TA的每日心情 | 开心 2016-4-18 00:58 |
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发表于 2009-6-11 07:17:36
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短路容量计算 + B5 y8 z- c0 e' _5 s! [
; V' j+ ] h* Y9 b
" U5 ?/ T+ ~5 w2 Y1 d+ R一.概述
( F: t% @( B' P , {7 z9 N1 v# ]1 U
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.. ?" v1 Q2 J# `# @: H, O# T
8 ?6 [& d! {5 k
二.计算条件5 m' t' @- d& i; b% e7 _9 p" [% n
/ i4 q0 C& ~, h9 Z% O 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.1 Z, @& n6 b& O( W8 h" c+ M
" \. x6 N# ]# P. L0 R1 x 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.
' M& N" N0 I8 l, N: ~5 G, O& W5 r
* X e& f" ^1 b, X" S/ J 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.
1 s3 J6 g( G, T |
" P& M4 L- M( C( K' ~ W) @* }5 G1 } 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.
" p7 N2 n4 ?. V* j& {& v, X ^ G) J# T
( M. i' g( d/ W8 j$ Q 三.简化计算法
; K2 L9 M$ t* t$ {0 U" w $ c, {- W4 }# B& q) |
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?下面介绍一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.
: _: j# n* E' W% o% _ 8 q9 x8 T I2 Y( W
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.% P' d* f5 G; k% H7 ]
6 m ^' j" S. E& @ q
1.主要参数( c$ c/ r* y) W' \& _
% [6 p- f0 I* } sd三相短路容量 (mva)简称短路容量校核开关分断容量4 l/ a/ C2 t0 y$ p* G
8 a5 A0 a: Y p
id三相短路电流周期分量有效值(ka)简称短路电流校核开关分断电流 O& c% ^- y0 z
3 A8 I& [4 c% ^; V1 ?. M3 ^/ w" s
和热稳定4 N- }. f I7 N+ ]6 v
s9 G3 i0 q' B. R* d C. c
ic三相短路第一周期全电流有效值(ka) 简称冲击电流有效值校核动稳定
- `- q; X& p4 v" p& G2 s
$ a+ i1 q5 ]) X( p; d) | ic三相短路第一周期全电流峰值(ka) 简称冲击电流峰值校核动稳定
0 F, e, U7 @3 [ T 7 i. n4 j3 Q5 H+ Y1 a4 C
x电抗(ω)
! p$ [# O- z# \% v9 D/ A; c, ` ? 1 t% L, c( j! }1 b
其中系统短路容量sd和计算点电抗x 是关键.
) q0 ] X, P* I! X- a: V" H
% n0 e" s! P/ z; ]* r# s 2.标么值* |; ?) f9 ?: ~" D! y7 q' F
9 _6 @) o0 S: {5 e
计算时选定一个基准容量(sjz)和基准电压(ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).* z) j* ~, c7 z$ s* ~& C( R2 ?
4 a6 `' h# |# L/ R (1)基准
/ Q* v' q( f! s" f- n1 C* I
I" q: [; ~: Y q 基准容量 sjz =100 mva* a5 C0 Q; {' i- F7 \! @2 R2 W
2 b0 u) |+ i2 b0 V5 I1 N
基准电压 ujz规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kv
$ @5 N" _6 n2 d 5 l( W0 W3 S. l. Q. \( g" [
有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: ujz (kv)3710.56.30.40 ^$ {& z0 k6 r8 I
+ P1 x e R2 J* ^3 s M/ C
因为 s=1.73*u*i 所以 ijz (ka)1.565.59.161448 h; f' }) c* }, w; R4 l
N) r; W- x' u2 G/ I
(2)标么值计算
% V4 h8 D# X$ p! m. Y4 L0 v5 Q' | 4 u, U1 T7 c# n& \7 r6 P% V
容量标么值 s* =s/sjz.例如:当10kv母线上短路容量为200 mva时,其标么值容量
9 b2 q8 y0 X6 v& f7 `
& r" c) U. t5 O5 t& m: x5 k5 W s* = 200/100=2.
# d8 W. z. h0 ?# B
6 E; J4 z) y0 O) I. Y 电压标么值 u*= u/ujz ; 电流标么值 i* =i/ijz + i# F3 k x5 [# a: r: u2 {4 E0 p
% c2 a& P' B- N! \& Z8 p( `1 d
3无限大容量系统三相短路电流计算公式
4 j! M* ?) ?7 w7 Y/ D 5 i- s6 G2 }, ?: G+ N
短路电流标么值: i*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).
/ r3 C; d6 W; Q( |
5 E5 v! I5 w, Z, x1 c+ q 短路电流有效值: id= ijz* i*d=ijz/ x*(ka)
8 ^3 B- U9 X2 y9 L* m% }# Q - N Y1 _2 s' w9 O: F
冲击电流有效值: ic = id *√1 2 (kc-1)2 (ka)其中kc冲击系数,取1.8
/ R9 l& @& ~9 g1 B
2 {* ]) Z% H' |7 z/ | 所以 ic =1.52id / J8 c7 D7 n- B! n/ e
: M& X9 A" E% [0 A' u6 ^- @
冲击电流峰值: ic =1.41* id*kc=2.55 id (ka)
" U/ B- H7 A. W 4 ?1 Y! C4 Z7 }+ I) C% z
当1000kva及以下变压器二次侧短路时,冲击系数kc ,取1.3
, L( m v( R1 A/ ?7 t2 g. K9 | & s2 _) b( o2 X G0 G# r) R
这时:冲击电流有效值ic =1.09*id(ka)
0 F1 d) X2 Q- T5 Z' x: {# q% n 3 q* I a: e' D
冲击电流峰值: ic =1.84 id(ka)2 s' R2 f! S3 \0 J) ?+ d$ P( z
% v; h( V2 [+ m" S- A9 P
掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于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.
: \; ?- z. Q+ u. h
( Y7 C: B+ r3 A7 E1 S( _& o% M8 E 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.2 A ]$ s. v' p
4 \# |( R( V) `" S' Y3 v# E$ a 下面介绍一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.
! \0 m0 `+ [" g; F) I0 d; r9 _1 H & o# s5 }$ `2 V! N" b8 ?7 y- z8 u# u
4.简化算法
3 i" ]1 L3 k5 ~6 K- G
1 s% Y- s+ e: D0 r0 H( w3 F( } 【1】系统电抗的计算1 d( V2 [6 R# D5 s/ V, Q
$ q l; W v; z( M( S( } 系统电抗,百兆为一。容量增减,电抗反比。100除系统容量! e' _6 O3 k2 b0 B
: f2 r; ?9 N3 R9 F
例:基准容量 100mva。当系统容量为100mva时,系统的电抗为xs*=100/100=1/ h6 ^' r) C: s4 E+ M) \
2 k9 K( h8 { m4 G' z( I 当系统容量为200mva时,系统的电抗为xs*=100/200=0.5" Q. A% m: T6 m) p6 w$ V$ K# Q6 ?
# ?% i K2 h" N3 A8 Q 当系统容量为无穷大时,系统的电抗为xs*=100/∞=03 o* U' {8 Q! c& A5 V2 i
F4 L2 A- e6 @4 I# O
系统容量单位:mva
" q8 `/ B7 ?9 q0 w( d & b9 T" N! G* @: i& M
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
6 b; i4 |4 {6 @6 ?6 F3 c2 h8 n8 O
% p$ k' w1 M3 c8 f* D5 Z 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。3 Z2 Y6 H, V1 ^4 r, @
, D9 c+ o2 u0 l+ ~6 k( z3 R2 g 【2】变压器电抗的计算
5 E2 r4 m: }8 c ?# j
1 m- G3 g6 z( N 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。: D) O; t+ `2 I: i
3 r' Z& _( P( x9 \" v 例:一台35kv 3200kva变压器的电抗x*=7/3.2=2.1875
0 Q) U/ I" k) `0 c* h# Q 9 A# o( \! O8 u' U7 n1 A* a( T
一台10kv 1600kva变压器的电抗x*=4.5/1.6=2.813
5 s! f% s, Z! B& V0 u; S
$ I. j- y8 E7 j* u: ]% u* Q. q2 A& K7 y 变压器容量单位:mva5 F# N h- ?. _! N1 j
" @9 n$ U1 J6 \( ~6 ^: K4 f8 X; |
这里的系数10.5,7,4.5 实际上就是变压器短路电抗的%数。不同电压等级有不同的值。
1 A8 v. }' s1 F" w8 A & n: L( c6 y* G5 D/ J8 r% V+ c: l
【3】电抗器电抗的计算9 n5 v! f% E" v; F/ I$ T* f3 V+ h
& x) @# q3 W. p( e0 K! w% P 电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
/ a/ d, f! y0 s7 u* l* X
0 {2 d$ F! e0 Q/ U- C- k: r: Z 例:有一电抗器 u=6kv i=0.3ka 额定电抗 x=4% 。
. S7 p' v! u0 b* m
) K5 m5 o; v+ D3 Y 额定容量 s=1.73*6*0.3=3.12 mva. 电抗器电抗x*={4/3.12}*0.9=1.154 o+ d* V W8 g! c& x$ Y8 Q& i
9 n. ?% _: @/ ]6 h* C 电抗器容量单位:mva' v1 f' s! ~ o% e
* ?' p3 @2 u0 ]' c" Y2 D0 ~ 【4】架空线路及电缆电抗的计算
% T9 c. t- u6 X) m# L& A: a 5 }1 x: p! f$ w: f
架空线:6kv,等于公里数;10kv,取1/3;35kv,取 3%0$ ]8 V) G* V/ ^1 D
( \5 m2 W3 a9 u& w+ q 电缆:按架空线再乘0.2。& }* M" _. O6 \- Q& s
* n! M: K% ?7 V6 D 例:10kv 6km架空线。架空线路电抗x*=6/3=2
) t$ m( K& `0 i% r1 h+ ` 0 @/ Y# \! f3 k& Q
10kv 0.2km电缆。电缆电抗x*={0.2/3}*0.2=0.013。
* r" ?" J6 g$ d
) T6 Q* h+ C3 ~; Y. a 这里作了简化,实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关,截面越大电抗越小。" B/ F+ \) e- {! F8 U2 Q6 y
: c1 u$ G% g" d& `& C; o
【5】短路容量的计算& h, r3 p, t6 B& @& @
j2 R# ~3 `; Q' z 电抗加定,去除100。
$ i8 J# Q. c" ]. G' G . @* x6 m7 T' ]* A
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' k/ j* |( s) c+ D, [
9 I, ?& ^5 }( P. \ sd=100/2=50 mva。+ S# P1 Z. X: u1 [% q
3 h c4 z1 X( P' _9 G 短路容量单位:mva7 {5 V! A. f; L& e3 |
* v+ ^ V$ c( [6 T
【6】短路电流的计算
0 D4 f7 @- s" l! q9 V ! ~4 q0 A G: g( O$ C1 {% f/ ^
6kv,9.2除电抗;10kv,5.5除电抗; 35kv,1.6除电抗; 110kv,0.5除电抗。. Y- U' o7 T; N$ t, {. ?
( _- }# ]9 F" I$ q0 d 0.4kv,150除电抗! s- q1 {( M b2 f7 \! o9 M
9 r; o0 p# V$ K) O: B; s" W
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,
9 G) C/ M9 r" a# n/ s. d* U & V6 e }- Z9 s
则短路点的短路电流 id=9.2/2=4.6ka。
' ? W' C2 Z H1 l/ O& z/ p 3 Z' u7 G5 {6 I+ V/ x4 U8 j! A
短路电流单位:ka' W: d" k" v1 P6 b2 m* g7 z
# H) ]; F9 J2 D: K+ J+ m8 G" x# n
【7】短路冲击电流的计算 7 M7 L* B8 o9 E6 @, d
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 E8 n/ f m) ~
$ R# [) \4 V: n- F4 e4 _ 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
0 U/ @/ o$ D8 t0 _! B2 }+ n! @
9 X8 m5 e0 j9 K/ o+ s, C* q 例:已知短路点{1600kva变压器二次侧}的短路电流 id=4.6ka,1 [& c& n2 ?+ J7 W7 Y
& m/ j$ T" K! J. f' {& L
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。0 j2 S6 y; W' y
- {/ N2 P( w/ _1 X 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# r% b' k! ^* n4 B X4 {) J% ?3 G3 f, }
1 r' ?0 X! _9 ?, E7 w
% f/ l5 D! w) o7 j ! u! a4 _/ j4 D- {: {, R2 S6 \
; H+ x: b4 S5 N# ?( M7 S
5. 举例: c9 p9 A$ C1 E7 S$ V1 U5 }
8 x- K$ ?1 g' X5 a; f; P* V
系统见下图.由电业部门区域变电站送出一路10kv架空线路,经10km后到达企业变电所, 进变电所前有一段200m的电缆.变电所设一台1600kva变压器. 求k1,k2点的短路参数.' s: [0 [) c6 ?% H
" U9 J# i, R1 N, U0 P
系统容量: s=1.73*u*i=1.73*10.5*31.5=573 mva $ p- j1 d5 p: x5 G o* T* C2 {% j0 Y
* D: }8 N+ c- c* J2 _5 c; D; C5 y 用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.4 o1 H* U# q) U* Z3 P7 ^ f! ~
6 c8 n0 S; U' y8 k5 N& l 系统电抗 x0=100/573=0.175) e, S& M% l" a( P
% C( q- [3 H8 h8 C& `1 x: d
10km,10kv架空线路电抗 x1=10/3=3.333+ L9 ?/ q ]2 w
* o8 o+ I; s+ Z' s, `1 M* Z 200m,10kv 电缆线路电抗 x2=(0.2/3)*0.2=0.133
. [ a* ^: d! `. x4 ]8 J # a; |$ \' u q& w7 p
1600kva 变压器电抗 x3=4.5/1.6=2.81, U9 l& ?4 y: ~* p, x3 P
7 k6 g N0 z3 u, s
请注意:以上电抗都是标么值(x*)7 F8 o z5 V: h* E @& G
$ P1 k& Z& U, o$ _2 _
将每一段电抗分别相加,得到k1点总电抗=x0 x1=3.51" L* S! d8 V( ?- V
& T0 ^/ H& _! \2 W* v+ g k2点总电抗=x0 x1 x2 x3=6.45 (不是2.94 !)% j! s1 ^! m2 C% F, t( Y s, v+ Y+ ^. M
" A7 r' t% T5 h% P+ O" N 再用口诀,即可算出短路电流/ h. l" y$ t, A7 t" [ t. I
0 X" @' h+ ?. q& h; e
u (kv)x*id (ka)ic (ka)ic (ka)sd (mva)
: ~3 p9 D( T) w8 B4 Q - U( o, P3 N& k6 L2 A; `0 c
口诀5.5/x*1.52* id2.55 id100/x*8 [# @! A A+ [ c- f' J6 n
# M$ [6 ?1 n2 \" y
k110.53.511.562.374.028.5
0 S) b$ |/ x1 @. L' j - C+ X F6 C% M4 C" }0 D3 U- {2 t
口诀150/x*1.52* id2.55 id100/x*" J9 v" L0 ]6 u+ A$ ^
4 S: {) R: h- f; v
k20.46.4523355915.5
) ]2 r a) V+ R2 \) ]! W: ^. @
- W0 t' K7 n# P% D3 J$ Z 用口诀算和用第3节公式算有什么不同 ?
( p. X2 X$ Y7 v* e 0 k+ f$ N$ A3 ] w4 {
用口诀算出的是实名制单位,ka,mva,而用公式算出的是标么值.
. v6 m# D6 S" ^3 ~( S& p) d
1 S/ p, m) j& d2 s$ B 细心的人一定会看出,计算短路电流口诀中的系数 150、9.2、5.5、1.6. 实际上就是各级电压基准值.只是作了简化.准确计算应该是144、9.16、5.5、1.56.$ t$ B/ ^$ I: j3 `5 p3 e: m
" Y4 T! z: M3 V 有了短路参数有什么用? 是验算开关的主要参数.例:这台1600kva变压器低压总开关采用m25,n1.额定电流2500a, 额定分断电流55ka.$ n; p7 @. e8 A: D( b% Z& `
' y" W- y; E, c- a# @+ d' V
验算: 变压器额定电流为2253a
# K! y3 i _/ M; E 4 u m) ]$ ]8 c7 C" r2 K
开关额定电流>变压器额定电流; 开关额定分断电流>短路电流 id..验算通过. |
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