIK14.17)3(2)3()3(''(4-32)4)三相短路冲击电流KAIish53.3114.1784.184.1)3(''3(4-33)5)第一个周期短路全电流有效值KAIIsh68.1814.1709.109.1)3('')3((4-34)6)三相短路容量MVAMVAXSSKdK90.114.8100*)2()3((4-35)(6)k3点的短路计算值同k2点的计算值。4.短路电流计算结果短路电流计算结果见表4-1、表4-2：表4-1并列运行时短路电流计算结果表4-2分列运行时短路电流计算结果比较变压器并列和分裂运行两种情况下的短路计算，可得出分裂运行时的低压侧短路电流较并列运行时有明显减小，因此，为降低短路电流水平，所设计变电站通常情况下应分裂运行。4.2变电站一次设备的选择与校验正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVA(3)kI''(3)I(3)I(3)shi(3)shI(3)kSK11.961.961.965.02.9635.7K225.725.725.747.2928.0117.86短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVA(3)kI''(3)I(3)I(3)shi(3)shI(3)kSK11.961.961.965.02.9635.7K217.1417.1417.1431.5318.6811.90K317.1417.1417.1431.5318.6811.90济运行的需要。4.2.1一次设备选择与校验的条件为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：(1)按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。(2)按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。(3)考虑电气设备运行的环境条件和温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4.2.2按正常工作条件选择1.按工作电压选择设备的额定电压NeU不应小于所在线路的额定电压NU，即NeNUU(4-36)2.按工作电流选择设备的额定电流NeI不应小于所在电路的计算电流30I，即30.IIeN(4-37)3.按断流能力选择设备的额定开断电流ocI或断流容量ocS不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值kI或短路容量kS，即ockII(4-38)或ockSS(4-39)4.2.3按短路条件校验短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。1.隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验(1)动稳定校验条件(3)maxshii(4-40)或(3)maxshII(4-41)式中maxi、maxI——开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为kA）；(3)shi、(3)shI——开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA）。(2)热稳定校验条件2(3)2timaItIt(4-42)式中tI——开关的热稳定电流有效值（单位为kA）；t——开关的热稳定试验时间（单位为s）；(3)I——开关所在处的三相短路稳态电流（单位为kA）；imat——短路发热假想时间（单位为s）。2.电流互感器的短路稳定度校验(1)动稳定校验条件(3)maxshii(4-43)或3(3)1210esNshKIi(4-44)式中maxi——电流互感器的动稳定电流（单位为kA）；esK——电流互感器的动稳定倍数（对1NI）；1NI——电流互感器的额定一次电流（单位为A）。热稳定校验条件(3)imattIIt(4-45)或(3)1imatNtKIIt(4-46)式中tI——电流互感器的热稳定电流（单位为kA）；t——电流互感器的热稳定试验时间，一般取1s；tK——电流互感器的热稳定倍数（对1NI）。4.2.410kV侧一次设备的选择校验4-310kV侧一次设备的选择校验选择交验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数NUNI(3)kI(3)shi(3)2imaIt数据10kV46.2A1.96kA5.0kA7.31.91.962一次额定参数eNUeNIocImaxi2tIt设备型号参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA5122162高压隔离开关2001068GN10kV200A—25.5kA5005102高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA——电压互感器JDJ-1010/0.1kV————电压互感器JDZJ-10310/310.310.kV————电流互感器LQJ-1010kV100/5A—户外隔离开关GW4-12/40012kV400A—25kA50051024.2.5380V侧一次设备的选择校验选择交验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数NU30I(3)kI(3)shi(3)2imaIt数据380V总1960A17.1kA31.46kA228.50.7568一次设备型号参数额定参数NUNIocImaxi2tIt低压断路器DW15-2500380V2500A60kA低压断路器DZ20J-1000DZ20J-1250380V1000A1250A(大于