1樓：楊天寶
怎麼計算短路電流
一、概述
供電網路中發生短路時,很大的短路電流會使電器裝置過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網路內的電壓大大降低,因而破壞了網路內用電裝置的正常工作.為了消除或減輕短路的後果,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器裝置、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件。
二、計算條件
1.假設系統有無限大的容量.使用者處短路後,系統母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統阻抗要大得多。
具體規定: 對於3~35KV級電網中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統的容量為無限大.只要計算35KV及以下網路元件的阻抗。
2.在計算高壓電器中的短路電流時,只需考慮發電機、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對於架空線和電纜,只有當其電阻大於電抗1/3時才需計入電阻,一般也只計電抗而忽略電阻。
3. 短路電流計算公式或計算圖表,都以三相短路為計算條件.因為單相短路或二相短路時的短路電流都小於三相短路電流.
能夠分斷三相短路電流的電器,一定能夠分斷單相短路電流或二相短路電流。
三、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,對於一般使用者也沒有必要.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麼辦?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、主要引數
Sd三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關分斷容量
Id三相短路電流週期分量有效值(KA)簡稱短路電流校核開關分斷電流
和熱穩定
IC三相短路第一週期全電流有效值(KA) 簡稱衝擊電流有效值校核動穩定
ic三相短路第一週期全電流峰值(KA) 簡稱衝擊電流峰值校核動穩定x電抗(Ω)
其中系統短路容量Sd和計算點電抗x 是關鍵
2.標麼值
計算時選定乙個基準容量(Sjz)和基準電壓(Ujz).將短路計算中各個引數都轉化為和該引數的基準量的比值(相對於基準量的比值),稱為標麼值(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規定為8級. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23KV
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)標麼值計算
容量標麼值 S* =S/SJZ.例如:當10KV母線上短路容量為200MVA時,其標麼值容量
S* = 200/100=2.
電壓標麼值 U*= U/UJZ ; 電流標麼值 I* =I/IJZ
3.無限大容量系統三相短路電流計算公式
短路電流標麼值: I*d = 1/x* (總電抗標麼值的倒數).
短路電流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/x*(KA)
衝擊電流有效值: IC = Id *1+2(KC-1)2 (KA)其中KC衝擊係數,取1.8
所以 IC =1.52Id
衝擊電流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55Id (KA)
當1000KVA及以下變壓器二次側短路時,衝擊係數KC ,取1.3
這時:衝擊電流有效值IC =1.09*Id(KA)
衝擊電流峰值: 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.但問題在於短路點的總電抗如何得到?例如:區域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業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麼值.求得總電抗後,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。
4．簡化演算法
系統電抗的計算
系統電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統容量
例：基準容量 100MVA。當系統容量為100MVA時，系統的電抗為XS*=100/100＝1
當系統容量為200MVA時，系統的電抗為XS*=100/200＝0.5
當系統容量為無窮大時，系統的電抗為XS*=100/＝0
系統容量單位：MVA
系統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容量。如已知供電部門出線開關為W-VAC12KV 2000A 額定分斷電流為40KA。
則可認為系統容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系統的電抗為XS*=100/692＝0.144。
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, 4.5除變壓器容量。
例：一台35KV 3200KVA變壓器的電抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV 1600KVA變壓器的電抗X*=4.5/1.6=2.813
變壓器容量單位：MVA
這裡的係數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。
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*=*0.9=1.15
電抗器容量單位：MVA
架空線路及電纜電抗的計算
架空線：6KV，等於公里數；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=0.013。
這裡作了簡化，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。
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麼值之和為 X*=2, 則短路點的短路容量
Sd=100/2=50 MVA。
短路容量單位：MVA
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麼值之和為 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
短路衝擊電流的計算
1000KVA及以下變壓器二次側短路時：衝擊電流有效值Ic=Id, 衝擊電流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上變壓器二次側短路時：衝擊電流有效值Ic=1.5Id, 衝擊電流峰值ic=2.5Id
例：已知短路點的短路電流Id=4.6KA，則該點衝擊電流有效值Ic=1.
5Id,＝1.5*4.6＝7.
36KA,衝擊電流峰值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.但一定要包括系統電抗
2樓：李明龍
1.額定電流Ie和額定持續電流Iu
額定電流Ie是斷路器製造廠宣告的能在規定的條件下長期執行的最大電流值，且當斷路器長期流過額定電流時其執行溫度不會超過規定極限。IEC60947-2（等同於GB14048.2-2008）標準中規定額定電流Ie通常等於斷路器的額定持續電流。
2.額定極限短路分斷能力Icu
額定極限短路分斷能力Icu是指在規定的條件下（電壓、電流、功率因素等）斷路器的分斷能力，並且分斷後不考慮斷路器能否繼續承載它的額定電流。Icu這個引數表徵了斷路器的極限分斷能力，同時對斷路器來說也是破壞性試驗。
3.額定執行短路分斷能力Ics
額定執行短路分斷能力Ics是指在規定的條件下（電壓、電流、功率因素等）斷路器的分斷能力，並且分斷後斷路器還能繼續承載它的額定電流。由此可見，Ics這個引數表徵了斷路器的重複分斷能力。
4.額定極限短路分斷能力Icu和額定執行短路分斷能力Ics之間的關係
Icu表徵了斷路器在閉合狀態下能夠分斷的極限短路電流值，並且分斷後斷路器有可能已經損壞；Ics則表徵了斷路器在閉合狀態下能夠分斷的短路電流值，並且分斷後斷路器仍然能正常工作。在實際使用斷路器時，最重要的引數是額定執行短路分斷能力Ics。
在GB14048.2標準中提供的極限短路電流值是指衝擊短路電流的交流分量的有效值，也就是最高預期短路電流，並且其中不包含直流暫態分量。
在GB14048.2標準中，規定Ics佔Icu的比值序列為25％、50％、75％和100％。一般地，斷路器的Ics佔Icu的比值為50％-70％。
Ics常用於上下級配合時上級斷路器對短路電流的後備保護：若下級電路中發生短路時且下級斷路器出現故障未跳閘，則上級斷路器的Ics能確保本級斷路器能夠承受短路電流的衝擊且及時地啟動短路後備保護實現跳閘。
5.額定短時耐受電流Icw
GB14048.3-2008標準中：額定短時耐受電流是低壓開關電器的製造廠規定的，它是指在規定的條件下，電器能夠短時承受而不發生任何損壞的電流值。
6.額定短路接通能力Icm
額定短路接通能力Icm為斷路器在額定電壓下能建立的最高電流瞬時值。額定短路接通能力Icm定義為斷路器額定極限分斷能力Icu的K倍。K係數取決於短路電路的功率因數cosφ 。
IEC 60947-。
7.斷路器一系列引數之間的關係
Ie＝Iu＜Icw≤Ics≤Icu＜Icm
8.要選擇低壓配電系統中進線斷路器，需要下列公式
標準摘錄：GB7251.1-2013《低壓成套開關裝置和控制裝置第1部分：總則》，等同於IEC61439.1：2011
9.3.3 峰值電流與短路電流之間的關係
為確定電動了，峰值電流值應用短路電流的有效值乘以係數n獲得。係數n的值和相應的功率因數在表7中給出。
根據式（1）計算出變壓器的額定電流：
根據式（2）計算出變壓器的短路電流：
由此可知低壓進線斷路器的額定電流可取1000A，額定極限短路分斷能力Icu可取42kA。
根據式（3）計算變壓器的衝擊短路電流峰值：
由此可知低壓配電櫃的主母線額定峰值耐受電流必須大於47.72kA，並且低壓進線斷路器的額定短路接通能力Icm不小於47.72kA。
在滿足上述值的同時再根據實際情況選擇低壓進線斷路器即可。
下面是ABB的Emax系列E1和E2的一些引數。
框架斷路器的主要技術術語可以在上面看到。
Icw是斷路器自身對短路電流熱衝擊的耐受能力，它體現了斷路器的熱穩定性；Ics、Icu和Icm都屬於斷路器自身對短路電流的電動力作用的抵禦能力，它們體現了斷路器的動穩定性。
短路全電流ish分為短路電流的交流分量ip和短路電流的直流分量ig，圖中指的應該是衝擊短路電流峰值ipk。
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