短路电流计算(短路电流的简单计算)

介绍了短路电流的简易计算方法，并给出了简易计算的应用实例。

1 .简介

工业供配电系统的安全运行非常重要。当供配电系统发生短路故障时，系统必须能够及时准确地切断故障线路，以限制故障范围的进一步扩大。断路器作为切除短路故障的执行元件，其自身动作的安全性不容忽视。

断路器必须具有一定的分断能力，其额定短路分断能力不能低于故障线路的短路电流。短路电流的大小无法从实际运行中测得，只能通过计算得到。

然而，短路电流的计算通常采用标准电抗法和短路功率法，这些方法比较复杂，一般电力运行人员不容易完全掌握。因此，这里介绍一种简单的短路电流计算方法。

2.短路电流的简单计算方法

短路电流的简单计算步骤分为四步:第一步画出已知供配电系统的等效电路图，计算短路点前各供电元件的相对电抗值；步骤二，计算短路点前的总相对电抗值；步骤3，计算短路点的短路容量和短路电流；第四步，计算短路冲击电流。

2.1相对电抗值的简单计算

2.1.1简单计算系统电抗

当容量为100MVA时，系统的电抗可以基于大约等于1的电抗。系统电抗与容量成反比，即当系统容量大于100MVA时，电抗减小；当系统容量小于100MVA时，电抗增加。例如，当系统容量为200MVA时，电抗可视为0.5；当系统容量为50MVA时，电抗可视为2。对于工业企业，系统的电抗可视为0。

2.1.2变压器电抗的简单计算

变压器的电抗与变压器初级侧的电压水平有关，如下所示:

对于10kV(含6kV)变压器，4.5除以容量约等于其电抗。例如，10kV、1000kVA(1.0MVA)变压器的电抗约为4.5/1.0 = 4.5。

对于35kV变压器，容量除以7约等于其电抗。例如，35kV、4000kVA(4.0MVA)变压器的电抗约为7/4 = 1.75。

对于110kV变压器，容量除以10.5约等于其电抗。比如110kV和10000kVA(10.0MVA)的变压器，电抗约为10.5/10.0 = 1.05。

2.1.3电抗器电抗的简单计算

电抗的计算方法是将电抗器的相对额定值(%)除以容量，再乘以0.9。比如一个10kV，500A(0.5kA)，4%的电抗器，容量为1.73100.5=8.65MVA，电抗为4/8.650.9≈0.42。

2 . 1 . 4空线路和电缆电抗的简单计算

空线路和电缆的电抗与电压等级和线路长度有关。详情如下:

一条6kV架空空线路的电抗大约等于线路的公里数。例如，一条6kv、2km架空空线路的电抗约为2。

10kV架空空线路的电抗约为线路公里的1/3。例如，一条10kV、6km架空空线路的电抗约为2。

35kV电压的架空空线路电抗约为线路公里的3%。比如35kV，100km架空空线路的电抗约为3。

110kV架空空线路电抗约为线路公里的3‰。110kV，600km架空空线路的电抗约为1.8。

对于不同电压等级的电缆线路，可先按框架空线路计算电抗，再取20%。例如，10kV和6km电缆线路的电抗约为220% = 0.4。

2.2总相对电抗值的计算

短路点前所有电源元件的相对电抗值之和(按串并联关系)就是短路点前的总相对电抗值。

2.3简单信息源网络短路容量和短路电流的计算

用100除以总相对电抗值，即为短路点的短路容量。短路点的短路电流与线路的电压水平有关，如下所示:

0.4kV线路，除以140，总相对电抗约为短路电流。

对于6kV线路，总相对电抗值除以9.2约为短路电流。

10kV线路，除以5.5，总相对电抗值约为短路电流。

对于35kV线路，总相对电抗除以1.6约为短路电流。

对于110kV线路，总相对电抗除以0.5大约就是短路电流。

2.4短路冲击电流的简单计算

短路电流经常被用作检查电气设备和母线的重要数据。包括三相短路冲击电流的最大值和三相短路冲击电流的峰值。

三相短路冲击电流的最大值约为短路电流的1.5倍。

三相短路冲击电流的峰值约为短路电流的2.5倍。

3.短路电流的简单计算及应用实例

3.1供配电系统如图3.1.1所示。试计算短路点d的短路电流。

图3.1.1供配电系统示意图

图3.1.2等效电路图

(1)供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示。计算各电源元件的相对电抗，并在等效电路图中标出。

系统:容量SXT =∞，x * 1 = 0。

Frame 空 line: x * 2 = 503‰ = 0.15。

变压器:x * 3 = x * 4 = 10.520 ≈ 0.53。

电抗器:x * 5 = 4 (1.7360.3) 0.9 ≈ 1.16。

(2)计算短路点D前的总相对电抗值:

X*∑=X*1+ X*2+ X*32+ X*5≈1.58。

(3)计算短路点D的短路容量和短路电流:

Sd=1001.58≈63.29MVA .

id = 9 . 21 . 58≈5.82千安.

(4)计算短路冲击电流:

Ich=1.5 Id=1.55.82=8.73kA .

ich=2.5 Id=2.55.82=14.55kA .

通过标准值计算方法计算的结果分别是SD = 63.2 MVA，ID = 5.8 KA，ICH = 8.8 KA和ICH = 14.8 KA。以上简单计算结果与之接近。

3.2装置的供配电系统如图3.2.1所示。尝试分别计算短路点d1、d2和d3的短路电流。

图3.2.1供配电系统示意图

图3.2.2等效电路图

(1)供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示。计算各电源元件的相对电抗，并在等效电路图中标出。

系统:容量SXT =∞，x * 1 = 0。

Frame 空 line: x * 2 = 103 ℅ = 0.3

变形金刚:x * 3 = 74 = 1.75，x * 5 = 4.51 = 4.5，x * 7 = 4.51.25 = 3.6。

电缆:x * 4 = x * 6 = 1320 ℅≈ 0.07。

(2)、(3)、(4)、(5)短路点d1、d2、d3的总相对电抗、短路容量、短路电流、短路冲击电流计算如下:

读者可以计算并比较标准值计算方法计算的结果。

4.结论

在选择供配电系统的电气元件时，应按短路电流校核其在短路状态下的稳定性。同时，在设计继电保护装置和选择电抗器限制短路电流时，也应计算短路电流。了解和掌握短路电流的简单计算方法，可以达到事半功倍的效果，对每个电气操作人员的实际工作也有非常重要的指导作用。