线路电抗的算法

1、一种实用短路电流计算方法2009年11月16日星期一11:08一.概述在电力系统的设计和运行中，必须考虑可能出现的故障和异常运行，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常运行。根据电力系统的实际运行情况，这些故障大多是由短路引起的。因此，除了要对电力系统短路故障有深刻的认识外，还要掌握电力系统短路的计算。按照传统的计算方法，有标准值法和著名值法。使用标准值法计算时，需要根据相同的参考值转换不同电压等级下元件的阻抗，然后得到短路的总等效阻抗，再计算短路电流。这种计算方法虽然结果准确，但计算过程非常复杂，公式很多，难以记忆，容易出错。根据我在实际工作中对短路电流的计算，介绍了一种简单实用的计算方

2、法。二、供电系统各部件电抗的计算通常，在计算短路电流时，我们首先要求短路点之前各供电元件的相对电抗值。因此，我们必须绘制一个电源系统图，并假设相关的短路点。供电系统中的供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器和架空线(包括电缆线)。目前，一般用户不是由发电机直接供电，而是由电力系统连接，因此他们往往把电力系统视为一个“组件”。假设的短路点通常在总线上或等效于总线的地方。图1为供电系统示意图，其中短路点d1前的元件包括一个无限电力系统、70公里110千伏架空线路和三个15KV的变压器，短路点d2前还有一个6kV、0.3kA和4个相对额定电抗(XDK%)的电抗器。以图1为例，下面将解释每个电源元件的

3、相对电抗的计算方法(单词“相对”在下面缩写)。1.系统电抗的计算系统电抗，100兆是1，容量增加或减少，电抗成反比。这句话的意思是当系统的短路容量为100毫伏时，系统的电抗值为1；当系统短路容量大于或小于100毫伏时，电抗值应反向变化。例如，当系统的短路容量为200毫伏时，电抗为0.5(100/200=0.5)；当系统短路容量为50MVA时，电抗为2(100/50=2)，当图1中系统容量为“”时，电抗为100/=0，因此电抗为0。图1电源系统图本次计算是根据短路电流通用计算书中引入的相对电抗公式编制的，换算成100毫伏参考容量(以下同)，即在公式X*xt=Sjz/Sxt (1)中， Sjz为参

4、考容量，100毫伏和Sxt为系统容量(MVA)。2.变压器电抗的计算如果变压器高压侧为35kV，电抗值为7除以变压器容量(单位为MVA，下同)；如果变压器高压侧为110千伏，除变压器容量外，电抗值为10.5；如果变压器高压侧为10(6)千伏，除变压器容量外，电抗值为4.5，如图1所示，每个变压器的电抗值应为10.5/15=0.7，另一个变压器高压侧为35kV和5000千伏安，高压侧为6kV和2000千伏安，其电抗值分别为7/5=1.4和4.5/2=2该计算公式为：b=(ud %/100)。(Sjz/Seb) (2)其中ud%是变压器短路电压的百分比，Seb是变压器的额定容量(MVA)在这个公式

5、中，ud%取决于变压器产品，ud%随着产品的变化而略有变化。在计算方法中，根据10(6)千伏、35千伏和110千伏的电压，ud%分别取为4.5、7和10.5。3.电抗器电抗的计算将电抗器的额定容量(MVA)除以额定电抗百分比，然后乘以0.9。一般来说，电抗器只有额定电压和电流，其额定容量按S=1.732UI计算.如图1所示，电抗器U=6kV，I=0.3kA，这个公式中的前两个因素实际上是Xk%除以反应堆的额定容量(MVA)；后一个因素考虑到电抗器的额定电压不等于线路的平均额定电压，因此将其乘以一个系数，该系数通常约为0.9。因此，电抗器的相对电抗值应除以额定电抗并乘以0.9。4.架空线路和电缆

6、线路电抗值的计算对于6kV架空线路，电抗值等于线路长度的公里数；10kV架空线路的电抗值等于线路长度公里数的三分之一；对于35kV架空线路，电抗值等于线路长度公里数的3%；对于110千伏架空线路，电抗值等于线路长度的3/1000公里。对于电缆线路：电抗值应为相同电压等级架空线路电抗值的五分之一。例如，一次6公里的6kV架空线路的电抗值为6，如果是6公里的10kV架空线路，电抗值为6/3=2；如果是6公里35kV架空线路，电抗为60.03=0.18。图1中70公里110千伏架空线路的电抗为700.003=0.21。如果上述电压等级的架空线被相同长度的电缆线路替代，其电抗值应分别为：6kV等于6/

7、5=1.2，10kV等于2/5=0.4，35kV等于0.18/5=0.036。计算公式为：XL=K . L/Up2(4)其中l是直线的长度(单位为公里)；k为系数：6、10kV电缆线路为8，架空线为40；35 110千伏架空线路取42.5；Up取各电压等级的额定电压，即6、10、35、110kv等。三、短路容量和短路电流计算1.短路容量(MVA):计算短路点之前的总电抗值，然后将该值除以100。计算公式为： Sd=Sjz/X* (5)例如，当图1中的d1点短路时，系统的等效阻抗图如图1(b)所示，其中每个元件都标有数字，元件的电抗值低于该数字。可以看出，从电源到d1点的总电抗为：x * =0.

8、21 0.7/3=0.443，其短路容量SD=100/0.443=225.73mva。从电源到d2点的总电抗应加上电抗器的电抗，即x * =0.443 1.156=1.5562.短路电流的计算如果电压等级为6kV，短路电流(单位kA，下同)等于9.2除以总电抗X*(短路点前，下同)；如果电压等级为10kV，则等于5.5除以总电抗X *；如果电压等级为35kV，则等于1.6除以总电抗X *；如果电压等级为110千伏，则等于0.5除以总电抗X *；如果电压电平为0.4千伏，则等于150除以总电抗X *。计算公式为：身份证=Ijz/X* (6)公式中，Ijz:表示参考容量为100毫伏时的参考电流(k

9、A)，6kV取9.2kA，10kV取5.5kA，35kV取1.6kA，110kV取0.5kA，0.4kV取150kA.那么图1中d1处的短路电流为： Id1=9.2/0.443=20.77kA3.短路冲击电流的计算计算方法：对于6kV以上的高压系统，ich等于内径乘以1.5，Ich等于内径乘以2.5；对于0.4千伏低压系统，ich=1.8，ich=1.8，由于ich和Ich电阻大、小，所以在实际计算中可以使用。那么： ich d1=1.5 id1=1.520.77=31.155 ka在图1中D1点的短路中；i chd1=2.5 Id=2.520.77=51.925kA四.计算示例下面是一个实例

10、，用标准值法和本文介绍的方法进行了计算和验证。例如，的电源系统如图2所示，并在参数图中标出。尝试用标准方法和本文介绍的方法计算点d1、d2和d3短路时的Sd、Id、ich和Ich。1、用标准值法计算选择参考电容Sj=100毫伏，参考电压Uj=上从系统接线图获得的等效阻抗图如图2(b)所示。图2电源系统的示意图每个元件的电抗标准值计算如下：系统： X*1=Sj/Sdxt=100/200=0.535kV线路： x * 2=x . l .(SJ/UP2)=0.42510(100/372)=0.31b 1: x * 35kV变压器的3=(ud %/100)。(SJ/SEB)=7/5=1.4b 2: x

11、 * 4 6kV变压器=(ud%/100)。(SJ/SEB)=4.5/0.8=5.625那么当d1点短路时，总的Uj=6.3kV千伏ij=Sj/(1.7326.3)=100/1.7326.3=9.16(kA)id2=Ij/X *D2=9.16/1.51=6.066(kA)ichd 2=1.52 D2=1.526.066=9.22(kA)ichd 2=2.55 Id2=2.556.066=15.47(kA)sd2=Sj/X *D2=100/1.51=66.23(MVA)d3短路时为：总电抗值x *D3=x * 1x * 2x * 3/2x * 4=0 . 50 . 31 1.4/25.625=7

12、.135Uj=0.4kV千伏ij=Sj/(1.7320.4)=100/1.7320.4=144.3(kA)；ID3=Ij/X *D3=144.3/7.135=20.224(kA)ichd 3=1.09 Id3=1.0920.224=22.04(kA)ichd 3=1.84 Id3=1.8420.224=37.21(kA)sd3=Sj/X *D3=100/7.135=14.015(MVA)2.用本文介绍的方法计算每个元件的电抗值计算如下：系统的电抗值为：1=100/200=0.535kV架空线路的电抗值为：2=103%=0.335kV变压器B1电抗值为：3=7/5=1.46kV变压器B2的电抗值

13、为：4=4.5/0.8=5.625那么当d1点短路时，总电抗值X *D1=X * 1 X * 2=0.5 0.3=0.8；Sd1=100/X*d1=100/0.8=125(MVA)Id1=1.6/0.8=2(kA)Ichd1=1.5Id1=3(kA)ichd1=2.5Id1=5(kA)那么当d2短路时，总电抗值x *D2=x * 1x * 2x * 3/2=0 . 50 . 31 . 4/2=1.5；sd2=100/X *D2=100/1.5=66.67(MVA)Id2=9.2/1.5=6.13(kA)Ichd2=1.5Id2=9.195(kA)ichd2=2.5Id2=15.325(kA)那么当d3点短路时，它是：总电抗值x *D3=x * 1x * 2x * 3/2x * 4=0 . 50 . 31 . 4/25.625=7.125；sd3=100/X *D3=100/7.125=14.035(MVA)Id3=150/7.125=21.053(kA)Ichd3=Id3=21.053(kA)ichd3=1.8Id3=37.895(kA)五.结论从计算对比中可以看出，本文介绍的方法的计算结果与传统的标准值法基本相当。计算短路电流的目的是在电气设备的设计和运行中选择电气设备、