短路电流计算书（Excel自动计算版）

短路电流设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、工程概述与计算依据,,,,,,,,,

1,项目名称,—,设计值,工程概况,—,某10kV工业企业配电工程,针对典型工业配电系统进行短路电流计算,GB50052-2009《供配电系统设计规范》,典型工程示例

2,高压系统标称电压,Un,设计值,系统标称电压,kV,10,高压配电系统标称电压,GB/T156-2017《标准电压》,中压配电电压

3,低压系统标称电压,Un2,设计值,系统标称电压,V,380/220,低压配电系统标称电压，三相四线制,GB/T156-2017《标准电压》,220/380V系统

4,中性点接地方式,—,设计值,系统接地方式,—,"10kV不接地,0.4kV直接接地",10kV系统采用中性点不接地运行方式,GB50065-2011,

5,计算目的,—,判断值,—,—,电气设备选型与保护整定,校验断路器分断能力、母排动热稳定、电缆热稳定、保护灵敏度,GB50054-2011第3.1.1条,设备选型依据

6,短路计算点数量,nk,设计值,短路点设置,个,4,k1:10kV母线;k3:0.4kV母线;k4:馈线末端,GB/T15544.1-2023,覆盖主要故障点

二、标幺值计算基准值选取,,,,,,,,,

7,基准容量,Sb,选用值,工程通用取值,MVA,100,短路计算选Sb=100MVA为基准容量,《工业与民用供配电设计手册》第四版,可调整

8,10kV侧基准电压,Uc1,查表值,Uc=1.05Un,kV,10.5,短路计算电压取平均额定电压,GB/T15544.1-2023第6.2条,高压平均额定电压

9,0.4kV侧基准电压,Uc2,查表值,Uc=1.05Un,kV,0.4,低压侧短路计算平均额定电压,GB/T15544.1-2023第6.2条,低压平均额定电压

10,10kV侧基准电流,Ib1,计算值,Ib=Sb/(√3·Uc),kA,5.499,基准电流=基准容量/(√3·基准电压),《工业与民用供配电设计手册》,

11,0.4kV侧基准电流,Ib2,计算值,Ib=Sb/(√3·Uc),kA,144.34,低压侧基准电流,《工业与民用供配电设计手册》,

12,10kV侧基准阻抗,Zb1,计算值,Zb=Uc²/Sb,Ω,1.1025,基准阻抗=基准电压²/基准容量,《电力工程电气设计手册》,

13,0.4kV侧基准阻抗,Zb2,计算值,Zb=Uc²/Sb,Ω,0.0016,低压侧基准阻抗,《电力工程电气设计手册》,

三、系统及各元件原始参数录入,,,,,,,,,

14,电力系统短路容量,Ss,查表值,供电部门提供,MVA,500,上级变电站10kV母线出口短路容量,供电部门系统参数报告,典型值200~500MVA

15,主变压器台数,nT,设计值,主接线方案,台,2,两台主变压器互为备用,设计图纸,单母线分段

16,单台变压器额定容量,ST,设计值,变压器铭牌,kVA,1600,SCB14型干式变压器,GB/T10228-2015,能效一级

17,变压器阻抗电压,Uk%,查表值,变压器参数,%,6,1600kVA变压器短路阻抗,GB/T10228-2015,1250kVA以上为6%

18,变压器短路损耗,ΔPk,查表值,变压器参数,W,12000,变压器额定负载损耗(75℃),GB/T10228-2015表8,SCB14典型值

19,进线电缆型号,—,选用值,电缆选型,—,YJV22-8.7/10-3×240,10kV铠装交联电缆,GB/T12706.2-2020,进线电缆

20,进线电缆长度,L1,设计值,电缆路径,km,0.5,上级站到10kV开关站电缆长度,设计图纸,按路径实测

21,电缆单位电阻,R01,查表值,电缆参数,Ω/km,0.0754,240mm²铜芯20℃直流电阻,GB/T3956-2008,铜芯240mm²

22,电缆单位电抗,X01,查表值,电缆参数,Ω/km,0.08,10kV三芯电缆单位电抗,《工业与民用供配电设计手册》表4.4.2,通用0.08

23,低压母线规格,—,选用值,母线选型,—,TMY-3*(100×10)+2*(63×8),低压柜硬铜母线,GB5585.1-2018,三相五线制

24,低压母线长度,L2,设计值,柜内布置,m,6,变压器到主进线柜母排长度,设计图纸,柜内典型长度

25,母线单位电阻,R02,查表值,母线参数,mΩ/m,0.0172,100×10铜母线单位电阻,《工业与民用供配电设计手册》表9.4.16,铜电阻率换算

26,母线单位电抗,X02,查表值,母线参数,mΩ/m,0.156,铜母线相间距250mm平放电抗,《工业与民用供配电设计手册》表9.4.17,平放典型值

27,馈电电缆型号,—,选用值,电缆选型,—,YJV-0.6/1kV-4×95+1×50,低压馈出交联电缆,GB/T12706.1-2020,动力馈线

28,馈电电缆长度,L3,设计值,电缆路径,m,80,低压柜到最远端设备长度,设计图纸,最不利回路

29,馈电电缆单位电阻,R03,查表值,电缆参数,mΩ/m,0.193,95mm²铜芯单位电阻,GB/T3956-2008,铜芯95mm²

30,馈电电缆单位电抗,X03,查表值,电缆参数,mΩ/m,0.076,0.6/1kV四芯电缆单位电抗,《工业与民用供配电设计手册》表9.4.19,

31,高压电机总容量,PM,设计值,设备清单,kW,650,短路点附近高压电机总功率,用电设备清单,>100kW需考虑反馈

32,电机功率因数,cosφM,选用值,电机样本,—,0.85,高压电机额定功率因数,电动机产品样本,典型值0.8~0.9

33,电机反馈冲击倍数,CM,查表值,规范系数,—,6.5,感应电机反馈冲击倍数,GB/T15544.1-2023第11章,感应电机取6.5

四、各元件阻抗计算,,,,,,,,,

34,电力系统电抗标幺值,X*s,计算值,X*s=Sb/Ss,—,0.2,系统电抗=基准容量/短路容量,《工业与民用供配电设计手册》式4.3-5,高压R忽略

35,电力系统电阻标幺值,R*s,选用值,高压R<<X,—,0,高压电网R远小于X可忽略,《电力工程电气设计手册》,X>R/3忽略R

36,进线电缆电阻标幺值,R*w1,计算值,R*=R0·L·Sb/Uc²,—,0.0342,电缆电阻标幺值,《工业与民用供配电设计手册》式4.3-7,

37,进线电缆电抗标幺值,X*w1,计算值,X*=X0·L·Sb/Uc²,—,0.03628,电缆电抗标幺值,《工业与民用供配电设计手册》式4.3-8,

38,变压器电阻标幺值,R*T,计算值,R*T=ΔPk·Sb/ST²,—,0.46875,变压器电阻标幺值,《工业与民用供配电设计手册》式4.3-11,

39,变压器电抗标幺值,X*T,计算值,X*T=Uk%·Sb/(100·ST/1000),—,3.75,变压器电抗标幺值,《工业与民用供配电设计手册》式4.3-12,

40,k1点总电抗标幺值,XΣ1*,计算值,XΣ1*=X*s+X*w1,—,0.23628,10kV母线短路总电抗,串联阻抗相加,近似忽略R

41,变压器低压侧电阻,RT,计算值,RT=ΔPk·Uc2²/ST²×10^6,mΩ,0.75,变压器电阻归算到0.4kV,阻抗归算公式,单位mΩ

42,变压器低压侧电抗,XT,计算值,XT=Uk%·Uc2²·1000/(100·ST),mΩ,6,变压器电抗归算到0.4kV,阻抗归算公式,单位mΩ

43,低压母线电阻,Rbus,计算值,Rbus=R02·L2,mΩ,0.103,低压母线电阻=单位电阻×长度,R=R0·L,

44,低压母线电抗,Xbus,计算值,Xbus=X02·L2,mΩ,0.936,低压母线电抗=单位电抗×长度,X=X0·L,

45,k3点总电阻,RΣ3,计算值,RΣ3=RT+Rbus,mΩ,0.85,低压母线总电阻=变压器+母线,串联电阻相加,

46,k3点总电抗,XΣ3,计算值,XΣ3=XT+Xbus,mΩ,6.94,低压母线总电抗=变压器+母线,串联电抗相加,

47,馈电电缆电阻,Rcab,计算值,Rcab=R03·L3,mΩ,15.44,馈电电缆电阻=单位电阻×长度,R=R0·L,

48,馈电电缆电抗,Xcab,计算值,Xcab=X03·L3,mΩ,6.08,馈电电缆电抗=单位电抗×长度,X=X0·L,

49,k4点总电阻,RΣ4,计算值,RΣ4=RΣ3+Rcab,mΩ,16.29,末端总电阻=母线+电缆,串联电阻相加,

50,k4点总电抗,XΣ4,计算值,XΣ4=XΣ3+Xcab,mΩ,13.02,末端总电抗=母线+电缆,串联电抗相加,

五、k1点（10kV母线）三相短路电流计算,,,,,,,,,

51,短路电流标幺值,I*k1,计算值,I*=1/XΣ1*,—,4.232,短路电流标幺值=总电抗倒数,GB/T15544.1-2023式(7.1),对称短路

52,周期分量有效值,Ik1,计算值,Ik=I*·Ib,kA,23.27,有名值=标幺值×基准电流,标幺值换算,

53,次暂态电流,I''k1,计算值,I''=Ik(远端),kA,23.27,无限大容量I''=Ip,GB/T15544.1-2023,远端无衰减

54,稳态短路电流,I∞k1,计算值,I∞=I'',kA,23.27,稳态电流=次暂态电流,GB/T15544.1-2023,周期不衰减

55,高压冲击系数,Ksh1,选用值,高压典型值,—,1.8,10kV系统短路冲击系数,GB/T15544.1-2023表8,高压取1.8

56,冲击电流峰值,ish1,计算值,ish=√2·Ksh·I'',kA,59.24,冲击电流最大瞬时值,GB/T15544.1-2023式(8.1),动稳定校验

57,冲击电流有效值,Ish1,计算值,Ish=I''√(1+2(Ksh-1)²),kA,35.14,冲击全电流有效值,GB/T15544.1-2023式(8.2),

58,三相短路容量,Sk1,计算值,Sk=√3·Uc·Ik,MVA,423.2,短路容量校验开关分断能力,GB/T15544.1-2023,也等于I*×Sb

59,电机额定电流总和,INM,计算值,INM=PM/(√3·Uc1·cosφ·η),kA,0.044,电机总额定电流,三相功率公式,η取0.95

60,电机反馈冲击电流,ishM,计算值,ishM=CM·√2·INM·KshM,kA,0.61,电机反馈冲击电流,GB/T15544.1-2023第11章,高压KshM=1.5

61,总冲击电流(含电机),ish1Σ,计算值,ishΣ=ish1+ishM,kA,59.85,总冲击=系统+电机反馈,《工业与民用供配电设计手册》,

六、k3点（低压母线）三相短路电流计算,,,,,,,,,

62,低压三相短路电流,Ik3,计算值,Ik=Uc2/(√3·√(R²+X²))·1000,kA,33.03,低压短路电流计入电阻,《工业与民用供配电设计手册》9.4节,0.4kV必须计R

63,低压次暂态电流,I''k3,计算值,I''=Ik,kA,33.03,低压I''=Ip,GB/T15544.1-2023,

64,低压冲击系数,Ksh2,选用值,低压典型值,—,1.3,低压短路冲击系数,GB/T15544.1-2023表8,R/X大取1.0~1.3

65,低压冲击电流峰值,ish3,计算值,ish=√2·Ksh2·I'',kA,60.72,低压母线冲击电流峰值,GB/T15544.1-2023,低压动稳定校验

66,低压冲击电流有效值,Ish3,计算值,Ish=I''√(1+2(Ksh-1)²),kA,35.88,低压冲击电流有效值,GB/T15544.1-2023,

67,低压三相短路容量,Sk3,计算值,Sk=√3·Uc2·Ik3,MVA,22.88,低压母线短路容量,GB/T15544.1-2023,

68,出口电流估算,Ik_est,计算值,Ik≈144.3·ST/(1000·Uk%),kA,38.48,低压出口短路电流简易估算,19DX101-1《建筑电气常用数据》,快速校核

69,估算偏差率,ΔI%,判断值,ΔI=|Iest-Ik|/Ik×100,%,16.5,估算与精确计算偏差,工程误差10%以内,

七、k4点（馈线末端）三相短路电流计算,,,,,,,,,

70,末端总阻抗模,|ZΣ4|,计算值,|Z|=√(R²+X²),mΩ,20.85,末端回路总阻抗模,复数模计算,含电缆

71,末端三相短路电流,Ik4,计算值,Ik=230·1000/(|Z|·√3),A,6369,末端三相短路电流,欧姆定律I=U/Z,单位A

72,末端冲击电流,ish4,计算值,ish=√2·1.0·Ik/1000,kA,9.01,长电缆R/X大Ksh=1.0,《工业与民用供配电设计手册》,R大Ksh→1

73,末端短路容量,Sk4,计算值,Sk=√3·0.38·Ik/1000,MVA,4.19,末端短路容量,S=√3UI,

八、不对称短路电流计算,,,,,,,,,

74,k1点两相短路电流,Ik1(2),计算值,Ik(2)=0.866·Ik(3),kA,20.15,两相短路为三相的0.866倍,GB/T15544.1-2023式(12.1),I(2)=√3/2·I(3)

75,k3点两相短路电流,Ik3(2),计算值,Ik(2)=0.866·Ik(3),kA,28.6,低压母线两相短路电流,GB/T15544.1-2023,相间保护校验

76,k4点两相短路电流,Ik4(2),计算值,Ik(2)=0.866·Ik(3),kA,5.52,末端两相短路电流,GB/T15544.1-2023,最小灵敏度校验

77,相保阻抗系数,Kphpe,选用值,TN系统近似,—,1.5,相保阻抗/相阻抗≈1.5,《工业与民用供配电设计手册》,Dyn11近似值

78,k3点单相接地电流,Ik3(1),计算值,Ik(1)=220/(|Z|·K)×1000,kA,20.98,TN系统单相接地故障电流,GB50054-2011第6.2节,接地保护整定

79,k4点单相接地电流,Ik4(1),计算值,Ik(1)=220·1000/(|Z|·K),A,7034,末端单相接地故障电流,GB50054-2011第6.2.4条,最不利故障

80,两相接地系数,K2pe,查表值,规范系数,—,0.87,不接地系统两相接地系数,GB/T15544.1-2023,小电流接地

81,10kV两相接地电流,Ik2pe,计算值,I=K2pe·Ik1·1000,A,20245,10kV两相接地电容电流,GB/T50065-2011,通常较小

九、短路电流热效应计算,,,,,,,,,

82,高压断路器分闸时间,tbrk,选用值,断路器参数,s,0.06,10kV真空断路器全分闸时间,断路器样本,真空断路器典型值

83,高压保护动作时间,tpr1,选用值,保护整定,s,0.1,高压过流速断动作时间,继电保护整定,速断取0.1s

84,高压短路持续时间,tk1,计算值,tk=tpr+tbrk,s,0.16,短路持续时间=保护+断路器,GB/T15544.1-2023第9章,

85,高压假想时间,tima1,计算值,tima=tk+0.05,s,0.21,tk<1s加0.05s计非周期分量,《工业与民用供配电设计手册》5.3节,

86,高压短路热效应,Qk1,计算值,Q=I''²·tima,kA²·s,113.71,短路热效应Q=I²t,GB/T15544.1-2023式(9.1),高压热稳定校验

87,低压断路器分闸时间,tbrk2,选用值,断路器参数,s,0.02,低压塑壳断路器全分断时间,断路器样本,限流型更小

88,低压保护动作时间,tpr2,选用值,保护整定,s,0.01,低压断路器瞬动时间,GB14048.2-2020,瞬动<0.1s

89,低压短路持续时间,tk3,计算值,tk=tpr+tbrk,s,0.03,低压母线短路持续时间,GB/T15544.1-2023,

90,低压短路热效应,Qk3,计算值,Q=Ik3²·tk3,kA²·s,32.729,低压母线热效应,GB/T15544.1-2023,

91,末端短路持续时间,tk4,选用值,保护整定,s,0.4,末端保护最长动作时间,GB50054-2011表6.2.3,TN系统≤0.4s

92,末端短路热效应,Qk4,计算值,Q=(Ik/1000)²·tk,kA²·s,16.2257,末端电缆热效应,GB/T15544.1-2023,电缆热稳定校验

十、短路电流电动效应计算,,,,,,,,,

93,母线相间距,a,选用值,柜型布置,mm,250,低压柜母线相间距,GGD/GCS柜型标准,母排布置参数

94,绝缘子跨距,l,选用值,母线安装,m,1,母线支持绝缘子跨距,配电柜安装规范,典型跨距1m

95,母线应力系数,Kf,选用值,形状系数,—,1,单条矩形母线平放应力系数,《工业与民用供配电设计手册》表5.5,单片取1

96,平行导体电动力,F,计算值,F=1.73·Kf·ish²·l/a,N,26,三相短路中间相最大电动力,GB/T15544.1-2023式(10.3),中间相最大

97,铜母线允许应力,σal,查表值,材料性能,Pa,137000000,硬铜母线允许短路应力,《工业与民用供配电设计手册》表5.5,硬铜137MPa

98,母线截面系数,W,计算值,W=b·h²/6,m³,0.00001667,100×10母线截面系数,材料力学公式,b=0.01mh=0.1m

99,母线计算弯曲应力,σc,计算值,σc=F·l/(10·W),Pa,155969,短路时母线最大弯曲应力,σ=M/W,

100,母线动稳定校验,—,判断值,σc≤σal?,—,满足,计算应力≤允许应力合格,GB50060-2013,关键校验

十一、主要电气设备短路校验,,,,,,,,,

101,10kV断路器额定电流,In1,选用值,断路器选型,A,630,10kV真空断路器额定电流,GB1984-2014,VS1型

102,10kV开断电流,Isc1,选用值,断路器选型,kA,25,额定短路开断电流,GB1984-2014,标准等级

103,10kV峰值耐受,Ipk1,选用值,断路器选型,kA,63,额定峰值耐受电流(动稳定),GB1984-2014,25kA对应63kA

104,10kV短时耐受,Ith1,选用值,断路器选型,kA,25,4s短时耐受电流(热稳定),GB1984-2014,

105,高压分断校验,—,判断值,Ik1≤Isc1?,—,满足,开断电流≥短路电流,GB50053-2013,核心校验

106,高压动稳定校验,—,判断值,ishΣ≤Ipk1?,—,满足,峰值耐受≥冲击电流,GB50053-2013,

107,高压热稳定校验,—,判断值,Ith²·4≥Q?,—,满足,热稳定I²t≥热效应,GB50053-2013,

108,低压主进额定电流,In2,选用值,断路器选型,A,3200,低压框架断路器(ACB),GB14048.2-2020,万能式ACB

109,低压主进分断能力,Icu2,选用值,断路器选型,kA,50,ACB额定极限分断Icu,GB14048.2-2020,

110,低压主进分断校验,—,判断值,Ik3≤Icu2?,—,满足,分断能力≥母线短路电流,GB50054-2011第3.1.1条,强制性条文

111,馈线断路器额定电流,In3,选用值,断路器选型,A,250,塑壳断路器(MCCB),GB14048.2-2020,MCCB

112,馈线断路器分断能力,Icu3,选用值,断路器选型,kA,36,MCCB极限分断能力,GB14048.2-2020,

113,馈线分断校验,—,判断值,Ik4/1000≤Icu3?,—,满足,馈线断路器出线端校验,GB50054-2011,

114,电缆热稳定系数,Kcab,查表值,规范查表,—,143,XLPE铜芯K值,GB50054-2011附录A,90℃铜芯143

115,电缆最小截面,Smin,计算值,Smin=√Q·1000/K,mm²,28.2,电缆热稳定最小截面,GB50054-2011式(3.2.2),S≥(I/K)√t

116,电缆实际截面,Scab,设计值,电缆选型,mm²,95,馈电电缆相线截面,设计图纸,YJV-4×95

117,电缆热稳定校验,—,判断值,Scab≥Smin?,—,满足,实际截面≥最小截面合格,GB50054-2011第3.2.2条,强制性条文

118,断路器瞬动整定,Iset,选用值,保护整定,A,2500,馈线瞬动脱扣(10In),GB50054-2011,