一.概述
　　
　　供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時(shí),很大的短路電流會(huì)使電器設(shè)備過(guò)熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞,同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計(jì)算短路電流,以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件.
　　
　　二.計(jì)算條件
　　
　　1.假設(shè)系統(tǒng)有無(wú)限大的容量.用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計(jì)算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多.
　　
　　具體規(guī)定: 對(duì)于3~35kv級(jí)電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,可以認(rèn)為110kv及以上的系統(tǒng)的容量為無(wú)限大.只要計(jì)算35kv及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗.
　　
　　2.在計(jì)算高壓電器中的短路電流時(shí),只需考慮發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對(duì)于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時(shí)才需計(jì)入電阻,一般也只計(jì)電抗而忽略電阻.
　　
　　3. 短路電流計(jì)算公式或計(jì)算圖表,都以三相短路為計(jì)算條件.因?yàn)閱蜗喽搪坊蚨喽搪窌r(shí)的短路電流都小于三相短路電流.能夠分?jǐn)嗳喽搪冯娏鞯碾娖?一定能夠分?jǐn)鄦蜗喽搪冯娏骰蚨喽搪冯娏?
　　
　　三.簡(jiǎn)化計(jì)算法
　　
　　即使設(shè)定了一些假設(shè)條件,要正確計(jì)算短路電流還是十分困難,對(duì)于一般用戶也沒(méi)有必要.一些設(shè)計(jì)手冊(cè)提供了簡(jiǎn)化計(jì)算的圖表.省去了計(jì)算的麻煩.用起來(lái)比較方便.但要是手邊一時(shí)沒(méi)有設(shè)計(jì)手冊(cè)怎么辦?下面介紹一種 “口訣式”的計(jì)算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計(jì)算方法.
　　
　　在介紹簡(jiǎn)化計(jì)算法之前必須先了解一些基本概念.
　　
　　1.主要參數(shù)
　　
　　sd三相短路容量 (mva)簡(jiǎn)稱短路容量校核開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗳萘?br /> 　　
　　id三相短路電流周期分量有效值(ka)簡(jiǎn)稱短路電流校核開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯娏?br /> 　　
　　和熱穩(wěn)定
　　
　　ic三相短路第一周期全電流有效值(ka) 簡(jiǎn)稱沖擊電流有效值校核動(dòng)穩(wěn)定
　　
　　ic三相短路第一周期全電流峰值(ka) 簡(jiǎn)稱沖擊電流峰值校核動(dòng)穩(wěn)定
　　
　　x電抗(ω)
　　
　　其中系統(tǒng)短路容量sd和計(jì)算點(diǎn)電抗x 是關(guān)鍵.
　　
　　2.標(biāo)么值
　　
　　計(jì)算時(shí)選定一個(gè)基準(zhǔn)容量(sjz)和基準(zhǔn)電壓(ujz).將短路計(jì)算中各個(gè)參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值(相對(duì)于基準(zhǔn)量的比值),稱為標(biāo)么值(這是短路電流計(jì)算最特別的地方,目的是要簡(jiǎn)化計(jì)算).
　　
　　(1)基準(zhǔn)
　　
　　基準(zhǔn)容量 sjz =100 mva
　　
　　基準(zhǔn)電壓 ujz規(guī)定為8級(jí). 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kv
　　
　　有了以上兩項(xiàng),各級(jí)電壓的基準(zhǔn)電流即可計(jì)算出,例: ujz (kv)3710.56.30.4
　　
　　因?yàn)?s=1.73*u*i 所以 ijz (ka)1.565.59.16144
　　
　　(2)標(biāo)么值計(jì)算
　　
　　容量標(biāo)么值 s* =s/sjz.例如:當(dāng)10kv母線上短路容量為200 mva時(shí),其標(biāo)么值容量
　　
　　s* = 200/100=2.
　　
　　電壓標(biāo)么值 u*= u/ujz ; 電流標(biāo)么值 i* =i/ijz
　　
　　3無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算公式
　　
　　短路電流標(biāo)么值: i*d = 1/x* (總電抗標(biāo)么值的倒數(shù)).
　　
　　短路電流有效值: id= ijz* i*d=ijz/ x*(ka)
　　
　　沖擊電流有效值: ic = id *√1 2 (kc-1)2 (ka)其中kc沖擊系數(shù),取1.8
　　
　　所以 ic =1.52id
　　
　　沖擊電流峰值: ic =1.41* id*kc=2.55 id (ka)
　　
　　當(dāng)1000kva及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí),沖擊系數(shù)kc ,取1.3
　　
　　這時(shí):沖擊電流有效值ic =1.09*id(ka)
　　
　　沖擊電流峰值: ic =1.84 id(ka)
　　
　　掌握了以上知識(shí),就能進(jìn)行短路電流計(jì)算了.公式不多,又簡(jiǎn)單.但問(wèn)題在于短路點(diǎn)的總電抗如何得到?例如:區(qū)域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗,等等.
　　
　　一種方法是查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標(biāo)么值.求得總電抗后,再用以上公式計(jì)算短路電流; 設(shè)計(jì)手冊(cè)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(jì)算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計(jì)算方法.
　　
　　4．簡(jiǎn)化算法
　　
　　【1】系統(tǒng)電抗的計(jì)算
　　
　　系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統(tǒng)容量
　　
　　例：基準(zhǔn)容量 100mva。當(dāng)系統(tǒng)容量為100mva時(shí)，系統(tǒng)的電抗為xs*=100/100＝1
　　
　　當(dāng)系統(tǒng)容量為200mva時(shí)，系統(tǒng)的電抗為xs*=100/200＝0.5
　　
　　當(dāng)系統(tǒng)容量為無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)的電抗為xs*=100/∞＝0
　　
　　系統(tǒng)容量單位：mva
　　
　　系統(tǒng)容量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供。當(dāng)不能得到時(shí)，可將供電電源出線開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷容量
　　
　　作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門出線開(kāi)關(guān)為w-vac 12kv 2000a 額定分?jǐn)嚯娏鳛?0ka。則可認(rèn)為系統(tǒng)容量s=1.73*40*10000v=692mva, 系統(tǒng)的電抗為xs*=100/692＝0.144。
　　
　　【2】變壓器電抗的計(jì)算
　　
　　110kv, 10.5除變壓器容量；35kv, 7除變壓器容量；10kv{6kv}, 4.5除變壓器容量。
　　
　　例：一臺(tái)35kv 3200kva變壓器的電抗x*=7/3.2=2.1875
　　
　　一臺(tái)10kv 1600kva變壓器的電抗x*=4.5/1.6=2.813
　　
　　變壓器容量單位：mva
　　
　　這里的系數(shù)10.5，7，4.5 實(shí)際上就是變壓器短路電抗的％數(shù)。不同電壓等級(jí)有不同的值。
　　
　　【3】電抗器電抗的計(jì)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*={4/3.12}*0.9=1.15
　　
　　電抗器容量單位：mva
　　
　　【4】架空線路及電纜電抗的計(jì)算
　　
　　架空線：6kv，等于公里數(shù)；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*={0.2/3}*0.2=0.013。
　　
　　這里作了簡(jiǎn)化，實(shí)際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關(guān)，截面越大電抗越小。
　　
　　【5】短路容量的計(jì)算
　　
　　電抗加定，去除100。
　　
　　例：已知短路點(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 x*∑=2, 則短路點(diǎn)的短路容量
　　
　　sd=100/2=50 mva。
　　
　　短路容量單位：mva
　　
　　【6】短路電流的計(jì)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(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 x*∑=2, 短路點(diǎn)電壓等級(jí)為6kv,
　　
　　則短路點(diǎn)的短路電流 id=9.2/2=4.6ka。
　　
　　短路電流單位：ka
　　
　　【7】短路沖擊電流的計(jì)算
　　1000kva及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí)：沖擊電流有效值ic=id, 沖擊電流峰值ic=1.8id
　　
　　1000kva以上變壓器二次側(cè)短路時(shí)：沖擊電流有效值ic=1.5id, 沖擊電流峰值ic=2.5id
　　
　　例：已知短路點(diǎn){1600kva變壓器二次側(cè)}的短路電流 id=4.6ka，
　　
　　則該點(diǎn)沖擊電流有效值ic=1.5id,＝1.5*4.6＝7.36ka,沖擊電流峰值ic=2.5id=2.5*406=11.5ka。
　　
　　可見(jiàn)短路電流計(jì)算的關(guān)鍵是算出短路點(diǎn)前的總電抗{標(biāo)么值}.但一定要包括系統(tǒng)電抗
　　
　　
　　
　　
　　5. 舉例
　　
　　系統(tǒng)見(jiàn)下圖.由電業(yè)部門區(qū)域變電站送出一路10kv架空線路,經(jīng)10km后到達(dá)企業(yè)變電所, 進(jìn)變電所前有一段200m的電纜.變電所設(shè)一臺(tái)1600kva變壓器. 求k1,k2點(diǎn)的短路參數(shù).
　　
　　系統(tǒng)容量: s=1.73*u*i=1.73*10.5*31.5=573 mva
　　
　　用以上口訣,很容易求得各電抗標(biāo)么值,一共有4個(gè).
　　
　　系統(tǒng)電抗 x0=100/573=0.175
　　
　　10km,10kv架空線路電抗 x1=10/3=3.333
　　
　　200m,10kv 電纜線路電抗 x2=(0.2/3)*0.2=0.133
　　
　　1600kva 變壓器電抗 x3=4.5/1.6=2.81
　　
　　請(qǐng)注意:以上電抗都是標(biāo)么值(x*)
　　
　　將每一段電抗分別相加,得到k1點(diǎn)總電抗=x0 x1=3.51
　　
　　k2點(diǎn)總電抗=x0 x1 x2 x3=6.45 (不是2.94 !)
　　
　　再用口訣,即可算出短路電流
　　
　　u (kv)x*id (ka)ic (ka)ic (ka)sd (mva)
　　
　　口訣5.5/x*1.52* id2.55 id100/x*
　　
　　k110.53.511.562.374.028.5
　　
　　口訣150/x*1.52* id2.55 id100/x*
　　
　　k20.46.4523355915.5
　　
　　用口訣算和用第3節(jié)公式算有什么不同 ?
　　
　　用口訣算出的是實(shí)名制單位,ka,mva,而用公式算出的是標(biāo)么值.
　　
　　細(xì)心的人一定會(huì)看出,計(jì)算短路電流口訣中的系數(shù) 150、9.2、5.5、1.6. 實(shí)際上就是各級(jí)電壓基準(zhǔn)值.只是作了簡(jiǎn)化.準(zhǔn)確計(jì)算應(yīng)該是144、9.16、5.5、1.56.
　　
　　有了短路參數(shù)有什么用? 是驗(yàn)算開(kāi)關(guān)的主要參數(shù).例:這臺(tái)1600kva變壓器低壓總開(kāi)關(guān)采用m25,n1.額定電流2500a, 額定分?jǐn)嚯娏?5ka.
　　
　　驗(yàn)算: 變壓器額定電流為2253a
　　
　　開(kāi)關(guān)額定電流>變壓器額定電流; 開(kāi)關(guān)額定分?jǐn)嚯娏?gt;短路電流 id..驗(yàn)算通過(guò).