某工厂供配电系统毕业设计(6)

河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流的计算

4.1.3短路的形式

在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，其中两相接地短路，实质是两相短路。

按短路电路的对称性来分，三相短路属于对称性短路，其他形式短路均不为对称短路。

电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般情况下，特别是远离电源的工厂供电系统中，三相短路的短路电流最大，因此造成的危害也最为严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠的工作，因此作为选择和校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。实际上，不对称短路也可以按对称的短路电流分解为对称的正序、负序、零序分量，然后按对称量来分析和计算，所以对称的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。

4.2无限大容量电力系统的三相短路计算

4.2.1无限大容量电力系统

无限大容量电力系统，是指供电容量先对于用户供电系统容量大的多的电力系统。其特点是：当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路总阻抗的5%-10%，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。

对一般工厂供电系统来说，由于工厂供电系统的容量远比电力系统总容量小，而阻抗又较电力系统大得多，因此工厂供电系统内发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎维持不变，也就是说可将电力系统视为无限大容量的电源。

4.2.2短路电流的计算方法

进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，在电路图上，将短路计算所需要考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将个元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。

① 电力系统的阻抗计算

电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电力系统的电抗，可由电力系统变电站馈电线出口断路器的断路容量Soc来估算，电力系的电抗为

23

河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流的计算

Uc2 式（4.1） XS?Soc式中，Uc为电力系统馈电线的短路计算电压，但为了便于短路电路总阻抗的计算，免去阻抗换算的麻烦，此式中的Uc可直接采用短路点的短路计算电压；

Soc为系统出口断路器的断流容量，如果只有断路器的开断电流Ioc，则其断流容量Soc?3IocUN，这里的UN为断路器的额定电压。

② 电力变压器的阻抗计算 1）变压器的电阻RT

可由变压器的短路损?PK耗近似计算 因

?PK?3IN2RT?3(故

SN3Uc)2RT?(SN2)RT UcRT??Pk(Uc2) 式（4.2） SN式中，Uc为短路点短路计算电压；SN为变压器的额定容量；?PK为变压器的短路损耗。

2）变压器的电抗XT 可由变压器的短路电压Uk%近似地计算。 因

Uk%?故

3INXTSX?100?N2T?100 UcUcUk%Uc2 式（4.3） XT??100SN式中，Uk%为变压器的短路电压百分值。 ③ 电力线路的阻抗计算

1）线路的电阻RWL 可由导线电缆的单位长度电阻R0乘以线路长度求得，即

RWL?R0l 式（4.4）

24

河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流的计算

式中，R0为导线电缆单位长度电阻，l为线路长度。

2）线路的电抗XWL 可由导线电缆的单位长度电抗X0乘以线路长度求得，即

XWL?X0l 式（4.5）

表4.1 电力线路每相的单位长度电抗平均值

线路结构 架空线路 电缆线路 35kV及以上 0.4 0.12 线路电压 6-10kV 0.35 0.08 220V/380V 0.32 0.066 在计算短路电路的阻抗时，假如电路内含有电力变压器时，电路内各元件的阻抗都应该统一换算到短路点的短路计算电压去，阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。

4.2.3工厂三相短路电流的计算

画出短路计算电路图，如图4.1所示：

电缆线l=0.02km 架空线l=1km1

SN10-10II

图4.1 短路计算电路图

k-1k-2G

S9-63010km380v画出短路等效电路图，如图4.2所示：

图4.2 短路等效电路图

k-1k-2① 求短路点K-1处短路电流和短路容量（Uc1?10.5kV）。 1) 计算短路电路中各元件的电流和总阻抗。 a.电力系统的电抗：

25

河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流的计算

Uc12(10.5kV)2X1???0.221?

Soc500MVA查表得SN10-10Ⅱ型断路器的断流容量Soc?500MVA b架空线路的电抗：

X2?X0l?0.35?1?0.35?

c电缆线路的电抗：

X3?Xl1?0.08?0.02?0.0016? （01）计算总电抗：

X?（k-1）?X1?X2?X3?0.573?

2) 计算K-1点的三相短路电流和短路容量。 三相短路电流周期分量有效值:

I（3）(k-1)?Uc13X?(k-1)(10.5kV)2??10.58kA

3?0.573?三相短路次暂态电流和稳态电流:

（3）??(3)?I(3)??II(k-1)(k-1)?10.58kA

三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值:

??(3)i(3)sh(k?1)?2.55I（k-1）?2.55?10.58?26.979kVA

(3)??I(3)sh(k?1)?1.51I（k-1）?1.51?10.58?15.976kVA

三相短路容量:

S((3)Uc1I(3)(k?1)?3?10.5?10.58?192.414MVA k?1)?3②求K-2点三相短路电流和短路容量（Uc2?0.4kV） 1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 a电力系统的电抗：

U2c20.42X1????3.2?10-4?

Soc500b架空线路的电抗:

U20.42??X0l（c2）X2?0.35?（）?5.08?10-4?

Uc110.5c电缆线路的电抗:

26

河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流的计算

Uc220.42??XX3（l）?0.0016?（）?2.32?10-6? （01）1Uc110.5d电力变压器的电抗：查表Uk00?5 则

Uk00U2c250.42??X4???0.0127?

100SN100630总电抗

??X2??X3??X4?0.0.0135? X?（k-2）?X13) 计算K-2点三相短路电流和短路容量。 三相短路电流周期分量有效值:

I（3）(k-2)?Uc23X?(k-2)(0.4kV)2??17.11kA

3?0.0135?三相次暂态短路电流和短路稳态电流

(3)（3）??(3)（k-2）I（k-2）?I??I(k-2)?17.11kA

三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

??(3)i(3)sh(k?2)?1.84I（k-2）?1.84?17.11?31.48kVA ??(3)I(3)sh(k?2)?1.84I（k-2）?1..84?17.11?18.65kVA

三相短路容量：

S((3)Uc2I(3)(k?2)?3?0.4?17.11?11.85MVA k?2)?3

27