最近很多人再問短路電流的計算按系統(tǒng)內「電網短路電流計算」，今天小編給大家整理了短路電流的計算按系統(tǒng)內「電網短路電流計算」的相關內容，請往下看。

1前言

電力系統(tǒng)運行有三種狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、非正常運行狀態(tài)和短路故障。短路就是指不同電位導電部分之間的不正常短接。

供電網絡中發(fā)生短路時,很大的短路電流會使電器設備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網絡內的電壓大大降低,因而破壞了網絡內用電設備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器設備、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件.首先我們搞明白什么是短路電流計算？

2什么叫短路電流計算？

首先搞清楚什么是短路？系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之間或相與地之間的短接。

短路電流計算是通過系統(tǒng)給定條件，對系統(tǒng)進行阻抗計算及網絡變換，進而計算系統(tǒng)的各短路電流值，為系統(tǒng)主接線的比選、導體及設備的選擇、繼電保護的整定等提供依據。

1、供電系統(tǒng)的短路容量為無窮大或者以供電電源為基準的計算電抗大于等于3，為遠端短路，否則為近端短路。

2、短路電流包括：

（1）對稱短路電流交流（周期）分量初始值（有效值）Ik”、Id”

（2）對稱短路電流交流（周期）分量穩(wěn)態(tài)值（有效值）Ik 、Id

（3）遠端短路：Id”=Id 近端短路：Id”＞Id

（4）對稱短路電流直流（非周期）分量ifz0 、ifzt

（5）對稱短路電流峰值ip、ich

3、所有短路電流的值都是以交流（周期）分量初始值（有效值）Ik”為基礎計算而來的。

4、短路電源：系統(tǒng)、發(fā)電機、異步電動機、電容

3短路產生的原因及危害

1.短路故障產生的原因

（1） 設備原因

指電氣設備、元件的損壞。如設備絕緣部分自然老化或設備本身有缺陷，正常運行時被擊穿導致短路；設計、安裝、維護不當所造成的設備缺陷最終發(fā)展成短路等。

（2） 自然原因

由于氣候惡劣，如大風、低溫、導線覆冰等引起架空線倒桿斷線；因遭受直擊雷或雷電感應，導致設備過電壓或絕緣被擊穿等。

（3） 人為原因

工作人員違反操作規(guī)程，帶負荷拉閘造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程，帶接地刀閘合閘造成金屬性短路；人為疏忽接錯線造成短路；運行管理不善，造成小動物進入帶電設備內形成短路事故等。

2 短路故障的危害

（1） 短路電流的熱效應

巨大的短路電流通過導體，短時間內產生很大熱量，形成很高溫度，極易造成設備過熱而損壞。

（2） 短路電流的電動力效應

由于短路電流的電動力效應，導體間將產生很大的電動力。如果電動力過大或設備電動力過大或設備結構強度不夠，則可能引起電氣設備機械變形甚至損壞，使事故進一步擴大。

（3） 短路時系統(tǒng)電壓下降

短路造成系統(tǒng)電壓突然下降，給用戶帶來很大影響。例如，作為主要動力設備的異步電動機，其電磁轉矩與端電壓平方成正比。電壓大幅下降將造成電動機轉速降低甚至停止運轉，給用戶帶來損失；同時，電壓降低會造成照明負荷，如電燈突然變暗或一些氣體放電燈的熄滅等，影響正常的工作、生活和學習。

（4） 不對稱短路的磁效應

當系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，不對稱短路電流的磁效應所產生的足夠的磁通在鄰近的電路內能感應出很大的電動勢，這對于附近的通信線路、鐵路信號系統(tǒng)及其他電子設備、電動控制系統(tǒng)可能產生強烈干擾。

（5） 短路時的停電事故

短路時會造成停電事故，給國民經濟帶來損失。并且短路越靠近電源，停電波及范圍越大

（6） 破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，造成系統(tǒng)瓦解

短路可能造成的最嚴重后果就是使并列運行的各發(fā)電廠之間失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大面積停電。

4短路電流計算主要目的

（1） 電氣主接線比選

短路電流計算可為不同方案進行技術經濟比較，并為確定是否采取限制短路電流措施等提供依據。

（2） 選擇導體和電器

如選擇斷路器、隔離開關、熔斷器、互感器、母線、絕緣子、電纜、架空線等。其中包括計算三相短路沖擊電流、沖擊電流有效值以校驗電氣設備電動力穩(wěn)定度，計算三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用以校驗電氣設備及載流導體的熱穩(wěn)定性，計算三相短路容量以校驗斷路器的遮斷能力等。

（3） 確定中性點接地方式

對于35 kV、10 kV供配電系統(tǒng)，根據單相短路電流可確定中性點接地方式。

（4） 驗算接地裝置的跨步電壓和接觸電壓。

（5） 選擇繼電保護裝置和整定計算

在考慮正確、合理地裝設保護裝置和校驗保護裝置靈敏度時，不僅要計算短路故障支路內的三相短路電流值，還需知道其他支路短路電流分布情況；不僅要算出最大運行方式下電路可能出現的最大短路電流值，還應計算最小運行方式下可能出現的最小短路電流值；不僅要計算三相短路電流，而且也要計算兩相短路電流，或根據需要計算單相接地電流等。

5短路的種類

在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相短路。

三相短路是對稱短路，用k(3)表示，如圖a所示。因為短路回路的三相阻抗相等，所以三相短路電流和電壓仍然是對稱的，只是電流比正常值增大，電壓比額定值降低。三相短路發(fā)生的概率最小，只有5％左右，但它卻是危害最嚴重的短路形式。

兩相短路是不對稱短路，用k(2)表示，如圖b所示。兩相短路的發(fā)生概率為10％～15％。

兩相接地短路也是一種不對稱短路，用k(1.1)表示，如圖（c）、（d）所示。它是指中性點不接地系統(tǒng)中兩個不同的相均發(fā)生單相接地而形成的兩相短路，亦指兩相短路后又接地的情況。兩相接地短路發(fā)生的概率為10％～20％。

相短路用k(1)表示，如圖（e）、（f）所示，也是一種不對稱短路。它的危害雖不如其他短路形式嚴重，但在中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生的概率最高，占短路故障的65％～70％。

（e） （f）

短路的類型

6計算步驟及內容

計算步驟：

（1）確定電流路徑（短路電源 元件 短路點）：找出為短路點提供短路電流的電源和短路電流流經的所有元件。若是對稱（三相）短路，只需確定正序網絡即可，若為不對稱短路，則需找出正序、負序、零序網絡。

（2）計算元件阻抗：計算出短路電流流經的所有元件的阻抗標幺值或有名值。

（3）化簡短路網絡：將復雜的短路網絡化簡為電源加轉移電抗的簡單網絡。

（4）求解短路電流值：計算出各個電源提供的短路電流，Id”、Id、ip、ifzt

計算內容:

（1） 短路點的選取短路點為各級電壓母線、各級線路末端。

（2） 短路時間的確定根據電氣設備選擇和繼電保護整定的需要，確定計算短路電流的時間。

（3） 短路電流的計算包括最大運行方式下最大短路電流、最小運行方式下最小短路電流以及各級電壓中性點不接地系統(tǒng)的單相接地短路電流，計算的具體項目及其計算條件取決于計算短路電流的目的。

7短路電流計算條件

1）.基本假定

短路電流計算中，為簡化分析，通常采用以下基本假定：

（1） 正常運行時，三相系統(tǒng)對稱運行。

（2） 所有電源的電動勢相位角相同。

（3） 系統(tǒng)中所有同步和異步電動機均為理想電機，即不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導體集膚效應等影響，轉子結構完全對稱，定子三相繞組空間位置相差120°電氣角度。

（4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。

（5） 同步電機都具有自動調整勵磁裝置。

（6） 不考慮短路點的電弧電阻。

（7） 不考慮變壓器的勵磁電流。

（8） 除計算短路電流的衰減時間常數和低壓電網的短路電流外，元件的電阻略去不計。

（9） 輸電線路的電容略去不計。

（10） 元件的計算參數取額定值。

2）.一般規(guī)定

（1） 驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流應按本工程的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景規(guī)劃（一般為本工程預期投產后5～10年的發(fā)展規(guī)劃考慮）。

確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式計算，不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式計算。

（2） 驗算導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。

8計算方法

1.標幺制法

標幺制是一種相對單位制，標幺值是一個無單位的量，為任一參數對其基準值的比值。標幺制法就是將電路元件各參數均用標幺值表示。在短路電流計算中通常涉及四個基準量，即基準電壓Ud、基準電流Id、基準視在功率Sd和基準阻抗Zd。在高壓系統(tǒng)中，由于回路電抗一般遠大于電阻，為了方便，在工程上一般可忽略電阻，直接用電抗代替各元件的阻抗，這樣Zd≈Xd。由于電力系統(tǒng)有多個電壓等級的網絡組成，采用標幺制法可以省去不同電壓等級間電氣參量的折算。在高壓系統(tǒng)中宜采用標幺制法進行短路電流計算。

2.有名值法

有名值法就是以實際有名單位給出電路元件參數，這種方法通常用于1 kV以下低壓供配電系統(tǒng)短路電流的計算

9具體舉例

1計算條件

1.假設系統(tǒng)有無限大的容量.用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多.
具體規(guī)定: 對于3~35KV級電網中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大.只要計算35KV及以下網絡元件的阻抗.

2簡化計算法
即使設定了一些假設條件,要正確計算短路電流還是十分困難,對于一般用戶也沒有必要.一些設計手冊提供了簡化計算的圖表.省去了計算的麻煩.用起來比較方便.但要是手邊一時沒有設計手冊怎么辦?下面介紹一種 “口訣式”的計算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計算方法.
在介紹簡化計算法之前必須先了解一些基本概念.

1.主要參數
Sd三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關分斷容量
Id三相短路電流周期分量有效值(KA)簡稱短路電流校核開關分斷電流
和熱穩(wěn)定IC三相短路第一周期全電流有效值(KA) 簡稱沖擊電流有效值校核動穩(wěn)定ic三相短路第一周期全電流峰值(KA) 簡稱沖擊電流峰值校核動穩(wěn)定x電抗(Ω)其中系統(tǒng)短路容量Sd和計算點電抗x 是關鍵.

2.標么值
計算時選定一個基準容量(Sjz)和基準電壓(Ujz).將短路計算中各個參數都轉化為和該參數的基準量的比值(相對于基準量的比值),稱為標么值(這是短路電流計算最特別的地方,目的是要簡化計算).

(1)基準
基準容量 Sjz =100 MVA
基準電壓 UJZ規(guī)定為8級. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV有了以上兩項,各級電壓的基準電流即可計算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4 因為 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144

(2)標么值計算
容量標么值 S* =S/SJZ.例如:當10KV母線上短路容量為200 MVA時,其標么值容量
S* = 200/100=2.
電壓標么值 U*= U/UJZ ; 電流標么值 I* =I/IJZ

3無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算公式
短路電流標么值: I*d = 1/x* (總電抗標么值的倒數).
短路電流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)
沖擊電流有效值: IC = Id *√1 2 (KC-1)2 (KA)其中KC沖擊系數,取1.8
所以 IC =1.52Id
沖擊電流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)
當1000KVA及以下變壓器二次側短路時,沖擊系數KC ,取1.3
這時:沖擊電流有效值IC =1.09*Id(KA)
沖擊電流峰值: ic =1.84 Id(KA)

掌握了以上知識,就能進行短路電流計算了.公式不多,又簡單.但問題在于短路點的總電抗如何得到?例如:區(qū)域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗,等等.

一種方法是查有關設計手冊,從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標么值.求得總電抗后,再用以上公式計算短路電流; 設計手冊中還有一些圖表,可以直接查出短路電流.
下面介紹一種 “口訣式”的計算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計算方法.

3簡化算法
【1】系統(tǒng)電抗的計算
系統(tǒng)電抗,百兆為一.容量增減,電抗反比.100除系統(tǒng)容量
例：基準容量 100MVA.當系統(tǒng)容量為100MVA時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/100＝1
當系統(tǒng)容量為200MVA時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/200＝0.5
當系統(tǒng)容量為無窮大時,系統(tǒng)的電抗為XS*=100/∞＝0
系統(tǒng)容量單位：MVA
系統(tǒng)容量應由當地供電部門提供.當不能得到時,可將供電電源出線開關的開斷容量
作為系統(tǒng)容量.如已知供電部門出線開關為W-VAC 12KV 2000A 額定分斷電流為40KA.則可認為系統(tǒng)容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系統(tǒng)的電抗為XS*=100/692＝0.144.
【2】變壓器電抗的計算
110KV, 10.5除變壓器容量；35KV, 7除變壓器容量；10KV{6KV}, 4.5除變壓器容量.
例：一臺35KV 3200KVA變壓器的電抗X*=7/3.2=2.1875
一臺10KV 1600KVA變壓器的電抗X*=4.5/1.6=2.813
變壓器容量單位：MVA
這里的系數10.5,7,4.5 實際上就是變壓器短路電抗的％數.不同電壓等級有不同的值.
【3】電抗器電抗的計算
電抗器的額定電抗除額定容量再打九折.
例：有一電抗器 U=6KV I=0.3KA 額定電抗 X=4% .
額定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 電抗器電抗X*={4/3.12}*0.9=1.15
電抗器容量單位：MVA
【4】架空線路及電纜電抗的計算
架空線：6KV,等于公里數；10KV,取1/3；35KV,取 3％0
電纜：按架空線再乘0.2.
例：10KV 6KM架空線.架空線路電抗X*=6/3=2
10KV 0.2KM電纜.電纜電抗X*={0.2/3}*0.2=0.013.
這里作了簡化,實際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關,截面越大電抗越小.
【5】短路容量的計算
電抗加定,去除100.
例：已知短路點前各元件電抗標么值之和為 X*∑=2, 則短路點的短路容量
Sd=100/2=50 MVA.
短路容量單位：MVA
【6】短路電流的計算
6KV,9.2除電抗；10KV,5.5除電抗; 35KV,1.6除電抗; 110KV,0.5除電抗.
0.4KV,150除電抗
例：已知一短路點前各元件電抗標么值之和為 X*∑=2, 短路點電壓等級為6KV,
則短路點的短路電流 Id=9.2/2=4.6KA.
短路電流單位：KA
【7】短路沖擊電流的計算
1000KVA及以下變壓器二次側短路時：沖擊電流有效值Ic=Id, 沖擊電流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上變壓器二次側短路時：沖擊電流有效值Ic=1.5Id, 沖擊電流峰值ic=2.5Id
例：已知短路點{1600KVA變壓器二次側}的短路電流 Id=4.6KA,
則該點沖擊電流有效值Ic=1.5Id,＝1.5*4.6＝7.36KA,沖擊電流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA.
可見短路電流計算的關鍵是算出短路點前的總電抗{標么值}.但一定要包括系統(tǒng)電抗。