施奈德2010年培训讲义03-短路电流计算

1、1SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June第三章第三章短路电流的计算短路电流的计算2SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June短路的两类情况短路的两类情况金属性短路：金属性短路：短路点被熔焊，短路点阻抗可以忽略不计。短路点被熔焊，短路点阻抗可以忽略不计。短路电流一般在线路额定电流的几百倍甚至上千倍短路电流一般在线路额定电流的几百倍甚至上千倍通过设定保护电器的短延时和瞬动可以很好的保护线路。通过设定保护电器的短延时和瞬动可以很好的保护线路。电弧性短路电弧性短路短路点建立电弧，短路点呈现大阻抗的弧电阻。短路点建立电弧，短路点呈现大阻

2、抗的弧电阻。电弧的形成与电压无关电弧的形成与电压无关故障电流很小故障电流很小保护电器不能动作或不能及时动作来切断电源保护电器不能动作或不能及时动作来切断电源分成两种形式：相线之间或相线和分成两种形式：相线之间或相线和N线之间的电弧性短路；相线或线之间的电弧性短路；相线或N线与线与地之间的接地故障形成的电弧性短路。地之间的接地故障形成的电弧性短路。火灾隐患极大。火灾隐患极大。3SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June金属性短路保护金属性短路保护 根据根据 IEC60364-434.2 和和 IEC60364-533.2 条文中的规定，必须条文中的规定，必须计算在

3、电路电源点的预期最大短路电流和电路末端的预期最小短计算在电路电源点的预期最大短路电流和电路末端的预期最小短路电流。路电流。 预期最大短路电流确定：预期最大短路电流确定： 断路器的选择：断路器的额定断路器的选择：断路器的额定运行分断能力运行分断能力 (Ics) 应大于或等于预期最大应大于或等于预期最大短路电流短路电流 Isc。 负荷开关的选择：开关的负荷开关的选择：开关的额定接通能力额定接通能力 (Icm)和额定短时耐受电流和额定短时耐受电流 (Icw )是是否满足回路短路预期电流要求。否满足回路短路预期电流要求。 电气线路和开关装置的热稳定性和动稳定性电气线路和开关装置的热稳定性和动稳定性 预

4、期最小短路电流确定：预期最小短路电流确定：开关灵敏度校验开关灵敏度校验 Imin1.3Iset 当下列情况时，选择脱扣器当下列情况时，选择脱扣器 (曲线曲线) 和熔断器：和熔断器： 人身保护取决于所选的脱扣器和熔断器人身保护取决于所选的脱扣器和熔断器 (TN-IT 系统系统) 电缆很长时电缆很长时 电源阻抗大电源阻抗大 (发电机组发电机组) 时时 在所有情况下，保护装置应与电缆的热效应在所有情况下，保护装置应与电缆的热效应 I2dt K2S2 相适应相适应4SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June分断能力校验分断能力校验断路器分断能力应不小于预期最大短路电流断

5、路器分断能力应不小于预期最大短路电流Icu (Ics)IscmaxIcu断路器极限短路分断能力断路器极限短路分断能力Ics断路器运行短路分断能力断路器运行短路分断能力Iscmax安装点预期最大短路电流安装点预期最大短路电流5SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June电缆热稳定校验电缆热稳定校验当短路持续时间不大于当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按时，绝缘导体的热稳定应按下式校验：下式校验：S t S绝缘导体的线芯截面绝缘导体的线芯截面 ( mm2)I 短路电流有效值短路电流有效值 ( A )t 导体内短路电流持续作用的时间导体内短路电流持续作用的时

6、间 ( s )K不同绝缘的计算系数不同绝缘的计算系数IKT如何取值？如何取值？6SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June绝缘材料的绝缘材料的 K 值，供计算短路电流热效应用值，供计算短路电流热效应用导体材质导体材质绝缘材料绝缘材料限定起始限定起始限定最终限定最终K温度温度 C 温度温度 C 铜铜pvc70160/140115/10360 C 橡胶橡胶6020014185 C 橡胶橡胶8522013490 C 热凝固的热凝固的90250143油浸纸油浸纸80160108矿物质矿物质导体导体70160115中间接头盒及密封剂中间接头盒及密封剂105250135铝铝

7、pvc70160/14076/6860 C 橡胶橡胶602009385 C 橡胶橡胶852208990 C 热凝固的热凝固的9025094油浸纸油浸纸8016071注：表中对限定最终温度和注：表中对限定最终温度和 K 列出二个值，较低的值用于截面积大于列出二个值，较低的值用于截面积大于 300mm2 的电缆。的电缆。电缆热稳定校验电缆热稳定校验7SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June高压高压/低压低压变压器额定值变压器额定值负荷额负荷额定定 值值 功率因数功率因数 同时系数同时系数 暂载率暂载率 预见的增长系数预见的增长系数导体特性导体特性 母线：母线： 长

8、度长度 宽度宽度 厚度厚度 电缆：电缆： 绝缘材料绝缘材料 单芯或多芯单芯或多芯 长度长度 截面截面 环境：环境： 环境温度环境温度 敷设方式敷设方式 并列敷设回路数并列敷设回路数上方侧短路容量上方侧短路容量 SscUsc (%)在变压器出线端在变压器出线端 Isc总配电柜引出线总配电柜引出线 Isc二次配电柜的首端二次配电柜的首端 Isc末端配电柜的首端末端配电柜的首端 Isc最终引出线末端的最终引出线末端的 Isc-馈电线馈电线-额定电流额定电流-电压降电压降分断能力分断能力瞬时脱扣设定瞬时脱扣设定主断主断路器路器总配电柜总配电柜出线断路器出线断路器二级配电二级配电断路器断路器分断能力分断

9、能力瞬时脱扣设定瞬时脱扣设定分断能力分断能力瞬时脱扣设定瞬时脱扣设定分断能力分断能力瞬时脱扣设定瞬时脱扣设定末端配电末端配电断路器断路器短路电流计算步骤短路电流计算步骤8SLIC- LVDI training Chen ke 2009 JuneZIUAZtXZIUABZtXIsc3= =UZtUR2 + X2Zt R2 X2短路电流的定义短路电流的定义 短路电流是由于在正常供电时有电位差的两点之间，发生短路电流是由于在正常供电时有电位差的两点之间，发生一起阻抗极小的故障而引起的过电流一起阻抗极小的故障而引起的过电流9SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June三相

10、故障三相故障相间故障相间故障ZLZLZLZLZLZscVZscUZscIsc2U2ZscIsc3U/3Zsc不同的短路电流不同的短路电流10SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June相对中性线故障相对中性线故障相对地故障相对地故障ZLZLnZLZ(0)ZSCVZ(0)ZSCVZLnIsc (0)U/3Zsc + Z (0)Isc1U/3Zsc + ZLn不同的短路电流（续）不同的短路电流（续）11SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June阻抗法：阻抗法： 用于计算三相系统中任一点的短路电流，该方法具有高用于计算三相系统中任一点的短

11、路电流，该方法具有高的计算精度的计算精度Isck = = U20: 变压器二次侧变压器二次侧空载空载线电压线电压 Zk : 故障点电源侧故障点电源侧每相总每相总阻抗阻抗U20 Rk2 + Xk233U20 Zk短路电流的计算方法短路电流的计算方法12SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June阻抗法计算短路电流阻抗法计算短路电流13SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June合成法：合成法： 当不掌握电源参数时，可以根据回路首端已知的短路电流，当不掌握电源参数时，可以根据回路首端已知的短路电流，计算回路末端的短路电流计算回路末端的短路

12、电流IscB = = IscA IscA:上级短路电流上级短路电流 IscB: 线路末端短路电流线路末端短路电流 Zc: 回路阻抗回路阻抗UU + Zc IscAUU/ IscA+ Zc短路电流的计算方法（续）短路电流的计算方法（续）适用范围？适用范围？14SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June合成法短路电流速查表合成法短路电流速查表15SLIC- LVDI training Chen ke 2009 June传统法：传统法：当不掌握给定回路电源侧的阻抗或短路电流当不掌握给定回路电源侧的阻抗或短路电流时，可用这种时，可用这种方法计算线路末端的最小短路电流方法计算线路末端的最小短路电流 Iscmin或单相对地故障或单相对地故障电流电流 Id具体方法将在具体方法将在 TN系统的分析中