短路电流

⒈假设系统有无限大的容量.用户处短路后，系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.

具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算，可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.

⒉在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻;对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻.

⒊短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器，一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.

计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于如下用途必须进行短路电流的计算:

⑴选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。

⑵选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。

⑶确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。

⑷保护电力系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。

三相系统中发生的短路有 4 种基本类型:三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。

发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3~5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波(0.01秒)时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路 时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。

供电网络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果，就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。

即使设定了一些假设条件，要正确计算短路电流还是十分困难，对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种 "口诀式"的计算方法，只要记牢7句口诀，就可掌握短路电流计算方法.

在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.

Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量

Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流

和热稳定

IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定

ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定

x电抗(Ω)

其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.

计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值)，称为标幺值(这是短路电流计算最特别的地方，目的是要简化计算).

⑴基准

基准容量 Sjz =100 MVA

基准电压 UJZ规定为8级. 230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23 KV

有了以上两项，各级电压的基准电流即可计算出，例: UJZ (KV)37 10.5 6.3 0.4

因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.56 5.5 9.16 144

⑵标么值计算

容量标幺值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时，其标么值容量

S* = 200/100=2.

电压标幺值 U*= U/UJZ ; 电流标幺值 I* =I/IJZ

(3)无限大容量系统三相短路电流计算公式

短路电流标幺值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).

短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)

冲击电流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数，取1.8

所以 IC =1.52Id

冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)

当1000KVA及以下变压器二次侧短路时，冲击系数KC，取1.3

这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)

冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)

掌握了以上知识，就能进行短路电流计算了.公式不多，又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗，等等.

一种方法是查有关设计手册，从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标幺值.求得总电抗后，再用以上公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表，可以直接查出短路电流.

下面介绍一种 "口诀式"的计算方法，只要记牢7句口诀，就可掌握短路电流计算方法.

电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。短路电流的限制措施为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。

系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量

例:基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100=1

当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200=0.5

当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞=0

系统容量单位:MVA

系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量

作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC 10KV 2000A 额定分断电流为40KA。则可认为系统 容量S=1.73*40*10000V=692MVA，系统的电抗为XS*=100/692=0.144。

110KV:10.5除变压器容量

35KV:7除变压器容量

6~10KV:4.5除变压器容量。

例:一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875

一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813

变压器容量单位:MVA

这里的系数10.5，7，4.5 实际上就是变压器短路电抗的%数。不同电压等级有不同的值。

电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。

例:有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4%。

额定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15

电抗器容量单位:MVA

架空线:6KV，等于公里数;10KV，取1/3;35KV，取 3‰例:10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2

按架空线再乘0.2。

例:10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。

这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。

电抗加定，去除100。

例:已知短路点前各元件电抗标幺值之和为 X*∑=2，则短路点的短路容量

Sd=100/2=50 MVA。

短路容量单位:MVA

0.4KV，150除电抗

6KV:9.2除电抗

10KV:5.5除电抗

35KV:1.6除电抗

110KV，0.5除电抗

例:已知一短路点前各元件电抗标幺值之和为 X*∑=2，短路点电压等级为6KV,

则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。

短路电流单位:KA

1000KVA及以下变压器二次侧短路时:冲击电流有效值Ic=Id，冲击电流峰值ic=1.8Id

1000KVA以上变压器二次侧短路时:冲击电流有效值Ic=1.5Id，冲击电流峰值ic=2.5Id

例:已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA，

则该点冲击电流有效值Ic=1.5Id,=1.5*4.6=7.36KA，冲击电流峰值ic=2.5Id=2.5*4.6=11.5KA。

可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}.但一定要包括系统电抗

ANSI/IEEE 标准短路电流计算相关标准:

以ANSI/IEEE 和UL标准为依据进行短路电流计算大致有如下标准:

一是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。

二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。

三是在变电站安装避雷针，在变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。

四是保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。

五是带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。

六是加强治理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。

七是及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。

八是在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。

九是电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。