低压配电知识短路电流计算

1、短路电流计算Building a New Electric WorldSLIC-LVDI - 2008 - 05一般规定 根据 IEC60364-434.2 和 IEC60364-533.2 条文中的规定，必须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。 预期最大短路电流确定： 断路器的选择：断路器的额定运行分断能力 (Ics) 应大于或等于预期最大短路电流 Isc。 负荷开关的选择：断路器的额定接通能力 (Icm)和断路器的额定短时耐受电流 (Icw )是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 预期最小短路电流确定：开关灵敏度校验 当下列情况

2、时，选择脱扣器 (曲线) 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) 电缆很长时 电源阻抗大 (发电机组) 时 在所有情况下，保护装置应与电缆的热效应 I2dt K2S2 相适应SLIC-LVDI - 2008 - 05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Ics (Icu)IscmaxIcu断路器极限短路分断能力Ics断路器运行短路分断能力Iscmax安装点预期最大短路电流SLIC-LVDI - 2008 - 05电缆热稳定校验当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式校验：S t S绝缘导体的线芯截面 ( mm2)I 短路电流有效值 ( A

3、)t 导体内短路电流持续作用的时间 ( s )K不同绝缘的计算系数IKSLIC-LVDI - 2008 - 05 绝缘材料的 K 值，供计算短路电流热效应用导体材质绝缘材料限定起始限定最终K温度 C 温度 C 铜pvc70160/140115/10360C 橡胶6020014185C 橡胶8522013490C 热凝固的90250143油浸纸80160108矿物质导体70160115中间接头盒及密封剂105250135铝pvc70160/14076/6860C 橡胶602009385C 橡胶852208990C 热凝固的9025094油浸纸8016071 注：表中对限定最终温度和 K 列出二个

4、值，较低的值用于截面积大于 300mm2 的电缆。电缆热稳定校验SLIC-LVDI - 2008 - 05高压/低压变压器额定值负荷额定 值 功率因数 同时系数 暂载率 预见的增长系数导体特性 母线： 长度 宽度 厚度 电缆： 绝缘材料 单芯或多芯 长度 截面 环境： 环境温度 敷设方式 并列敷设回路数上方侧短路容量 SscUsc (%)在变压器出线端 Isc总配电柜引出线 Isc二次配电柜的首端 Isc末端配电柜的首端 Isc最终引出线末端的 Isc-馈电线-额定电流-电压降分断能力瞬时脱扣设定主断路器总配电柜出线断路器二级配电断路器分断能力瞬时脱扣设定分断能力瞬时脱扣设定分断能力瞬时脱扣设

5、定末端配电断路器短路电流计算步骤SLIC-LVDI - 2008 - 05ZIUAZtXZIUABZtXIsc3= =UZtUR2 + X2ZtR2X2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，发生一起阻抗极小的故障而引起的过电流。SLIC-LVDI - 2008 - 05 三相故障 相间故障ZLZLZLZLZLZscVZscUZscIsc2U2ZscIsc3U/3Zsc不同的短路电流VZscSLIC-LVDI - 2008 - 05 相对中性线故障 相对地故障ZLZLnZLZ(0)ZSCVZ(0)ZSCVZLnIsc (0)U/3Zsc + Z(0)Isc1U/3Zsc +

6、 ZLn不同的短路电流（续）VZscVZscSLIC-LVDI - 2008 - 05 阻抗法： 用于计算三相系统中任一点的短路电流，该方法具 有高的计算精度Isck = = U20: 变压器二次侧空载线电压 Zk : 故障点电源侧每相总阻抗U20 Rk2 + Xk233U20 Zk短路电流的计算方法阻抗法SLIC-LVDI - 2008 - 05 计算装置各个组成部分的电阻及电抗M电路图 装置的组成部分 电阻 (m) 电抗 (m)上方侧网络Ssc变压器S, Usc, U断路器母线电缆 (4)R 极小S100kVAR 极小R 极小R = (3)R = (3)LSLS X = (1) X =Us

7、c (2)X 极小（0.15毫欧）X = 0.15m/mX = 0.08m/mU2Ssc U2SIsc = kAU3 R2 + X2(1) Ssc: 上方侧网络的短路容量，单位 VA (通常为 200MVA);U为变压器低压侧空载电压(2) 此公式实际为阻抗公式；Usc: 短路电压 (即变压器短路阻抗)，S: 变压器视在容量，单位 kVA；U为变压器低压侧开路电压U20；R=(Pcu*1000)/3In2(3) = 22.5 (铜)， = 36 (铝)，L 单位为 m，S 单位为 mm2(4) 如果每相有数根电缆并联，将一根电缆的电阻和电抗除以电缆根数。阻抗法计算短路电流计算表SLIC-LVD

8、I - 2008 - 05 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计算回路末端的短路电流。IscB = = IscA IscA:上级短路电流 IscB: 线路末端短路电流 Zc: 回路阻抗 U：系统标称相电压UU + Zc IscAUU/ IscA+ Zc短路电流的计算方法-合成法注：(1)回路阻抗 Zc采用代数相加，而非求矢量和。所以用此方法得出的B点的短路电流小于实际电流，如果用此计算电流整定过电流保护，继电器、断路器动作将更可靠。SLIC-LVDI - 2008 - 05短路电流速查表SLIC-LVDI - 2008 - 05 传统法：当不掌握给定回路电源侧的阻抗或

9、短路电流时，可用这种方法计算线路末端的最小短路电流 Iscmin或单相对地故障电流 Id。具体方法将在 TN系统的分析中详细介绍。短路电流的计算方法（续）SLIC-LVDI - 2008 - 05D3D1D2 思考： 两台同容量变压器并联运行，变压器低压侧短路电流为25KA 确定三台断路器的分断能力两台变压器并联时的情况Isc1Isc2Isc3Isc3=Isc1+Isc2SLIC-LVDI - 2008 - 05断路器上下级配合配电系统是一个完整的、相互关联的整体，每一级的保护电器的选择必须满足可靠、经济的原则。上下级配合的可靠性：增加配电回路的选择性，避免扩大故障范围。上下级配合的可靠性：利

10、用级联技术降低下方侧的保护电器使用分断能力，而使设备、外壳和设计获得很大的节约。上下级配合中必须清楚的三个概念限流断路器选择性级联简便选型方法SLIC-LVDI - 2008 - 05限流断路器的装置提供若干优点： 限流断路器能明显地将装置中短路电流产生的不良效应减小。 降低电缆的发热，从而延长电缆的寿命。 降低电动力，因而能使电气触头的变形或损坏减轻。 对邻近电路的测量设备的影响减小。限流断路器的优点SLIC-LVDI - 2008 - 05动触头为了断开和分断迅速, 我们必须加强斥力.E41313E413141. 单斥力回路2. 双斥力3. 分离器1. 单斥力回路2. 双斥力(使用双触头）

11、3. 分离器或推出器, 磁芯推或拉动触头 E41315分离器限流断路器技术SLIC-LVDI - 2008 - 05静触头封闭小室气体产生部分灭弧栅灭弧栅气体产生部分旋转触头磁屏蔽静触头NSX，NS，NSE 限流断路器内部结构SLIC-LVDI - 2008 - 05小而轻触头可以“尽早”斥开,“快速“分断短路电流;旋转:双斥力,双灭弧栅,低阻力“快速” 且 “ 高效.独特的双旋转触头SLIC-LVDI - 2008 - 05独立.快速分断从压力产生1 ms,完全分断时间2 ms.斥力产生阈值 = 25 In 新颖的能量脱扣技术SLIC-LVDI - 2008 - 05峰值限流曲线Compac

12、t NS 的限流曲线实际受限制的短路电流和预期短路电流的比值。SLIC-LVDI - 2008 - 05Compact NS 的限流曲线（续）热效应曲线：电阻为1欧的导体通过短路电流时的能量损耗。热效应曲线SLIC-LVDI - 2008 - 05无论什么故障条件:过载短路绝缘故障只能由最靠近故障点的上级断路器脱扣供电连续性.其他出线回路的供电不受影响CB1只有CB2 脱扣CB2保护开关的选择性SLIC-LVDI - 2008 - 05电流的选择性:基于保护设备电流设定值的不同;时间的选择性:基于保护响应时间设定值的不同;逻辑选择性:根据故障位置，紧靠故障的上级断路器： - 故障检测； - 向

13、其上级断路器发送不脱扣信号.能量选择性：此原理基于保护设备特殊限流能力和灵敏反映断路器中短路所产生的能量的脱扣。当两个断路器检测到大电流时，下级断路器限流非常快，上级断路器产生的能量不足以使其脱扣。各种选择性技术SLIC-LVDI - 2008 - 05(A类断路器)短路保护动作值不同电流选择性SLIC-LVDI - 2008 - 05(B类断路器)保护延时时间不同时间选择性SLIC-LVDI - 2008 - 05具有很强电动力承受能力的断路器(Masterpact 断路器) 在下级断路器分断能力以下，延时可以保证完全选择性.分断能力Icu/Ics = IcwIcw = Icu = Ics短

14、路保护设备运行之间的延时完全的时间选择性SLIC-LVDI - 2008 - 05通过区域选择性联锁(ZSI) 安装在 B 的保护系统检测并传送信号给 A ; 安装在 A 的保护系统接收B的信号.C 瞬动，消除故障B 瞬动自锁，短延时保留A 瞬动闭锁，保持闭合ZSID2逻辑选择性aABC设备D1SLIC-LVDI - 2008 - 05脱扣曲线不脱扣能量曲线能量选择性SLIC-LVDI - 2008 - 05IEC60947-2 定义了计算选择性的方法:比较运行曲线的能量下级断路器的限流曲线上级断路器的不脱扣能量曲线II2t能量选择性（续）SLIC-LVDI - 2008 - 05I Is下级

15、断路器限流后的能量超过上级断路器脱扣的最小能量 :不具有选择性.上级断路器不脱扣曲线与下级断路器部分选择性与下级断路器完全选择性能量选择性的极限SLIC-LVDI - 2008 - 05选择性表SLIC-LVDI - 2008 - 05定义：限流断路器能够抑制通过的短路电流峰值，因此，同正常情况相比，大大降低了其下级电路开关和电路元件的短路分断能力、热承受能力和电磁承受能力。CB2无级联有级联Icu Icu Isc下级断路器使用低分断能力值CB1 Isc什么是级联SLIC-LVDI - 2008 - 05 原理：上一级的断路器对短路电流相当于一阻挡物。因而允许下级断路器的分断能力可低于预期短路电流。 级联的原理在 GB14048.2, 附录A中被称为后备保护 级联只能由实