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(jiàn)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 )的標稱(chēng)電壓(線(xiàn)電壓)對于v，220/380V網(wǎng)絡(luò )為380v；

——電壓系數，計算三相短路電流時(shí)為1.05；

，——短路總阻抗、總電阻、總電抗，m；

——干式變壓器高壓側系統的電阻和電抗(降至400V側)，m；

——干式變壓器的電阻和電抗，m；

——干式變壓器低壓側母線(xiàn)段的電阻和電抗，m；

——配電線(xiàn)路的電阻和電抗，m；

——三相短路電流初始值和穩態(tài)值。

只要2，干式變壓器低壓側短路時(shí)，短路電流的周期分量不會(huì )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(shí)值，它出現在短路后的半個(gè)周期(0.01s)內，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，

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

——短路總電抗(在短路無(wú)電阻閾值下計算)，；

——短路總電阻(在短路沒(méi)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(jiàn)2 1。

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

異步電動(dòng)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(dòng)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(gè)公式計算

kA(8 1 23)

(8 1 24)

上式中，——系統發(fā)送到短路點(diǎn)的短路沖擊電流，ka；

——系統發(fā)送到短路點(diǎn)的超瞬態(tài)短路電流，ka；

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

——異步電動(dòng)機的起動(dòng)電流倍數一般可以取平均值6，也可以從產(chǎn)品樣品中找到。如果有多臺異步電動(dòng)機，應使用等效電動(dòng)機的起動(dòng)電流倍數，而不是其值； #p#分頁(yè)標題#e#

——異步電動(dòng)機的額定功率，kw；

——異步電動(dòng)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(dòng)機，應由每臺電動(dòng)機的額定電流之和代替；

——系統反饋的短路電流沖擊系數；

——異步電動(dòng)機饋入的短路電流沖擊系數一般可為1.4~1.7。準確數據見(jiàn)圖8-1-2。

圖8-1-2異步電動(dòng)機額定容量與沖擊系數的關(guān)系

-反饋電流周期分量的衰減時(shí)間常數

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

兩相短路穩態(tài)電流的比值關(guān)系

kA（8 1 25）

（8 1 26）

以上式中——220/380V網(wǎng)路標稱(chēng)線(xiàn)電壓，即380V，，取220V；

——電壓系數，計算單相接地故障電流時(shí)取1；

、、——短路電路正序、負序、零序電阻，mΩ；

、、——短路電路正序、負序、零序電抗，mΩ；

、、——短路電路正序、負序、零序阻抗，mΩ；

、、——短路電路的相線(xiàn)—保護線(xiàn)回路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)相保，保護線(xiàn)包括PE線(xiàn)和PEN線(xiàn)）電阻、相保電抗、相保阻抗，mΩ。

（2）相線(xiàn)與中性線(xiàn)之間短路的單相短路電流的計算：TN和TT接地系統的低壓網(wǎng)絡(luò )相線(xiàn)與中性線(xiàn)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(xiàn)路的相保電阻、相保電抗改用相線(xiàn)—中性線(xiàn)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(shí)，元件阻抗指的是元件的相阻抗，即相正序阻抗。因為已經(jīng)假定系統是對稱(chēng)的，發(fā)生三相短路時(shí)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(shí)，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(chēng)短路時(shí)，由于短路點(diǎn)離發(fā)電機較遠，因此可以認為所有組件的負序阻抗等于正序阻抗，即等于相阻抗。

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

（8 1 27）

TN接地系統低壓網(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）高壓側系統阻抗：在計算220/380網(wǎng)絡(luò )短路電流時(shí)，干式變壓器高壓側系統阻抗需要計入。若已知高壓側系統短路容量為，則歸算到干式變壓器低壓側的高壓系統阻抗可按下式計算

mΩ（8 1 29）

如果不知道其電阻和電抗的確切數值，可以認為，。#p#分頁(yè)標題#e#

以上式中——干式變壓器低壓側標稱(chēng)電壓，0.38kV;

——電壓系數，計算三相短路電流時(shí)取1.05；

——干式變壓器高壓側系統短路容量，MVA；

、、——歸算到干式變壓器低壓側的高壓系統電阻、電抗、阻抗，mΩ。

至于零序阻抗，Dny和Yyn0連接的配電干式變壓器，當低壓側發(fā)生單相短路時(shí)，由于低壓側繞組零序電流不能在高壓側流通，高壓側對于零序電流相當于開(kāi)路狀態(tài)，故在計算單相接地短路時(shí)視無(wú)此阻抗。表8 1 2列出了10（6）/0.4kV配電干式變壓器高壓側系統短路容量與高壓側系統阻抗、相保阻抗（歸算到400V）的數值關(guān)系。

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

高壓側短路容量（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流通，故不計入高壓側的零序阻抗，，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(chǎng)通過(guò)測試提供；Dyn11連接干式變壓器的零序阻抗如沒(méi)有測試數據時(shí)，可取其值等于正序阻抗值，即相阻抗

（8 1 30）

（8 1 31）

（8 1 32）

當電阻值允許忽略不計時(shí)

（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(yè)標題#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(xiàn)電壓），kV；

——額定電流，kA。

（3）低壓配電線(xiàn)路的阻抗：線(xiàn)路的零序阻抗和相保阻抗的計算方法。

1）線(xiàn)路零序阻抗的計算：各種形式的低壓配電線(xiàn)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(xiàn)的零序阻抗；

——保護線(xiàn)的零序阻抗，；

、——相線(xiàn)的零序電阻和電抗；

、——保護線(xiàn)的零序電阻和電抗。

相線(xiàn)、保護線(xiàn)的零序電阻和零序電抗的計算方法與正、負序電阻和電抗的計算方法相同，但在計算相線(xiàn)零序電抗和保護線(xiàn)零序電抗時(shí)，線(xiàn)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(xiàn)L1、L2、L3中心至保護線(xiàn)PE或PEN線(xiàn)中心的距離，mm。

2）線(xiàn)路相保阻抗的計算公式：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪冯娐分腥我唤M件（配電干式變壓器、線(xiàn)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；

、——元件的負序電阻和負序電抗；

、——元件的零序電阻和零序電抗，；；

、、——元件相線(xiàn)的電阻、相線(xiàn)的零序電阻和相線(xiàn)的零序電抗；

、、——元件保護線(xiàn)的電阻、保護線(xiàn)的零序電阻和保護線(xiàn)的零序電阻。

（4）導線(xiàn)阻抗的具體計算方法：

1）導線(xiàn)電阻計算：

a）導線(xiàn)直流電阻

Ω（8 1 37）

Ω·cm（8 1 38）

上兩式中——線(xiàn)路長(cháng)度，m；

——導線(xiàn)截面，mm2；

——絞入系數，單股導線(xiàn)為1，多股導線(xiàn)為1.02；

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

——導線(xiàn)溫度為θ℃時(shí)的電阻率，Ω·μm（或×10 4Ω·cm）；

——電阻溫度系數，鋁和銅都取0.004；

——導線(xiàn)實(shí)際工作溫度，℃。

b）導線(xiàn)交流電阻

Ω（8 1 39）

（8 1 40）

cm（8 1 41）

上三式中——導線(xiàn)溫度為θ℃時(shí)的直流電阻值，Ω；

——集膚效應系數，電線(xiàn)的可用式（8 1 40）計算（當頻率為50Hz、芯線(xiàn)截面不超過(guò)240mm2時(shí)，均為1），平線(xiàn)的見(jiàn)表8 1 3；#p#分頁(yè)標題#e#

——鄰近效應系數，電線(xiàn)可從圖8 1 3曲線(xiàn)求取，母線(xiàn)的取1.03；

——導線(xiàn)溫度為θ℃時(shí)的電阻率，Ω·cm，其值見(jiàn)表8 1 4；

——線(xiàn)芯半徑，cm；

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