短路計算(1) nbsp作者：匿名2008/1/23 19336039336026

8.1.2.2三相和兩相短路電流的計算

在220/380網(wǎng)絡(luò)中，三相短路電流通常較大。干式變壓器供電的低壓電網(wǎng)三相短路電流計算電路見圖8-1-1。

圖8-1-1低壓電網(wǎng)三相短路電流計算電路

系統(tǒng)圖；等效電路；(三)用短路阻抗表示的等效電路圖

低壓電網(wǎng)三相初始短路電流周期分量的有效值按下式計算

kA(8-1-19)

模型中，——網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)稱電壓(線電壓)對于v，220/380V網(wǎng)絡(luò)為380v；

——電壓系數(shù)，計算三相短路電流時為1.05；

，——短路總阻抗、總電阻、總電抗，m；

——干式變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)的電阻和電抗(降至400V側(cè))，m；

——干式變壓器的電阻和電抗，m；

——干式變壓器低壓側(cè)母線段的電阻和電抗，m；

——配電線路的電阻和電抗，m；

——三相短路電流初始值和穩(wěn)態(tài)值。

只要2，干式變壓器低壓側(cè)短路時，短路電流的周期分量不會衰減，即

短路全電流包括周期分量和非周期分量。短路電流的非周期分量短路沖擊電流的初始值是短路全電流的較大瞬時值，它出現(xiàn)在短路后的半個周期(0.01s)內(nèi)，其值可按下式計算

kA(8 1 20)

短路全電流的較大有效值按下式計算

kA(8 1 21)

——型短路電流沖擊系數(shù)，

——電網(wǎng)頻率為50Hz時，短路電流非周期分量的衰減時間常數(shù)s；

——短路總電抗(在短路無電阻閾值下計算)，；

——短路總電阻(在短路沒有電抗的閾值下計算)，。

如果電路只有電抗，那么，如果電路只有電阻，那么；可見2 1。

只有當(dāng)連接在短路點附近的電機額定電流之和大于短路電流的1()時，才應(yīng)考慮電機反饋對短路沖擊電流的影響。異步電動機起動電流倍數(shù)可達(dá)6~7，異步電動機短路電流沖擊系數(shù)可達(dá)1.3。異步電動機饋入的短路沖擊電流計算公式(8 1 22)。

異步電動機提供的短路沖擊電流按以下公式計算

kA(8 1 22)

考慮異步電動機影響后，短路沖擊電流和短路全電流的較大有效值按以下兩個公式計算

kA(8 1 23)

(8 1 24)

上式中，——系統(tǒng)發(fā)送到短路點的短路沖擊電流，ka；

——系統(tǒng)發(fā)送到短路點的超瞬態(tài)短路電流，ka；

——超級瞬態(tài)短路電流由短路點附近的異步電動機送到短路點，kA，其值，如果有多個異步電動機，則；

——異步電動機的起動電流倍數(shù)一般可以取平均值6，也可以從產(chǎn)品樣品中找到。如果有多臺異步電動機，應(yīng)使用等效電動機的起動電流倍數(shù)，而不是其值； #p#分頁標(biāo)題#e#

——異步電動機的額定功率，kw；

——異步電動機的額定電流，kA，可以從產(chǎn)品樣品中找到。如果有多臺異步電動機，應(yīng)由每臺電動機的額定電流之和代替；

——系統(tǒng)反饋的短路電流沖擊系數(shù)；

——異步電動機饋入的短路電流沖擊系數(shù)一般可為1.4~1.7。準(zhǔn)確數(shù)據(jù)見圖8-1-2。

圖8-1-2異步電動機額定容量與沖擊系數(shù)的關(guān)系

-反饋電流周期分量的衰減時間常數(shù)

低壓電網(wǎng)中兩相短路電流和三相短路電流的關(guān)系與高壓系統(tǒng)相同。

兩相短路穩(wěn)態(tài)電流的比值關(guān)系

kA（8 1 25）

（8 1 26）

以上式中——220/380V網(wǎng)路標(biāo)稱線電壓，即380V，，取220V；

——電壓系數(shù)，計算單相接地故障電流時取1；

、、——短路電路正序、負(fù)序、零序電阻，mΩ；

、、——短路電路正序、負(fù)序、零序電抗，mΩ；

、、——短路電路正序、負(fù)序、零序阻抗，mΩ；

、、——短路電路的相線—保護線回路（以下簡稱相保，保護線包括PE線和PEN線）電阻、相保電抗、相保阻抗，mΩ。

（2）相線與中性線之間短路的單相短路電流的計算：TN和TT接地系統(tǒng)的低壓網(wǎng)絡(luò)相線與中性線之間短路的單相短路電流的計算，與上述單相接地故障電流計算一樣，僅將配電線路的相保電阻、相保電抗改用相線—中性線回路的電阻、電抗。

8.1.2.4低壓網(wǎng)絡(luò)電路元件阻抗的計算

在計算三相短路電流時，元件阻抗指的是元件的相阻抗，即相正序阻抗。因為已經(jīng)假定系統(tǒng)是對稱的，發(fā)生三相短路時只有正序分量存在，所以不需要特別提出序阻抗的概念。

在計算單相短路（包括單相接地故障）電流時，則必須提出序阻抗和相保阻抗的概念。在低壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生不對稱短路時，由于短路點離發(fā)電機較遠(yuǎn)，因此可以認(rèn)為所有組件的負(fù)序阻抗等于正序阻抗，即等于相阻抗。

TN接地系統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)的零序阻抗等于相線的零序阻抗與三倍保護線（即PE、PEN線）的零序阻抗之和，即

（8 1 27）

TN接地系統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)的相保阻抗與各序阻抗的關(guān)系可從式（8 1 26）求得

（8 1 28）

（1）高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗：在計算220/380網(wǎng)絡(luò)短路電流時，干式變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗需要計入。若已知高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量為，則歸算到干式變壓器低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計算

mΩ（8 1 29）

如果不知道其電阻和電抗的確切數(shù)值，可以認(rèn)為，。#p#分頁標(biāo)題#e#

以上式中——干式變壓器低壓側(cè)標(biāo)稱電壓，0.38kV;

——電壓系數(shù)，計算三相短路電流時取1.05；

——干式變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量，MVA；

、、——歸算到干式變壓器低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)電阻、電抗、阻抗，mΩ。

至于零序阻抗，Dny和Yyn0連接的配電干式變壓器，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)發(fā)生單相短路時，由于低壓側(cè)繞組零序電流不能在高壓側(cè)流通，高壓側(cè)對于零序電流相當(dāng)于開路狀態(tài)，故在計算單相接地短路時視無此阻抗。表8 1 2列出了10（6）/0.4kV配電干式變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量與高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗、相保阻抗（歸算到400V）的數(shù)值關(guān)系。

表8 1 210（6）/0.4kV干式變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量與高壓側(cè)阻抗、相保阻抗（歸算到400V）的數(shù)值關(guān)系mΩ

高壓側(cè)短路容量（MVA）

10

20

30

50

75

100

200

300

∞

①

②

②

③

③

16.0

15.92

1.59

1.06

10.61

8.00

7.96

0.80

0.53

5.31

5.33

5.30

0.53

0.35

3.53

3.20

3.18

0.32

0.21

2.12

2.13

2.12

0.21

0.14

1.14

1.60

1.59

0.16

0.11

1.06

0.80

0.80

0.80

0.05

0.53

0.53

0.53

0.05

0.03

0.35

0

0

0

0

0

注①mΩ

②，。

③對于Dny11或Yyn0連接干式變壓器，零序電流不能在高壓側(cè)流通，故不計入高壓側(cè)的零序阻抗，，即：

mΩ，mΩ

（2）10（6）/0.4kV三相雙繞組配電干式變壓器的阻抗：配電干式變壓器的正序阻抗可按（式8 1 30~式8 1 33）有關(guān)公式計算，干式變壓器的負(fù)序阻抗等于正序阻抗。Yyn0連接的干式變壓器的零序阻抗比正序阻抗大得多，其值由制造廠通過測試提供；Dyn11連接干式變壓器的零序阻抗如沒有測試數(shù)據(jù)時，可取其值等于正序阻抗值，即相阻抗

（8 1 30）

（8 1 31）

（8 1 32）

當(dāng)電阻值允許忽略不計時

（8 1 33）

式中——干式變壓器的額定容量，MVA（對于三繞組干式變壓器，是指較大容量繞組的額定容量）；#p#分頁標(biāo)題#e#

——干式變壓器短路損耗，kW；

——干式變壓器阻抗電壓百分值；

——額定電壓（指線電壓），kV；

——額定電流，kA。

（3）低壓配電線路的阻抗：線路的零序阻抗和相保阻抗的計算方法。

1）線路零序阻抗的計算：各種形式的低壓配電線路的零序阻抗Z(0)均可由式（8 1 27）變化為

（8 1 34）

式中——相線的零序阻抗；

——保護線的零序阻抗，；

、——相線的零序電阻和電抗；

、——保護線的零序電阻和電抗。

相線、保護線的零序電阻和零序電抗的計算方法與正、負(fù)序電阻和電抗的計算方法相同，但在計算相線零序電抗和保護線零序電抗時，線路電抗計算公式中的幾何均距改用代替，其計算公式如下

（8 1 35）

式中、、——相線L1、L2、L3中心至保護線PE或PEN線中心的距離，mm。

2）線路相保阻抗的計算公式：單相接地短路電路中任一組件（配電干式變壓器、線路等）的相保阻抗計算公式為

（8 1 36）

式中——元件的相保電阻，；

——元件的相保電抗，；

、——元件的正序電阻和正序電抗；

、——元件的負(fù)序電阻和負(fù)序電抗；

、——元件的零序電阻和零序電抗，；；

、、——元件相線的電阻、相線的零序電阻和相線的零序電抗；

、、——元件保護線的電阻、保護線的零序電阻和保護線的零序電阻。

（4）導(dǎo)線阻抗的具體計算方法：

1）導(dǎo)線電阻計算：

a）導(dǎo)線直流電阻

Ω（8 1 37）

Ω·cm（8 1 38）

上兩式中——線路長度，m；

——導(dǎo)線截面，mm2；

——絞入系數(shù)，單股導(dǎo)線為1，多股導(dǎo)線為1.02；

——導(dǎo)線溫度為20℃時的電阻率，鋁線芯（包括鋁電線、鋁電纜、硬鋁母線）為0.0282Ω·μm（或0.028×10 4Ω·cm），銅線芯（包括銅電線、銅電纜、硬銅母線）為0.0172Ω·μm（即0.0172×10 4Ω·cm）;

——導(dǎo)線溫度為θ℃時的電阻率，Ω·μm（或×10 4Ω·cm）；

——電阻溫度系數(shù)，鋁和銅都取0.004；

——導(dǎo)線實際工作溫度，℃。

b）導(dǎo)線交流電阻

Ω（8 1 39）

（8 1 40）

cm（8 1 41）

上三式中——導(dǎo)線溫度為θ℃時的直流電阻值，Ω；

——集膚效應(yīng)系數(shù)，電線的可用式（8 1 40）計算（當(dāng)頻率為50Hz、芯線截面不超過240mm2時，均為1），平線的見表8 1 3；#p#分頁標(biāo)題#e#

——鄰近效應(yīng)系數(shù)，電線可從圖8 1 3曲線求取，母線的取1.03；

——導(dǎo)線溫度為θ℃時的電阻率，Ω·cm，其值見表8 1 4；

——線芯半徑，cm；

——電流透入深度，cm，因集膚效應(yīng)使電流密度沿導(dǎo)線橫截面的徑向按指數(shù)函數(shù)規(guī)律分布，工程上把電流可等效地看作僅在導(dǎo)線表面厚度中均勻分布，不同頻率時的電流滲入深度共2頁:1[2]下一頁