短路容量和短路電流計算

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

  計算依據的公式為: Sd=Sjz/X*∑ （5）

  例如圖1中d1點短路時，系統(tǒng)的短路容量計算，其等效阻抗圖如圖1(b)所示，圖中每個元件均標有編號，編號下面為元件的電抗值。

可以看出，從電源到d1點的總電抗: 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點的總電抗，應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、短路電流的計算

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

計算依據的公式是: Id=Ijz/ X*∑ (6)

  式中Ijz: 表示基準容量為100MVA時基準電流(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點的短路電流為: Id1=9.2/0.443=20.77kA 3、短路沖擊電流的計算

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

  則圖1中d1點的短路時: Ichd1=1.5 Id1 =1.5×20.77=31.155kA; i chd1=2.5 Id =2.5×20.77=51.925kA

計算實例

  下面舉一實際例子分別采用標么值法與本文所介紹的方法進行計算驗證。

  例如: 一供電系統(tǒng)如圖2所示，參數圖中所標，試分別用標么值法及本文所介紹的方法分別計算d1，d2，d3點短路時的Sd，Id，Ich及ich。

1、采用標么值法計算

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

 

圖2 某供電系統(tǒng)圖

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

35kV線路: 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點短路時: 

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點短路時:

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點短路時:

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、本文介紹的方法計算 各元件的電抗值計算如下:  系統(tǒng)電抗值: X*1=100/200=0.5

35kV架空線路電抗值: 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點短路時:

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點短路時: 

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點短路時: 

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)

結論

  由計算比較可知，采用本文所介紹的計算方法與傳統(tǒng)的標么值法計算結果基本相當。計算短路電流的目的，是為了在電氣裝置的設計和運行中，用來選擇電氣設備、選擇限制短路電流的方式、設計繼電保護裝置和分析電網故障等。從這個意義上講計算結果愈精確愈好。但考慮到電力系統(tǒng)的實際情況，要進行極準確的短路計算是相當復雜的，同時對解決大部分實際問題并不一定要十分精確的計算結果。為了簡化計算，實際中的各種計算方法都只是對短路電流的預估，計算時都有一系列的假設條件。雖然本文方法的計算結果稍微偏大點，但計算過程較為簡單，這對實用并無影響，而且將來系統(tǒng)發(fā)展后也有一定的適應性。有興趣的同行不妨以試，或許會給您的工作帶來點方便。