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 & J. b" C. R( M
) ]" F$ a' J7 r7 f5 h$ d/ J, N9 C+ U; P) _0 T8 b) f/ u7 g$ s( T2 S
一.概述
B; O( p" O. n # [4 n; Z* u0 J. O4 C+ F z6 [7 a
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.
& h" f0 O, @4 i+ ?3 g" n 5 K! T2 V+ M+ |, z" N; H4 b
二.计算条件
o* |" e8 t& J0 I4 }- C. P- v $ L; i6 w4 o" k. @
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.
+ u. @" ^2 ~# T& [: |3 b( E8 [ / R( Z( {; ~; w$ t2 U/ Q% Y( S
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.
$ U7 s4 e! j4 D) O* u
, M. ^3 |; [. Y" }( v 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.0 G' ^7 b- C2 O- ^7 @( d- X6 B
; ]# z+ G# P: F( Q 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.
3 k" f/ w$ w4 I" m: G
3 ]2 J' O+ `* | 三.简化计算法
q. q5 n" p0 O2 k( g4 ~ s* {8 ~5 f2 N |
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.
" l( z: i3 k' J- J, Z% N ( q9 a0 m$ m, g1 {
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
, h1 m' j1 Q. g# B
" d8 ?7 p9 ]" U& Y 1.主要参数
. {$ z& G( y5 {* p! s 7 l2 r6 U" a! s1 w- S
sd三相短路容量 (mva)简称短路容量校核开关分断容量' @& l7 n/ B3 Y8 k8 F+ Z
; X& k$ h: ~6 n( E( W' w 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
9 a& v9 j) C8 F 0 k P" ^9 [/ V3 w
和热稳定
0 y# k: L7 U, w2 n% W/ p: t 9 ]4 r9 q% [; b' e* s
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
3 `( q' W0 S: \8 z0 F# b) s ; T2 l* j( y E4 U
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
6 ]1 G* A" x, p$ ?7 T ; a" W! X/ M$ k6 N/ E# Q c/ G
x电抗(ω)1 _* E j: s& E- q# C V# O
0 O: D' K0 E: ?) ] 其中系统短路容量sd和计算点电抗x 是关键.
5 [9 _+ |2 R) V" f% z; ~% b. K2 L8 ?
9 C. u; x5 ~9 V7 s 2.标么值2 D/ u$ y/ o, m8 A
! ~* M/ n; {" [! b
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).) ]7 [2 e( _3 {; _* a( s$ A0 U# V
" k5 C8 d) V, @8 E% W$ g (1)基准) B; V- C8 |4 k9 G6 \
# {! }$ e4 H' J1 m 基准容量 sjz =100 mva
# G! z" S, M2 Z1 ?* u+ l4 n
8 m9 v( y) i& g3 l3 ^ 基准电压 ujz规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kv$ d. G- z" r) S+ y0 \
) ^" v! ^/ U7 {) ?/ P2 |( ^
有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: ujz (kv)3710.56.30.4
7 }7 N- X6 U$ k6 G& W 9 [3 W* A5 b: A* m- E
因为 s=1.73*u*i 所以 ijz (ka)1.565.59.16144' _ n8 t( F* A6 |
8 Q4 I9 V- A7 _' [
(2)标么值计算! I4 N% k* J. d+ y/ Y1 l! o
; l- I- _+ s$ U+ Y4 M
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
- Q; \6 c; I4 ~ w3 F( b " Q5 K# K0 b# E8 z
s* = 200/100=2.: [; }5 @) ]& r* |3 i0 A
+ Y, x, _0 @, b% t7 d$ A( f9 F7 k# M7 b 电压标么值 u*= u/ujz ; 电流标么值 i* =i/ijz % y/ T* [4 h1 Q/ H
( O1 X6 T, B# U8 d0 |0 h. ~ 3无限大容量系统三相短路电流计算公式
2 C2 Q! f' F0 r, N I ; M* h! Z* J: V% E" X
短路电流标么值: i*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).6 h: P G# O. V) T
6 d4 F w8 Y7 s h1 B 短路电流有效值: id= ijz* i*d=ijz/ x*(ka)
9 f7 R2 ]7 o; m: k$ n1 M9 u
Q r2 R7 u5 C% \: Q5 Q 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
% L' |9 v' F7 p% E 4 a r" k6 `8 ]
所以 ic =1.52id " N( t ]- m3 U. U
/ Z: v6 B6 C! g( | 冲击电流峰值: ic =1.41* id*kc=2.55 id (ka)- N) G1 p1 b2 g: }
$ C- q3 x% I/ M2 n 当1000kva及以下变压器二次侧短路时,冲击系数kc ,取1.3& |. i" \ I7 D
- `4 a" u! V- D/ F0 F$ H; |
这时:冲击电流有效值ic =1.09*id(ka)1 }9 V/ R, G& W- N) r# k3 P8 v
- v; w* S& Y; [1 S
冲击电流峰值: ic =1.84 id(ka)
$ e; q+ X: m5 O x% s, y( C0 \ $ E" n( \7 B0 A* A( l
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.
, x; X% H4 U; z8 j; R # E+ G! f2 e) F' P, z6 U
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.: F# Z, q' G5 }& O+ t
5 I- X- c2 {$ c$ _ 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.
3 M6 @$ A: ^! l5 P5 ~# U+ N- t ' P7 D( g4 w- B/ {6 t1 u7 }7 \
4.简化算法
8 u* T: R1 b& j) t+ R 3 H& C- e2 d+ T/ j
【1】系统电抗的计算
5 U& [# X. ?6 U0 F: x1 R
4 R7 X& e$ O9 e% H, I* y 系统电抗,百兆为一。容量增减,电抗反比。100除系统容量/ a% h& H: B8 c" r& V
+ A C/ {$ \1 r% t4 T% [: |
例:基准容量 100mva。当系统容量为100mva时,系统的电抗为xs*=100/100=1" w" v% W/ A9 t
0 O1 E6 j! m2 {+ P# I
当系统容量为200mva时,系统的电抗为xs*=100/200=0.5
- q" g! u7 K) Z8 l4 ~5 \" |! t
& L1 V/ |$ Q+ j+ ~# G 当系统容量为无穷大时,系统的电抗为xs*=100/∞=0$ f$ g* m' Y( t- j; s: ?
( w7 r# Q, b& z0 L8 N: O
系统容量单位:mva/ o/ }; p& l1 d" I5 a, X
1 o3 l0 T" n) M2 o2 E+ ^, Y5 h' m& A- s 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 A* H5 x& C& o# i6 Q- o 4 s( U: O6 U' l* n# h/ K* D8 E0 B
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。/ ]' d- J8 s! U3 U' g; D
5 j( N) W, A" a7 N# f
【2】变压器电抗的计算
1 p# J& v7 P$ Q# D5 I& ^- R
- q% T. o2 G/ w' y: c 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。" c8 [$ D# @. q8 ]
: m) c# G0 f. ^- Q 例:一台35kv 3200kva变压器的电抗x*=7/3.2=2.1875& W; b+ s3 } k
& S+ V/ Y+ U2 a7 m& c% z4 ^. S, E
一台10kv 1600kva变压器的电抗x*=4.5/1.6=2.813
: N4 W$ a1 N9 f6 C" ^& v ( @' Q/ ]* U7 r' r& y6 G% j0 X* ]
变压器容量单位:mva5 e5 I$ n0 h$ @: _& b9 @5 \ U
8 }. k5 C% Z" u
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。3 r6 S4 t3 n0 W) B& T* O+ w1 ?0 [6 T
" G1 u( R1 R* b7 q& r2 z
【3】电抗器电抗的计算0 ? p6 z( |# W, s, ?
$ w8 _2 N' @0 c4 Z- c: B2 {
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。) f' y! U0 n6 ?6 a/ Z1 c# e
& P' X; O& O- |/ V% w; Z9 I& ?+ m 例:有一电抗器 u=6kv i=0.3ka 额定电抗 x=4% 。, J, d! R; O1 _ z3 {5 a
6 [0 o6 p" I( K6 f1 J1 V$ s
额定容量 s=1.73*6*0.3=3.12 mva. 电抗器电抗x*={4/3.12}*0.9=1.15
9 M' L' q2 a0 K, i% c
! \( V( @ |$ O0 i' k& }6 Z 电抗器容量单位:mva8 I6 G: ?( S& {3 m
# o A; @1 g2 _! ?5 f& y 【4】架空线路及电缆电抗的计算
( C- R% k0 Q9 k! _3 y $ p0 |! Y3 @1 C" ^
架空线:6kv,等于公里数;10kv,取1/3;35kv,取 3%0
$ n' @" B. e$ n$ s0 V5 Z- o
+ l( H# b: N2 h3 E% d& b6 c3 Y# H 电缆:按架空线再乘0.2。
, z9 I: r% {/ u+ }; s) D6 i+ M ' i* B) ~) v3 m# ~2 e
例:10kv 6km架空线。架空线路电抗x*=6/3=2
! Y" ^* P4 F& K% J$ H% [4 d ) K7 N0 O! g; N) m/ X( v2 I% m
10kv 0.2km电缆。电缆电抗x*={0.2/3}*0.2=0.013。; V6 _' E5 g- D
" X1 t0 ]( b$ L3 T7 C- K7 H 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。
. _1 j- g1 P& C/ R
3 H- V# @! v! [4 }! r* ` K6 j2 t 【5】短路容量的计算' I) p& g# \. L2 g6 F
! w1 v; @0 R2 n 电抗加定,去除100。
9 j# v( p- ~# z 1 K! v* J- F( b4 X& w; x- y
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0 w5 b8 ^5 m8 F1 r5 h5 }/ ~
% u* y5 P1 f. j3 n sd=100/2=50 mva。! ~. |8 A. X4 y @% K
/ R2 E& e) G6 A* M" i' U# s; l 短路容量单位:mva
) G# m# P# P% n# R1 v
6 Z. U: z3 {4 V% | ]! y 【6】短路电流的计算
) f+ o, D3 e) {" v7 v* @
& q1 @6 o( w; M; L9 a 6kv,9.2除电抗;10kv,5.5除电抗; 35kv,1.6除电抗; 110kv,0.5除电抗。6 b0 {$ @; m# h, u
4 q$ r @. ], n0 K5 @- ? 0.4kv,150除电抗8 G/ u& U) W) x- X' h
9 o7 R+ }* t( ^) P 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,
' R" n1 W6 d* G( k. [5 ?8 O 6 q q1 g% i- F5 d1 }; W$ V5 M4 Y
则短路点的短路电流 id=9.2/2=4.6ka。- L' m! f, Z+ p. ^5 s
R l- Z) P0 I& t7 x8 O
短路电流单位:ka/ ~2 b' E$ W$ e2 [* p5 i4 f
$ I( X8 z9 C L5 p9 C: g5 N 【7】短路冲击电流的计算 9 x5 y, s- s7 S7 e) T
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=1.8id6 d* E; S' f' o# ^ ^
( k7 M- i& v, C+ n- U9 I
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=2.5id4 `& p7 q: B9 \/ m! t5 I
2 q8 {( |( A- m 例:已知短路点{1600kva变压器二次侧}的短路电流 id=4.6ka,( M4 Z0 o8 k. f" s0 w
! N/ U8 {; n* L/ Q 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。
$ a, ?0 K& y( w) F! {
0 r8 g! ^% N7 P. `. t' f 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
! ]5 l% m2 J2 F) o B
) G+ b" ^4 {; [$ f$ \' I * o& ~! j- M( E# \$ X* P
8 n+ B- } u3 q/ A7 i) R
& a7 U/ r' `3 f9 ^- f
5. 举例8 m' u; e( b( t7 u- T+ P
: t: c$ ?1 V. t9 \3 k5 D
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.2 A; W g( g( N
0 n, Y. X; k0 b7 H 系统容量: s=1.73*u*i=1.73*10.5*31.5=573 mva
# x* B6 ?: f, D; u% z& R/ g % x! x6 x0 ^9 c4 V6 U0 ]
用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.
/ w" L! @9 m5 {2 [6 \* ?
1 D5 x/ F# Z& U- T 系统电抗 x0=100/573=0.175; Z% _# x/ J v4 e
. d2 p; X" u9 L 10km,10kv架空线路电抗 x1=10/3=3.333
; ~- p+ k/ @3 h& C7 w+ ?- ?
# s) _& Z* \! g: u2 K% e 200m,10kv 电缆线路电抗 x2=(0.2/3)*0.2=0.133
$ X) G6 ?) w8 j+ N - ~* u% s: z! }
1600kva 变压器电抗 x3=4.5/1.6=2.812 h Q, v' ]$ j) X' k
: _/ n5 f8 s7 u0 ], \/ x7 W0 z7 X 请注意:以上电抗都是标么值(x*), k q9 { }9 s1 |5 E0 E
6 L+ W. x6 L$ k- S7 F# C
将每一段电抗分别相加,得到k1点总电抗=x0 x1=3.51
6 G/ F9 Q9 A4 `/ L: B9 T; \
# j& F0 d n7 G, G k2点总电抗=x0 x1 x2 x3=6.45 (不是2.94 !), F% Z" L5 n4 s0 l& ]
* N& @- V% R5 j$ a% v" s 再用口诀,即可算出短路电流5 M2 I7 i6 ?' y' |3 ~1 M
) \: C% ^8 I7 K6 |+ T: t# \ u (kv)x*id (ka)ic (ka)ic (ka)sd (mva)
1 R6 I0 ~4 z% H5 J! ~( G+ @
0 }/ F. A" d0 ` 口诀5.5/x*1.52* id2.55 id100/x*
: ^' [& @( `5 M2 R6 C( }
: l+ W# t5 N3 Z7 h+ H- P/ u* i4 x6 | k110.53.511.562.374.028.5/ f, H- S. X( U4 `
( O9 `( F( Y' T 口诀150/x*1.52* id2.55 id100/x*
9 I- ?; z2 S T8 x: i7 Q0 r t# b9 P- o
. O8 h; P3 O" s' q* V k20.46.4523355915.5% G* p4 O* h' h [+ X. |
% X+ k3 s! w. Q% t# E. T
用口诀算和用第3节公式算有什么不同 ?3 C( R Q: ^% Q: {& B
0 G8 j- X: v/ J, z8 _0 X9 r 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.
+ f- J/ t# u( b' }/ p % ~" m6 y/ p' ]8 v
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.
* u0 D0 b0 X- A( M. a& g
, h' c( `! i6 D. |- c 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.
. _) h5 R: S! e/ t) a
: z+ K% Y1 z2 k9 Q. ^ 验算: 变压器额定电流为2253a6 J- o& s, p, D* C( ^
2 P6 A2 Q4 Z! o/ x6 D% G
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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