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 3 D- Y# s# ^; h
$ w; O3 J0 c# h2 i) |; ~+ P3 |5 ~! J
2 W: f* u9 N1 Q3 d7 a' _8 f* ~; w一.概述
) Z4 O i$ X+ e2 E }6 K( a( k
0 S* E: g8 Z2 B' @* [ 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.
1 Y7 H1 j f7 f) `( Y* D8 c
; b2 S4 K+ y6 E3 f) \ 二.计算条件1 M* r- Y( Q9 T7 f5 T: a
) B, \$ r2 q: i# x* X- B- g; Q$ ^ 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.' z7 N& k/ E4 K2 q* q7 }
( G, ], p6 x/ @% l+ D! D
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." R5 w" c, E' Y
- M( i6 W* c% D! s' v8 f+ l+ h" U
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.9 y. }; n- [- l" X% C3 }
7 o( z) Y$ X( o- U% k
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.) M" x2 s5 [; B h( V
! R' u1 f4 R* m! H
三.简化计算法
; t' R7 g2 z8 W0 O; M: A+ e 9 O7 c- Z8 O1 B+ F Z. I
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.
) o7 \& |. _1 N5 M+ V+ K1 | k5 ~ ; \" Q( ^ b2 I& O4 X
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
0 e4 c y4 S" T. f; O. C+ _: J/ H8 Y 9 q/ s! g7 V0 P2 w( D( ~# Z2 p
1.主要参数
+ b* H9 s. \" W2 w - p6 v: R9 c( b1 t+ Q
sd三相短路容量 (mva)简称短路容量校核开关分断容量
A% L$ Z. H3 C1 _
& b* j X! F( y, v, u- 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
4 N* W; W" o+ m. ~! b
! n) Y8 B& M, Y! e- ^ 和热稳定& e, Z1 U. `' O
7 Q' {/ M& Q7 U, j% @% V
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
( F, P: z, x8 p3 W0 }$ F1 k4 ~8 E
& B8 ?' L6 A3 o4 u1 W5 a& }$ _, c 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
2 M: |- I: X! L' w& ] ! H) o* }% e( O% j* U( \
x电抗(ω)
/ d* s: X& _" X! v) I9 X; B
3 u- E2 d2 I* U T 其中系统短路容量sd和计算点电抗x 是关键. R9 P4 f8 U8 X2 N% k0 E$ t& ?
) t! `1 b* `- v! ]: Q Y
2.标么值2 @8 o( B! G# v
6 W" x, L$ H8 v# g+ ~: t 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).( C; L3 ?& w, m9 n% C1 L
" |6 y6 c. }; R$ v
(1)基准
q# _' N% f9 p) _1 \7 _0 y% f
. U! U5 g; Y* u5 y7 o, g 基准容量 sjz =100 mva: X0 q! r( U7 R* }2 y0 \
6 f2 s5 c" M9 c% _. f% d
基准电压 ujz规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kv' ^; n ~0 p9 m
3 ?$ G' }) q. @! T; Q: N# x 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- v% ^- n \ | O0 @3 y! L0 D
8 ]; V8 x4 _$ `) W" H) }9 U
因为 s=1.73*u*i 所以 ijz (ka)1.565.59.16144. C# t k3 f5 r. H! H: N( L
* B+ b: q5 O) e; b/ r7 q6 |
(2)标么值计算
2 b; w3 ^9 ?7 O3 g ' N7 ]: ], u* R5 _' W3 o
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
7 n0 K! W! ^' x* i9 p+ u* D& c * L1 E! ?7 T/ ?5 Z2 z Z3 K& N
s* = 200/100=2.& X) `8 g* u/ ?) Z3 ?! O! D
- t5 j, P& Q+ b' m5 M
电压标么值 u*= u/ujz ; 电流标么值 i* =i/ijz
3 w ?7 X" x s0 r' ]7 B
. `( O" c7 E0 V5 }1 x2 g 3无限大容量系统三相短路电流计算公式) j* p& F0 H% [$ N6 [# M
4 n4 l; i5 R1 z" t 短路电流标么值: i*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).5 u: m: E* G/ w( u! X
9 Z8 g k9 t/ X/ j8 V 短路电流有效值: id= ijz* i*d=ijz/ x*(ka)& h: C+ I% @% m0 x2 u
6 P8 j3 J& n. ~$ V* b
冲击电流有效值: ic = id *√1 2 (kc-1)2 (ka)其中kc冲击系数,取1.80 j5 F1 w! g! ^5 p* }4 X. j
* t/ D' j2 N$ [0 y8 t+ g1 q3 @2 q
所以 ic =1.52id
7 f; G3 A! b% A- c3 a2 a! `0 d/ s
: u" p& |9 p# D$ m K, X 冲击电流峰值: ic =1.41* id*kc=2.55 id (ka)
* z, C# P0 h; z- ? # }6 h9 z8 a7 W; ~* x6 {8 r
当1000kva及以下变压器二次侧短路时,冲击系数kc ,取1.3
# k6 Q" C$ R9 g" o$ ]7 }1 e. q
4 o: Z! i" d1 q( \! ^/ F 这时:冲击电流有效值ic =1.09*id(ka)
/ _$ f# Q5 e; G : o" i5 h6 r% |* f E
冲击电流峰值: ic =1.84 id(ka)4 i7 |7 N7 [' v, X- g5 _* W
( y( m7 i7 d1 @: b2 D4 U Y8 s 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.$ G7 z+ A6 A# d7 t) u& l
; Y, m9 ?( u/ K8 w
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.
7 M+ i' h4 v/ u3 G7 F/ d " x( h& ^' _8 }* d3 h 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.1 J0 V& J* b. A5 x/ o( H
5 F2 g; `3 Z0 |3 ^2 H& ~( r 4.简化算法8 l; v6 G9 w. R! [ G
/ U; f$ P! C: |9 a: H
【1】系统电抗的计算
: x, f1 Y. `1 @) h$ i
' M9 p# @, ] F. F" w 系统电抗,百兆为一。容量增减,电抗反比。100除系统容量- f6 H+ G5 p' n% |# p
& J" X! ]5 S9 u$ R
例:基准容量 100mva。当系统容量为100mva时,系统的电抗为xs*=100/100=1& e. i% l# G' ]: V: ^
- t8 u6 F" y8 _0 ?) y) ^ 当系统容量为200mva时,系统的电抗为xs*=100/200=0.5
9 C0 k2 J! K( ]
: p3 _1 C" \* _* v! l( H 当系统容量为无穷大时,系统的电抗为xs*=100/∞=0, c3 q, J( \: [) D+ d
3 e4 [/ e( g7 I6 Z, ]6 a 系统容量单位:mva
% H) o L1 N% a3 d* C7 {3 t
/ N3 E7 g4 K% i5 v0 ~! p 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* D$ \0 L) s/ i: [
$ T) f/ m5 b( B! G4 w 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。
4 i3 v0 h* \2 |& m3 m 3 @# ?# A1 v: d( `
【2】变压器电抗的计算
$ m5 N7 E- D$ L- v! r ! R% J5 b4 L) u2 T$ J$ A
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。
r9 x& B& i" Z, L, B/ N3 _4 F $ R0 ?8 [6 c" Y
例:一台35kv 3200kva变压器的电抗x*=7/3.2=2.18756 M$ S5 O3 ~, s* J
6 `4 h! @( L" B2 J0 O
一台10kv 1600kva变压器的电抗x*=4.5/1.6=2.8130 L4 c7 T& w1 a' C
& I4 h i; ], _' ^% T; U, ~
变压器容量单位:mva* Q: `7 [* H: b X* U2 \
0 f" C. i" D* o# Q/ s1 V 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。& P4 D* t8 Z. K* `$ N
; { ]" u; z4 O 【3】电抗器电抗的计算
- b8 T( H! r8 v/ C2 ^ 8 `+ Q6 }7 d0 j6 _* C' g( F
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。( `1 c" w: p6 ~6 R: Y
! ?, e# G" \- g# F 例:有一电抗器 u=6kv i=0.3ka 额定电抗 x=4% 。
2 m* ?- P! r: l* V7 x . Q# k/ d1 J' U
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
$ Y6 ~! E0 b5 f
: ~, Z: y* b _/ }; R) F 电抗器容量单位:mva
3 X0 n( ^* n# Q3 _ 6 i4 ~3 E o) M$ y' t9 U
【4】架空线路及电缆电抗的计算, A9 A8 z/ ?3 s. W- s% O' \
/ d$ g4 j% r c) Q' P9 S5 G
架空线:6kv,等于公里数;10kv,取1/3;35kv,取 3%0; N8 b9 g: S1 |4 V! H f4 y2 }' h
/ W2 [# @1 o- b
电缆:按架空线再乘0.2。/ J7 c* _" r! z' V0 f9 d3 N) S
- F0 p7 A; Z' Z! ]) n }' t 例:10kv 6km架空线。架空线路电抗x*=6/3=2) M9 V Q8 @ {4 L8 Q' }! c Y1 V
8 @* O0 S* L4 C) q9 \: E! l% `
10kv 0.2km电缆。电缆电抗x*={0.2/3}*0.2=0.013。: G. U/ d. c4 r
, n3 j _$ @6 N6 Q& y
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。
# x3 Y# }3 w8 o" L 4 z h5 j% i; p6 K
【5】短路容量的计算* h* ^; G' O! d% l5 p, E
5 _ d+ k1 d. J( ~) E5 y" O4 d
电抗加定,去除100。
3 |% ^/ S: Q3 I$ Z! j
# V! I/ Z+ q7 Z 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8 O! o& [/ \+ D; |3 V- |
4 \. G/ o, g: T" [; ~% z N3 S
sd=100/2=50 mva。* f2 |) c: q% _: i
4 K* U* n/ i% |7 w. X: D) }) @* x
短路容量单位:mva: w4 y5 O0 d' n& T4 C* L
# c% d* l; Q7 E# F- ?+ W. M 【6】短路电流的计算
E4 k4 y2 q5 p+ y0 I4 ` 2 r" _- B7 k5 }; X7 u. q. W
6kv,9.2除电抗;10kv,5.5除电抗; 35kv,1.6除电抗; 110kv,0.5除电抗。5 [5 W& e) g2 k4 E* J4 U: f
7 ?/ t0 u5 l$ K1 _* g0 F: F7 ?7 v
0.4kv,150除电抗
/ u9 A* I) J. a
6 N8 w3 e3 {5 {/ E9 S 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,$ U( s: z5 w+ ]9 K
# ?- P; S* F. [6 m2 q* k; L1 i3 w) l2 T 则短路点的短路电流 id=9.2/2=4.6ka。
, W; f. {6 F0 {5 A 6 X9 S+ c6 J* `' X' G
短路电流单位:ka) k, K) Y1 ~% C. s( g9 `* M
: v* b, C8 {! {- M
【7】短路冲击电流的计算
0 d( e' z e9 A8 g, P/ l& L 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
- p+ K2 {5 L5 L 4 v) e- N b$ ~0 q8 q0 k# n
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
* w. S) L% |: W" D Q# [% z
% e0 P8 G) i3 x- Q9 e 例:已知短路点{1600kva变压器二次侧}的短路电流 id=4.6ka,
4 Y' z# r1 t! i0 O6 a
' R, ?: k2 K3 X6 o8 C9 y! M 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。
; v% W1 k: T+ a$ G, f1 k! |# J 3 b; i7 b+ Y; x3 b1 y9 i
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 v: ?2 r: S! [, z* p3 U6 h
6 l/ k d; y, E7 G# r0 j ; w* w ^6 J% r! q& B: s9 h
' i4 F$ R5 c# ^8 K 6 A; j, `- O1 z# J9 y9 U
5. 举例
5 f5 | t8 k0 v% }* U % V) A j; n) B" g ?
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. y7 l0 M. K' W) o, A$ g2 L3 w5 t8 C6 ]
b8 {8 U4 o$ x( ~) A
系统容量: s=1.73*u*i=1.73*10.5*31.5=573 mva
3 Y2 f8 U* y; J - b( @: R W* _( M& t/ \
用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.2 k: H& e- t7 f& }0 P
/ u" ?7 `, }1 k 系统电抗 x0=100/573=0.175/ f& |- L R8 c# a0 H
$ P% h8 \) \$ ~9 x
10km,10kv架空线路电抗 x1=10/3=3.333
, \' A- n9 F- u0 D) N. S. y6 r 5 y8 @/ C0 {9 `, g5 r, S7 h
200m,10kv 电缆线路电抗 x2=(0.2/3)*0.2=0.133
3 M; l2 ~: a& V9 A " s# ` W) S8 e0 K, n: V
1600kva 变压器电抗 x3=4.5/1.6=2.813 j) D' R& H0 D& B: n3 y# a
5 J" C+ D6 G; v
请注意:以上电抗都是标么值(x*)
7 m* |2 \5 O* }) J
8 v' Y# _% I# j+ I+ V 将每一段电抗分别相加,得到k1点总电抗=x0 x1=3.51: U' ^/ s/ K% a9 Y
, _" m! i; @" n9 T/ v+ c P. H k2点总电抗=x0 x1 x2 x3=6.45 (不是2.94 !)
- t0 O- L! G# f; F- O: H $ O: j- U% B) [
再用口诀,即可算出短路电流
! O- ~# v/ V( f9 J' N" H/ u
9 \( m0 C' J* I* \ u (kv)x*id (ka)ic (ka)ic (ka)sd (mva)
4 |) u3 C' N$ h" o e7 ? ; r) y n, C/ C# K3 F9 r
口诀5.5/x*1.52* id2.55 id100/x*
; Q% A1 v8 F0 \( x' X
- g4 E9 |) F' m) t: N k110.53.511.562.374.028.55 o2 U4 g! c$ X! Z
! x# @' Y, X4 ?3 R" C# N 口诀150/x*1.52* id2.55 id100/x*4 b! A8 J2 W" j9 {# Y
. Q/ ^3 i5 S* z k20.46.4523355915.5
0 q6 G5 c% t i+ z
( U/ Y2 w) R8 d/ l 用口诀算和用第3节公式算有什么不同 ?
& m: L M, @1 Q. d% \, ~; M- d 5 z1 _& g9 ~" }) [2 H# P
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.0 ]' r$ Z9 `: {
3 T+ g0 \' M5 R* g1 H- ?3 I2 u
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.
; a6 n" Z% X8 w- x) O& O
7 Q. @& X# \3 V) m1 N 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.% K7 A6 a: R5 P4 `( p
" E7 O5 c- ?& K2 g0 L1 P( C" G m 验算: 变压器额定电流为2253a
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; q& ]6 Q9 \$ R. d1 z% F 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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