供配电系统设计中的短路计算简化方法之探析_供配电
时间：2019-04-12 03:14:42 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。供配电系统设计中，短路计算不仅工作量大，且其等值电路变换复杂，给设计带来较大的不便。现在设计多应用计算机软件进行图纸绘制和短路计算，文章从多年供配电设计的工作经验，就日常工作中进行短路计算的相关问题进行探讨。
【关键词】 供配电；设计；短路计算；简化方法
中图分类号：TM71文献标识码：A文章编号：1006-0278(2012)04-138-02
短路计算是根据迭加原理，将短路电流计算归结为短路点同电源点输入阻抗和短路点同电源点之间转移阻抗的计算，通过网络的等值变换和化简，求取输入阻抗和转移阻抗，利用电流分布系统来确定电流分布，通过对称量法求解系统各元件的序阻抗，再根据不对称短路的不同类型，列出边界方程，以求得短路点的电压和电流的各序分量。
一、短路电流计算条件
1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。
具体规定：对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。
2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻；对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。
3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。
二、供配电系统短路计算实现原理
根据电力系统分析课程可知,短路计算是用对称分量法进行的。首先假设网络是线性的,即系统各元件参数是恒定的。
应用叠加原理,将三相网络分解为正、负、零序三个网络。并假定正常情况下网络是对称的,即三个序网是各自独立的。然后,再应用叠加原理,将各序网的电压、电流分解为正常分量和故障分量。最后,根据故障点故障类型的边界条件,将三个序网连成一个完整的网络,应用线性交流电路理论,计算出三个序网电压和电流的故障分量,再与正常分量相加,得到三序电压、电流的实际值。有三序电压和电流就可以计算出三相电压和电流。应用戴维南定量,可以求得三个序网相对于故障点的电压方程，求得各节点的三序电压后,就可以计算出各支路的三序电流和三相电流。
三、简化计算法探讨
即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办? 还有一个问题就是短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等。
一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值。求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流。设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流。下面介绍一种 简化的短路计算方法。
（1）系统电抗的计算
系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量
例：基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1
当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5
当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0
系统容量单位：MVA
系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量
作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为XS*=100/692＝0.144。
（2）变压器电抗的计算
110KV, 10.5除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV{6KV}, 4.5除变压器容量。
例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
变压器容量单位：MVA
这里的系数10.5，7，4.5 实际上就是变压器短路电抗的％数。不同电压等级有不同的值。
（3）电抗器电抗的计算
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 。
额定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15
电抗器容量单位：MVA
（4）架空线路及电缆电抗的计算
架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0
电缆：按架空线再乘0.2。
例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2
10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。
这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。
（5）短路容量的计算
电抗加定，去除100。
例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为 X*∑=2, 则短路点的短路容量
Sd=100/2=50 MVA。
短路容量单位：MVA
（6）短路电流的计算
6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。
0.4KV，150除电抗
例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为 X*∑=2, 短路点电压等级为6KV,
则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。
短路电流单位：KA
（7）短路冲击电流的计算
1000KVA及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=Id, 冲击电流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=1.5Id, 冲击电流峰值ic=2.5Id
例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA，
则该点冲击电流有效值Ic=1.5Id,＝1.5*4.6＝7.36KA,冲击电流峰值
ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA。
可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}.但一定要包括系统电抗。
