短路容量和短路電流計(jì)算

1、短路容量(單位MVA): 求出短路點(diǎn)前的總電抗值，然后用100除該值即可。

  計(jì)算依據(jù)的公式為: Sd=Sjz/X*∑ （5）

  例如圖1中d1點(diǎn)短路時(shí)，系統(tǒng)的短路容量計(jì)算，其等效阻抗圖如圖1(b)所示，圖中每個(gè)元件均標(biāo)有編號(hào)，編號(hào)下面為元件的電抗值。

可以看出，從電源到d1點(diǎn)的總電抗: X*∑=0+0.21+0.7/3=0.443，其短路容量Sd =100/0.443=225.73MVA，從電源到d2點(diǎn)的總電抗，應(yīng)再加上電抗器的電抗，即X*∑=0.443+1.156=1.599，則Sd =100/1.599=62.54MVA。

 2、短路電流的計(jì)算

  若6kV電壓等級(jí)，則短路電流(單位kA，以下同)等于9.2除總電抗X*∑(短路點(diǎn)前的，以下同); 若10kV電壓等級(jí)，則等于5.5除總電抗X*∑; 若35kV電壓等級(jí)，則等于1.6除總電抗X*∑; 若110kV電壓等級(jí)，則等于0.5除總電抗X*∑; 若0.4kV電壓等級(jí)，則等于150除總電抗X*∑。

計(jì)算依據(jù)的公式是: Id=Ijz/ X*∑ (6)

  式中Ijz: 表示基準(zhǔn)容量為100MVA時(shí)基準(zhǔn)電流(kA)，6kV取9.2kA，10kV取5.5kA，35kV取1.6kA，110kV取0.5kA，0.4kV則取150kA。 則圖1中d1點(diǎn)的短路電流為: Id1=9.2/0.443=20.77kA 3、短路沖擊電流的計(jì)算

 計(jì)算方法: 對(duì)于6kV以上高壓系統(tǒng)，Ich等于Id乘1.5，ich等于Id乘2.5; 對(duì)于0.4kV低壓系統(tǒng)，由于電阻較大，Ich及ich均較小，所以實(shí)際計(jì)算中可取Ich=Id，ich=1.8Id。

  則圖1中d1點(diǎn)的短路時(shí): Ichd1=1.5 Id1 =1.5×20.77=31.155kA; i chd1=2.5 Id =2.5×20.77=51.925kA

計(jì)算實(shí)例

  下面舉一實(shí)際例子分別采用標(biāo)么值法與本文所介紹的方法進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。

  例如: 一供電系統(tǒng)如圖2所示，參數(shù)圖中所標(biāo)，試分別用標(biāo)么值法及本文所介紹的方法分別計(jì)算d1，d2，d3點(diǎn)短路時(shí)的Sd，Id，Ich及ich。

1、采用標(biāo)么值法計(jì)算

  選取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，基準(zhǔn)電壓Uj=Up  由系統(tǒng)接線(xiàn)圖得其等效阻抗圖如圖2（b）所示。

 

圖2 某供電系統(tǒng)圖

各元件電抗標(biāo)么值計(jì)算如下:  系統(tǒng): X*1=Sj/Sdxt=100/200=0.5

35kV線(xiàn)路: X*2=X.L.(Sj/Up2)=0.425×10×(100/372)=0.31 35kV變壓器B1: X*3=(ud%/100).(Sj/Seb)=7/5=1.4 6kV變壓器B2: X*4=(ud%/100).(Sj/Seb)=4.5/0.8=5.625 則d1點(diǎn)短路時(shí): 

總電抗值 X*∑d1= X*1+ X*2 =0.5+0.31=0.81; 取Uj=37kV 

Ij=Sj/(1.732×37)=100/1.732×37=1.56(kA) Id1=Ij/ X*∑d1=1.56/0.81=1.926(kA) Ichd1=1.52Id1=1.52×1.926=2.928(kA) ichd1=2.55Id1=2.55×1.926=4.91(kA)

Sd1=Sj/ X*∑d1=100/0.81=123.5(MVA) d2點(diǎn)短路時(shí):

總電抗值 X*∑d2= X*1+ X*2 + X*3 /2=0.5+0.31+1.4/2=1.51; 取Uj=6.3kV 

Ij=Sj/(1.732×6.3)=100/1.732×6.3=9.16(kA) Id2=Ij/ X*∑d2=9.16/1.51=6.066(kA) Ichd2=1.52Id2=1.52×6.066=9.22(kA) ichd2=2.55Id2=2.55×6.066=15.47(kA) Sd2=Sj/ X*∑d2=100/1.51=66.23(MVA) d3點(diǎn)短路時(shí):

總電抗值 X*∑d3= X*1+ X*2 + X*3 /2+ X*4=0.5+0.31+1.4/2+5.625=7.135 取Uj=0.4kV 

Ij=Sj/(1.732× 0.4)=100/1.732×0.4=144.3(kA); Id3=Ij/ X*∑d3=144.3/7.135=20.224(kA) Ichd3=1.09Id3=1.09×20.224=22.04(kA) ichd3=1.84Id3=1.84×20.224=37.21(kA) Sd3=Sj/ X*∑d3=100/7.135=14.015(MVA) 2、本文介紹的方法計(jì)算 各元件的電抗值計(jì)算如下:  系統(tǒng)電抗值: X*1=100/200=0.5

35kV架空線(xiàn)路電抗值: X*2 =10×3%=0.3

35kV變壓器B1電抗值: X*3 =7/5=1.4 6kV變壓器B2電抗值: X*4 =4.5/0.8=5.625 則d1點(diǎn)短路時(shí):

總電抗值 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) 則d2點(diǎn)短路時(shí): 

總電抗值 X*∑d2= X*1+ X*2 + X*3/2=0.5+0.3+1.4/2=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) 則d3點(diǎn)短路時(shí): 

總電抗值 X*∑d3= X*1+ X*2 + X*3/2+ X*4 =0.5+0.3+1.4/2+5.625=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)

結(jié)論

  由計(jì)算比較可知，采用本文所介紹的計(jì)算方法與傳統(tǒng)的標(biāo)么值法計(jì)算結(jié)果基本相當(dāng)。計(jì)算短路電流的目的，是為了在電氣裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，用來(lái)選擇電氣設(shè)備、選擇限制短路電流的方式、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置和分析電網(wǎng)故障等。從這個(gè)意義上講計(jì)算結(jié)果愈精確愈好。但考慮到電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行極準(zhǔn)確的短路計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)解決大部分實(shí)際問(wèn)題并不一定要十分精確的計(jì)算結(jié)果。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，實(shí)際中的各種計(jì)算方法都只是對(duì)短路電流的預(yù)估，計(jì)算時(shí)都有一系列的假設(shè)條件。雖然本文方法的計(jì)算結(jié)果稍微偏大點(diǎn)，但計(jì)算過(guò)程較為簡(jiǎn)單，這對(duì)實(shí)用并無(wú)影響，而且將來(lái)系統(tǒng)發(fā)展后也有一定的適應(yīng)性。有興趣的同行不妨以試，或許會(huì)給您的工作帶來(lái)點(diǎn)方便。