短路电流计算基础相关知识

1、短路电流计算基础知识
1.1.1  计算短路电流的目的
(1)在选择电气主接线时,为了比较各种主接线的方案,确定某接线方案是否需要采取限制短路电流的措施,均需进行必要的短路电流计算;
(2)在选择电气设备时,为了保证各种电气设备和导体在正常和故障情况下都能安全、可靠的工作,同时又力求节约资金,这就需要用短路电流进行校验,(3)在设计屋外高压配电装置时,需按短路电流校验软导线的相间和相对地的安全距离;贝亲婴儿奶癣膏
(4)在选择继电保护方法和整定计算时,需以各种短路时的短路电流为依据。
1.1.2  计算短路电流的一般规定
(1)验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电所用的短路电流,应按本工程的设计规划容量计算,并考虑电力系统5~10年的远景发展规划;
(2)选择导体和电器用的短路电流,在电气接线的网络中,应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响;
(3)选择导体和电器时,对不带电抗器回路的计算短路点,应该选择在正常接线方式时短路电流的为最大的点;对带电抗器的6~10KV出线,选择母线至母线隔离开关之间的音箱、套管时,短路计算点应选在电抗器之前,其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。
(4)导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流,一般按三相短路电流校验算。若中性点直接接地系统及 自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时,则应按严重情况计算。
1.2  网络的等值变换和简化
为计算不同短路点的短路电流,需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射性等值网络,并求出各电源与短路点之间的转移电抗
X。在工程计算中,
nd
常用以下方法化简网络。
1.2.1  网络等值变换
等值变换的原则,是在网络变换后,应使未变化部分的电压和电流分布保持不变。常用的网络变换方法和公式见有关设计手册。
1.2.2  利用网络的对称性化简网络
在网络简化中,常常可以发现对短路点具有局部和全部对称关系,利用对称关系根据下列原则可以大大简化:
(1)同电位的点,可以用线联结起来;
(2)同电位的点之间的电抗被短接后可以除去。
1.2.3  并联支路的合并
对于n 并联的电源支路,可以用下式求等值电势和等值电抗z E z X 。
< n z n
E y E y E y E y E y y y y ++++=++++ n X y y y y =
++++ 式中  ――合成电势
z E z X ――合成电抗
1y 、2y ……n y 各并联支路的电纳,分别为各并联分支的电抗1X 、2X ……n X 的倒数;如果只有两个电源支路,则                  112212
z E y E y E y y +=+                  1212z X X X X X ×=
+ 1.2.4  分布系数法
求得短路点到各电源间的总组合电抗以后,为了求出短路点到各电源的转移电抗及网络内电流分布,可利用分布系数C。将短路处的总电流当作单位电流,则可求得每支路中电流对单位电流的比值,这些比值称为分布系数,用符号、…….表示。
1C 2C n C 任一电源n 和短路点k 间的转移阻抗nd X ,可由该电网的分布系数和电路
的总组合电抗n C X Σ来决定:
nd n
X X C Σ= 式中  X Σ――各电源到短路点之间的总阻抗(包括公共支路电抗)
由于所有电源支路分布系数之和等于1,所以分布系数可用电抗表示为:                      n n n
X C X Σ= 式中  n X Σ――n 个电源支路的并联电抗(不包括公共支路电抗);
n X ――为各电源支路电抗。
1.2.5  等值电源的归并
(1)按个别变化计算
当网络中有n 个电源时,可将条件类似的按下列情况连接成一组,分别求出至短路点的转移电抗。
1)距短路点距离大致相等的同类发电机可以合并;
2)至短路点的电器距离较远,的同类型和不同类型的发电机可以合并;
1js X
f 3)直接连接于短路点上的同类型发电机。
当仅计算任意时间t 的短路电流周期分量n I ,各电源的发电机型式、参数
相同且距离短路点的电气距离大致相等时,可将各电源合并,求一个总的计算电抗                *e js j S X
X S ΣΣ= 则              *zt zt e I I I Σ=
式中  *X Σ――各电源合并后的计算电抗标么值;
*zt I ――各电源合并后t 秒短路电流周期分量标么值;长春李大夫
――各电源合并后总的额定容量(MVA);
e S Σ      e I Σ――各电源合并后总的额定电流(KA)
1.2.6
计算电源的基准电流:
j S I =式中:S j ——基准容量,S j =100MV A
U j ——基准电压(KV)
常用基准值(Sj=100MV A )
系统标称电压
Un(KV)
0.38 3    6 10 35
110 基准电压Uj (KV)
0.4 3.15 6.3 10.5 37 115 基准电电流Ij (KA)
114.3 18.3 9.16 5.5    1.56 0.5
1.2.7短路电路参数可以采用标幺值法和有名单位值法。通常标幺值法广泛用于高压网络。
根据相应的运行方式下各短路点的化简图
(1)、计算各短路点短路电流的标么值:
利率汇率I d*(3)=1/X *,
(2)、计算电源的基准电流:
j S I ==
式中:Sj——基准容量,Sj=100MVA
Uj——基准电压(KV)
自动化仪表及系统(3)、计算电源三相对称短路时短路电流的有名值:
I (3)=Ij.I d*(3)(KA)
(4)、计算电源两相短路时短路电流的有名值:
I (2)=23
I (3)(KA)
1.3  各短路点总短路电流及冲击电流最大有效值Ich 计算
冲击电流和全电流的计算中国课堂教学网
1.3.1  冲击电流
三相短路发生后的半个周期(t=0.01s),短路电流的瞬时值达到最大,称为冲击电流。即0.01S 内的瞬时值,其值按下式计算:
ch i                0.0100.01c h z f z a
i i i e T −=+
当不计周期分量的衰减时,
''
ch ch i I ⎫          ⎪0.011c h a
K e T −=+ 式中-冲击系数。
ch K T a =X ∑/314R ∑短路电流直流分量衰减时间常数。
可以证明冲击(峰值系数)在[1,2]间。
在式中:Iz——短路电流周期分量的有效值,(KA)
kch——短路电流的冲击系数, 发电机母线短路时取kch=1.9 , 主变高压侧母线短路时取kch=1.85 , 其余取kch=1.8 。
短路电流全电流最大值有效值ch I ,出现在三相短路后的第一个周期内,其值为:
ch I =    当不计周期分量的衰减时
ch I I =2、高压线路元件电抗计算
人体气化
计算电路原件阻抗标幺值
A)同步电机
B)变压器
C)电抗器
D)线路
E)电力系统(已知短路容量)
F)基准电压相同从某基准容量的电抗标幺值变换到另个基准容量Sj 的电抗标幺值
G)将某电压下的电抗标幺值变换到另个电压下的电抗标幺值
3、高压线路简化变换
4、高压短路电流计算例子(略)
5、低压短路电流计算例子(见例子)
作者:刘瑞科 2011-2-13

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