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 5 H+ y3 p3 }. V
) M; Z' g' {& c1 h$ v5 H; L; h
: \' O# Q+ B, [& n一.概述
3 f) E l. D! k0 V0 ~& V* a
! ]4 N) g4 ?% E- ?6 F 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.$ I; j$ W) K( |6 l
" X7 B# y0 k( o, @- M
二.计算条件3 }) ]" _, K! ~3 V
- J, Z$ F5 {) a5 x. d 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.
* M: }8 E& `) }1 [6 A 4 C) E2 I, m- d: J* C+ S0 Q1 |
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.
1 f: x4 T/ e: {; [3 ?: Z - P* `4 q4 Y' ?8 O7 C0 A; {
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.
* X+ B" v6 W8 I' q$ i7 F
; c) M5 G7 d' c0 d) O 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.
& }% C: N! M' G' v" y4 }# l
, S5 x; T3 Z+ A/ N: L8 n 三.简化计算法
; N7 Q0 B j, h' g" I8 T3 R 9 C7 W2 j- g" T6 \" R% A4 ^
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.& U; t% t7 y9 O+ @" S
^7 J* r9 ^0 M! V% D 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
. k: r4 e7 t$ _3 a% ?
' p9 }: ~9 n. _6 F$ v- X# F 1.主要参数) I: b' @6 S& p- B/ U1 U
5 \* c9 v; q- F3 ^
sd三相短路容量 (mva)简称短路容量校核开关分断容量+ C9 b1 j9 e, K$ W0 F
' k* _9 g3 }2 d. X( K 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7 B; a, C. v: O7 _0 A+ W$ f
& ]4 S: u) U5 r: \6 z! ^; n& Y* |0 S 和热稳定
N$ s; J% n, M o. a# _/ `' Z. f 6 A; s; r7 T$ U6 ^4 z
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
/ |. N; R6 ^9 G- Y8 }7 Y6 P " q F# p: j; L6 i1 A" |7 j ^
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! s' @ u3 l3 W% }
6 z; g1 H0 i: X; c, U
x电抗(ω)
2 _* n) l" ^* ? 3 D/ b2 z1 C" a# ~; Y6 e3 j$ V
其中系统短路容量sd和计算点电抗x 是关键.: {$ X& o- `/ J' M: l
7 j8 W& a- @+ c: w9 C 2.标么值
9 v- ], U( H( |% l1 G5 z9 Z
6 l' Y" V/ X; N% L% K 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).+ B+ }0 L% o1 {8 _( l' t3 C! p8 r0 \
4 C. T7 [ V o6 c- K5 T' W. _ (1)基准. C- j, {& q$ R" n( V3 S6 k
* D5 s# K4 i7 A8 m1 o 基准容量 sjz =100 mva
) R& {/ A8 n0 N8 Q/ p3 } n
* ?% c/ L7 w4 R1 U3 E' W+ q 基准电压 ujz规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kv6 e1 }- T; |* J7 q; ~
4 l" P" q! e. _/ E 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& R* N8 B) J( b
8 \- ]. k- ]0 s2 \* q: T1 H$ | 因为 s=1.73*u*i 所以 ijz (ka)1.565.59.16144( [ }: B" y0 T. E7 f, a
U% B+ {/ d" h9 i+ n
(2)标么值计算
, u1 K& F. S* t
2 `' q3 h; e0 A; G s7 x( {' } 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: s; O6 {, n: C
5 n5 ]4 b' h& z- V/ l1 q s* = 200/100=2.* O8 ~1 S1 W( v' s& z
# b1 v) n& s7 r1 n5 I
电压标么值 u*= u/ujz ; 电流标么值 i* =i/ijz # I5 A# i$ X, A+ K1 R
) _% H" n7 G# X2 d- [+ K 3无限大容量系统三相短路电流计算公式$ ?, O9 Y, d" `: ^5 u( n/ Q
# V5 `- M# Q* k; ~: `
短路电流标么值: i*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).$ h: X+ c7 x" Q! J: X6 {3 T4 K
: Z- j+ ~) f3 n# ]
短路电流有效值: id= ijz* i*d=ijz/ x*(ka)
! A% ~& s0 o- ^/ k1 `- ~" ~
1 K% G3 J1 R5 W, v2 i 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* s1 l( w7 W( Y; B) {$ t
2 b: }4 K. f/ y) A& Q6 g" P4 J 所以 ic =1.52id
6 E$ t( I. d6 t
8 }; f! F& ?2 U I3 d# V 冲击电流峰值: ic =1.41* id*kc=2.55 id (ka)5 \' U, m) v \
5 E, j; g* { ~0 q. Z* Y8 @9 r
当1000kva及以下变压器二次侧短路时,冲击系数kc ,取1.3
4 X; c% G& r1 a4 @6 K z
3 Q5 y$ q" j7 Q* k 这时:冲击电流有效值ic =1.09*id(ka)- O8 l) n8 Y. G" q6 e6 ^/ s
5 L: I6 o! ] [% s. d 冲击电流峰值: ic =1.84 id(ka): s9 R* N ]- ^ ]; o t& n
, f( U- I' X1 c5 o" d* ^ 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.
1 e- P% o! \- m+ Y, E# U% c
- f4 x8 o5 g7 E) E, o, } 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.; ]5 S1 u- w1 A+ T, D+ i
) y4 n6 Q2 K& b; B" O9 J: q 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 f2 N9 G4 j: G
9 u6 r/ q5 f) c' W' H9 m/ U- \ 4.简化算法
$ b$ |5 M* M" N! x/ r$ c ; D' P2 U; `. t) g
【1】系统电抗的计算7 C" ]8 X8 u* p7 ^4 K5 b& r
! d: k3 a0 ?) b+ y \ 系统电抗,百兆为一。容量增减,电抗反比。100除系统容量+ _+ ]5 [" k4 T* J
# L: W4 D4 r& q 例:基准容量 100mva。当系统容量为100mva时,系统的电抗为xs*=100/100=1; K* d- j2 g; o% V
. J) l+ c4 w0 c1 W# x 当系统容量为200mva时,系统的电抗为xs*=100/200=0.5
: }# o h" {' k" A! A ( k- {0 K9 I2 ?* b" C6 z" o
当系统容量为无穷大时,系统的电抗为xs*=100/∞=0
8 b' g- ~5 V9 o# P/ t6 A4 @1 j 4 F) s |0 [3 X0 `- f
系统容量单位:mva2 V3 p3 x! G; s- L8 A
: W8 N; ?; d2 J7 Y
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
( y7 h# Y( E0 x & V G# }4 P, D5 L
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。6 a6 R, F* n1 v( g9 w6 k" t7 @6 P
6 {# f/ h' h; ?9 a% c/ r( A! g
【2】变压器电抗的计算* o# s* m- h# i0 L7 k9 X* ?9 j
+ L5 u: V' n7 l: r 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% d- M K3 i7 c9 ^ " z3 \+ O. w. w8 b/ ~) c, e, d
例:一台35kv 3200kva变压器的电抗x*=7/3.2=2.18758 O9 p+ K- L$ {8 c/ U
& r! R! j0 o8 p4 ?5 I 一台10kv 1600kva变压器的电抗x*=4.5/1.6=2.813) `6 G$ g+ t3 k
. P% Y" k5 H& }1 ?0 E7 \% A7 t
变压器容量单位:mva6 C; I. ~+ f( ~. F/ N7 O( r
7 |+ F/ q$ Z( R. z
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。: K/ I: Z2 h$ Z$ @ a
, O7 P# H& g9 ]- R; U
【3】电抗器电抗的计算& H; M0 m+ h! d' x( {6 d9 r9 J0 z0 m
- V4 N/ o7 m- t
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。- p: Q+ D: }3 S/ E
- g2 [$ j: L* _! c m% s/ v+ H. t
例:有一电抗器 u=6kv i=0.3ka 额定电抗 x=4% 。
) }. i0 Y. G5 U1 L( J% F
4 K2 V9 R. |* h" M4 ~9 u9 V 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
8 ]1 y: }1 s s* H0 f8 U 5 ?4 ]1 n; \& Q E: Z
电抗器容量单位:mva
: ^9 C" C0 \2 s: K d6 i l4 ^1 w; ~
【4】架空线路及电缆电抗的计算3 v ]- ]) u, f0 m: d- ~3 }
9 c- E" v" S- m6 _1 i/ I& e3 h
架空线:6kv,等于公里数;10kv,取1/3;35kv,取 3%0+ z5 N7 ?2 F% K
8 P8 N& |# _9 a% n 电缆:按架空线再乘0.2。
1 ?) s2 e: V; D7 o# V
- `: j; m2 ^7 e+ v" E 例:10kv 6km架空线。架空线路电抗x*=6/3=2
2 n1 X# Q. V* D9 `! D' a0 V
: i9 j0 X6 _9 l- ~+ S& u 10kv 0.2km电缆。电缆电抗x*={0.2/3}*0.2=0.013。# u% N- O; M2 c5 `7 T
* D0 l& ~+ W8 t: k4 Q5 j6 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。6 C: C& U& Q ] L9 i* X
2 ]$ C4 d* b" S3 I* N! C
【5】短路容量的计算4 e2 \! o- e3 W W9 F
% Q5 q8 ?3 q( m4 `6 w
电抗加定,去除100。
* r/ U# P9 s- B8 e& O ) t9 W0 {5 d5 L' C- i% C# r0 x
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
9 C( q$ @+ u0 q+ q: W$ b 2 ~: B7 Y$ q1 S: C. x, x* b
sd=100/2=50 mva。
5 |! `: X( r. D" w & C. `: w( q( c4 g! w
短路容量单位:mva
3 P. E/ m* o5 |
d$ i! H/ X' ` 【6】短路电流的计算
3 o) x! g+ V6 o6 a- X- G % k* y( E" j7 d/ }( l3 t
6kv,9.2除电抗;10kv,5.5除电抗; 35kv,1.6除电抗; 110kv,0.5除电抗。0 ]6 O0 ^) _. z% @, ^
f2 ?1 h" ]- D3 y
0.4kv,150除电抗
1 f* |* H. ^# d: ?6 v, n, J
* z# I% w! V1 f! i7 o' V 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,+ P0 w' o6 ^. F" M, P
4 C, I3 P, `" |/ T
则短路点的短路电流 id=9.2/2=4.6ka。9 R& ~6 C8 G7 e
( `' g. |& z: w. H& j
短路电流单位:ka
: Z( o0 U& X, R) M6 b3 Z
6 X- e5 G, h. D% i: ^3 P9 @ 【7】短路冲击电流的计算
6 m& F4 f, |0 | 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' O' \' m5 l) S. z6 P6 o4 t
! ^9 H( V0 T! m
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: H s. Z U- r# T
2 L1 c/ X K l2 ~6 f/ e7 ?
例:已知短路点{1600kva变压器二次侧}的短路电流 id=4.6ka,* G2 q; }5 Q0 Q" c0 X
* j1 [# ?0 S3 k7 q7 O$ E r
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。
: m2 ?% q2 P- p% C" q1 {8 b
- N& b5 k4 u' ] M 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
( ~0 ]. h8 X. {( F, R0 L. T# [ + F; X% Y! ]' Y( }
, r' j0 u# D1 N
' I% [4 ^& I* J" h- y
c' H4 | d5 ^0 c 5. 举例
9 g$ N8 k8 ]% o0 Z! P; }3 {: Z2 p ' H" A5 g c: U; W$ M- L2 K
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.+ T: c+ r' |; E3 |# d$ z
9 g' n8 u9 i" c
系统容量: s=1.73*u*i=1.73*10.5*31.5=573 mva
7 G* C* E8 K" h" ~5 k) x 5 i1 \1 ~0 b- H" P
用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.
& f B" Z/ E4 K; _' e
6 D0 O+ @! l1 P$ i 系统电抗 x0=100/573=0.175' v, u! G1 i+ {; I4 K
/ r A, O) [6 d7 U 10km,10kv架空线路电抗 x1=10/3=3.333
( ]! u* y* }# B% a- Y! M & ^; q* j# |; M2 \
200m,10kv 电缆线路电抗 x2=(0.2/3)*0.2=0.1331 `0 r/ v" D0 t# L3 e/ `% c
# R b4 x- Q) p1 |' \% a 1600kva 变压器电抗 x3=4.5/1.6=2.812 R( {# d5 J w2 _" R! L
1 c0 t7 z* E3 G/ }
请注意:以上电抗都是标么值(x*)6 k: p- c; \! H. y
E/ Q8 t, |8 F& ]( L- M
将每一段电抗分别相加,得到k1点总电抗=x0 x1=3.517 k8 T5 v# a/ v( t
# Y r- g4 W$ V7 r0 P1 k, w k2点总电抗=x0 x1 x2 x3=6.45 (不是2.94 !)7 J R7 W2 e+ O: t
L' D( K" ^4 \) v/ C 再用口诀,即可算出短路电流
3 n6 T: F- R3 R1 _2 x
! p" L5 m! l( j8 |% P u (kv)x*id (ka)ic (ka)ic (ka)sd (mva)
# l- [9 S, u3 N y& d! ?
- ^" u8 d4 a: h$ y( a! v 口诀5.5/x*1.52* id2.55 id100/x*+ Y/ B# T5 b/ G
4 Q* z1 E. Z1 R. v. U& l' Z k110.53.511.562.374.028.50 k9 g. S6 `$ v2 S) X' y- f* U: j6 g
+ U" H8 T y5 _/ O3 \& f 口诀150/x*1.52* id2.55 id100/x* |* G# g$ ~$ K% V( b2 U; f6 K8 V' h
/ }6 D+ l6 x0 s, P* b k20.46.4523355915.5/ R- x5 W+ u; U: N* y
* a6 P$ N5 F$ o) t4 M% e6 \2 c* c
用口诀算和用第3节公式算有什么不同 ? `* @' |, L4 j2 h1 A8 c* e( P
" V2 [ g- f+ _! s 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.) C6 r2 \0 g( o8 D5 ?
+ U/ a0 P" q6 W& t1 P$ ] 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.* Z z3 L/ n) D7 f G6 l6 ]* x
- f$ W$ S" i$ S. e& }2 F; ^ 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.
# m3 u4 H' j' e5 t# q! ]7 r& F ?0 G, R* t* v9 n4 ^. `9 R7 R; v+ V
验算: 变压器额定电流为2253a! \* J) K* v# h" T$ L
) ^7 W4 U3 d# J" j% H7 f+ [2 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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