变配电所短路电流的计算

1、10kV 变配电所短路电流的计算（二） 发布日期：2008-11-27 14:00:59 作者：杨蓉 师科峰 程开嘉 来 源：电气 & 智能建筑 杂 . 浏览次数： 0 文字大小：【大】【中】 【小】 1 变压器低压侧出线口的短路电流计算 经计算得知，各型变压器容量在 315kVA 以上，其电阻值仅占总阻抗的 4%5% 左右， 用变压器电抗代替总阻抗计算误差在 5% 内，这样略去电阻对短路电流的影响可简化短路 电流的计算。 1 ）变压器电抗的计算 式（ 1 ）中： Sbe 变压器额定容量（ MVA ）； Sj 变压器基准容量，取 100MVA ； 1 / 10 般常 Ud% 变压器短路阻抗百分

2、值， 可从相应容量的变压器产品样本及设计手册查得。 用变压器（油浸型、干式型）电抗计算 例：已知干式变压器额定容量为 500kVA ， Ud%=40, 规范容量 Sj=100MVA ，计算变 压器的电抗值。用式（ 1 ）计算： 2 ）用基准电计算，取 Sj=100MVA,Uj=0.4 则 3 ）系统短路容量取 35MVA ，10kV 出线开关遮断容量的短路电流计算： 例：已知系统短路容量为 350MVA 的电抗值为 0.286 ，电缆线路为 1km 的电抗值为 0. 068 ，变压器额定容量 500kVA 的电抗为 8.0 ，Ij=144.5kA 。用式（ 2 ）计算： 各类型变压器的低压侧出

3、线口短路电流计算见表 3 表 8 2 高压电器及电缆的热稳定校验 高压电器及电缆应能承受在短路电流持续时间内短路电流的热效应而不致损坏，则认为是 2 / 10 热稳定，且应满足低压配电设计规范第 4.2.2 条规定的热稳定校验公式进行校验 1 ）当短路持续时间大于 5s 时，绝缘导体的热稳定应按式（ 3）进行校验 式（ 3 ）中， S绝缘导体的线芯截面（ mm2 ）。 Id 短路电流周期分有效值即均方根值（ A ）； t 在已达到允许最高持续工作温度的绝缘导体内短路电流持续时间（ s）； K 热稳定系数 . 短路电流持续时间 t 与断路器的断开速度有关 （见表 9 ），当断路器的全断开时间小于

4、 0. 08s 时为高速， 0.080.12s 为中速， 大于 0.12s 为低速，当主保护为短路瞬动无延时保 护，其短路电流的持续时间 t 可由表 10 选定，当有延时保护装置时，则应为表中数据加 延迟时间。 热稳定系数 K 与电缆的绝缘方式有关，并可由表 11 表选定。 （ 2 ）热稳定短路电流计算 式（ 4 ）中， IR 为热稳定电流（ kA）. 由表（ 10 ）、表（11 ）可以确定热稳定系数及短路电流持续时间，可计算出各种规格电缆 线的热稳定电流。 根据式（ 4 ）计算出各种铜芯电缆线热稳定短路电流（见表 11 ）。 3 / 10 例：计算 16mm2 铜芯聚氯乙烯电缆主保护中速断路

5、器的热稳定电流 式（ 5 ）中， U变压器低压侧电压（ 400V ）； Z 热稳定阻抗（ m ）, 即在热稳定时的最小阻抗 . 计算出的不同规格电缆的热稳定阻抗见表 12 。 例：计算 16mm2 铜芯电缆中速断路器保护，聚氯乙烯电缆的热稳定阻抗为： 10-3=48.4 （ m ） 3 低压网络短路电流计算 3.1 短路回路元件阻抗的计算 在计算 220/380V 网络短路电流时， 变压器高压侧系统阻抗需要计入。 若已知高压侧系统 短路容量为 Ss，则变压器低压侧的高压系统阻抗可按式（ 6）、式（ 7）计算： 式（ 6 ）、式（ 7）中： Ue2 变压器低压侧标称电压 0.38kV 4 / 1

6、0 Up 系统平均电压 0.38 1.05=0.4kV 。 C 电压系数，计算三相短路电流取 1.05 。 Sds 变压器高压侧系统短路容量， MVA. 如果不知道系统电阻、电抗的确切值，可以认为 Rs=0.1Xs,Xs=0.995Zs 。系统容量为 其它值时，可用式（ 6）或式（ 7）计算结果（见表 13）。 3.2 系统阻抗归算到低压侧时的 Zs 、Rs、Xs 值 系统阻抗归算到低压侧时的 Zs 、Rs 、Xs 值见表 13 。 3.3 变压器的电阻及电抗的确定（见表 14 ） （ 1 ）变压器有效电阻的确定 变压器有效电阻可以从变压器的短路损耗计算： 式（ 8 ）中， Rb 变压器的有效

7、电阻（ m ）。 Pk变压器的短路损耗（ kW ）。 Ue 变压器二次侧电压，取 400V 。 Sb 变压器额定容量（ MVA）. （ 2 ）变压器电抗的确定 在变压器名牌上有用百分数表示的短路电压（ Ud% ）。它在数量等于其额定负载时变压 器内的电压降对于额定电压的百分数。如果不计电阻，则短路电压 Ud% 在数量上等于变 5 / 10 压器的电抗， 变压器阻抗的确定： 其中， Ud% 为变压器短路阻抗电压百分数，可从产品样本查得。 例：选用上海某变压器有限公司生产的 SCR9 型 1600kVA 的变压器 Ud%=6, Pk=11kW ，计算变压器有效电阻 Rb 及电抗 Xb 。 母线的电

8、阻及电抗确定： 式（11 ）、式（ 12 ）中， L母线长度（ m）。 母线导电率（铜 53 、铝 32 ）； S 母线截面积（ mm2 ）。 6 / 10 D1 母线相间几何均距， D1=1.26D （母线布置在一个平面上）； D 相邻相母线中心距离（ mm ）； h 母线宽度（ mm ） . 母线放置方式如如图所示。 例：铜母线 L=5m ，S=100 10 ，D=250mm ，计算母线的 RM、 XM 值 用式（ 11 ）、（ 12 ）计算出不同规格的母线的有效电阻 RM 及电抗 XM 值（见表 15、 表 16 ）。 从式（ 8 ）得出，变压器短路损耗与变压器的短路阻抗电压有关，短路阻

9、抗越大则Pk 也必然增大。表 17 为一些厂家产品的短路损耗。 3.5 电缆有效电阻和电抗确定 1 ）电缆每 M 长度电抗的确定 式（ 13 ）中， XL电缆每 M 长的电抗（ m/m ） d 电缆导体直径（ mm ）； D 相间几何间距均值，（ mm ）。 D 相邻二相之间的距离（ mm ） 7 / 10 例：铜芯电缆 4240 ，计算每 M 长的电抗值 由 D=17.49+4=21.49 ，即电缆直径加绝缘层厚度，为相邻二相的距离。 由 D=1.122D=1.122 21.49=24.1mm 由式（ 13 ）计算每 M长度电缆的电抗值、电阻值（见表 18、表 19）。 表 19 为电缆有效

10、电阻（沈阳电缆厂提供的资料），电缆导体温升 VV 型70 ，YJV型 9 0。 3.6 三相短路电流的计算 计算 400V 以下装置的短路电流是为了检验电器及载流部分在短路时稳定的程度，因此 计算的目的是要计算出短路电流的最大值。三相短路时短路电流交流部分的最大值将不随 有无中性线或中性点是否接地而变化。短路电流最大值就是三相短路电流周期分量计算。 其计算公式为： 式（ 4 ）中， I 三相短路电流周期分量有效值（ kA）。 Ue2 变压器二次侧额定电压（ V）对 380V 低压电网乘以 1.05 系数 Z 低压回路总阻抗（ m ）。 ?着 R低压回路总电阻， ?着 R=Rb+RM（m） 8 / 10 ?着 X 低压回路总电抗， ?着 X=Xb+XM（m） 。 Rb 、 RX 变压器的电阻、电抗（ m ）。 RM、XM变压器出线端铜或铝母线的电阻、电抗（ m ） 3.7 两相短路电流的计算 3.8 单相短路电流（通常指金属性短路）的计算 式（17 ）中： I 单相短路电流（ kA）； U额定相电压（ V ）， 220 1.05=230V, 取网络电压为 230V ； Zb 变压器的回路阻抗， Zb=Rb+Xb（m ） 。 ZL 相线与中性