短路电流计算的条件和内容

6.1.1　高压系统短路电流的计算条件见表6.1.1。

表6.1.1　高压系统短路电流的计算条件

6.1.2　高压系统短路电流计算内容。

1.短路电流计算应求出最大短路电流值，以确定电气设备容量或额定参数；求出最小短路电流值，作为选择熔断器、整定继电保护装置和校验电动机起动的依据。一般需要计算下列短路电流值：

ich——短路冲击电流（短路全电流最大瞬时值或短路电流峰值）；

Ich——短路全电流最大有效值（第一周期的短路全电流有效值）；I″k或I″——超瞬变短路电流有效值（起始或0s的短路电流周期分量有效值）；

I0.2——短路后0.2s的短路电流周期分量有效值；

Ik——稳态短路电流有效值（时间为无穷大短路电流周期分量有效值）；

S″——超瞬变短路容量；

Sk——稳态短路容量。

2.利用标幺制计算短路电流。标幺制是一种相对单位制，电参数的标幺值为其有名值与基准值之比，即

容量标幺值

电压标幺值

电流标幺值

电抗标幺值

式中　S、U、I、X——容量、电压、电流、电抗的有名值；

Sj、Uj、Ij、Xj——容量、电压、电流、电抗的基准值。

工程计算上通常首先选定基准容量Sj和基准电压Uj，与其相应的基准电流Ij和基准电抗Xj，在三相电力系统中可由下式导出

在三相电力系统中，电路元件电抗的标幺值X*可表示为

基准值可以任意选定。但为了计算方便，基准容量Sj一般取100MVA；如为有限电源容量系统，则可选取向短路点馈送短路电流的发电机额定总容量SrΣ作为基准容量。基准电压Uj应取各电压级平均电压（指线电压）Up，即Uj=Up≈1.05Un（Un为系统标称电压），但对于标称电压为220/380V的电压级，则计入电压系数C（取1.05），即1.05Un=400V或0.4kV。

采用标幺值计算短路的总阻抗时，必须先将元件电抗的有名值和相对值按同一基准容量换算为标幺值，而基准电压采用各元件所在级的平均电压。

3.利用有名单位制计算短路电流。用有名单位制（欧姆制）计算短路电路的总阻抗时，必须把各电压所在元件阻抗的相对值和欧姆值，都归算到短路点所在级平均电压下的欧姆值。

用有名单位制计算时，三相短路电流周期分量有效值Iz按下式计算

如果则应计入有效电阻Rjs，I″z值应按下式算出

式中　Up——短路点所在级的网络平均电压（kV）；

Zjs——短路电路总阻抗（Ω）；

Rjs——短路电路总电阻（Ω）；

Xjs——短路电路总电抗（Ω）。

4.三相短路冲击电流和全电流最大有效值的计算。短路全电流ik包含有周期分量iz和非周期分量if。短路电流非周期分量的起始值ifo=短路冲击电流ich即为短路全电流最大瞬时值，它出现在短路发生后的半周期（0.01s）内的瞬间，其值可按下式计算

短路全电流最大有效值Ich按下式计算

式中　Kch——短路电流冲击系数，

Tf——短路电流非周期分量衰减时间常数，s，当电网频率为50Hz时，

XΣ——短路电路总电抗（假定短路电路没有电阻的条件下求得，Ω）；(www.xing528.com)

RΣ——短路电路总电阻（假定短路电路没有电抗的条件下求得，Ω）。

如果电路只有电抗，则Tf=∞，Kch=2；如果电路只有电阻，则Tf=0，Kch=1，可见2≥Kch≥1。

工程设计中Kch的取值以及ich和Ich的计算值如下：

（1）当短路发生在单机容量为12000kW及以上的发电机端时，取Kch=1.9，ich=2.69I″，Ich=1.62I″。

（2）短路点远离发电厂，短路电路的总电阻较小，总电抗较大时，Tf≈0.05s，取Kch=1.8，ich=2.55I″，Ich=1.51I″。

（3）在电阻较大的电路中，发生短路时短路电流非周期分量衰减较快，可取Kch=1.3，ich=1.84I″，Ich=1.09I″。

5.两相短路电流的计算。两相短路稳态电流Ik2与三相短路稳态电流Ik3的比值关系，视短路点与电源的距离远近而定：

（1）在发电机出口处发生短路时

（2）在远距离点短路时，即X*js＞3时，因为Ik=I″，故

（3）一般可以这样估计

X*js＞0.6时，Ik2＜Ik3

X*js≈0.6时，Ik2≈Ik3

X*js＜0.6时，Ik2＞Ik3

6.1.3　低压系统短路电流计算方法。

1.低压系统短路电流计算条件见表6.1.3。

表6.1.3　低压系统短路电流计算条件

2.三相和二相短路电流的计算。在220/380V网络中，一般以三相短路电流为最大。低压网络三相起始短路电流周期分量有效值按下式计算

式中　Un——网络标称电压（线电压），V，220/380V网络为380V；

c——电压系数，计算三相短路电流时取1.05；

Zk、Rk、Xk——短路电路总阻抗、总电阻、总电抗（mΩ）；

Rs、Xs——变压器高压侧系统的电阻、电抗（归算到400V侧，mΩ）；

RT、XT——变压器的电阻、电抗（mΩ）；

Rm、Xm——变压器低压侧母线段的电阻、电抗（mΩ）；

RL、XL——配电线路的电阻、电抗（mΩ）；

I″、Ik——三相短路电流的初始值、稳态值。

只要变压器低压侧短路时的短路电流周期分量不衰减，即Ik=I″。

低压网络两相短路电流I″k2与三相短路电流I″k3的关系也和高压系统一样，即I″k2=0.866I″k3。

两相短路稳态电流Ik2与三相短路稳态电流Ik3的比值关系也与高压系统一样，在远离发电机短路时，Ik2=0.866Ik3；在发电机出口处短路时，Ik2=1.5Ik3。

3.单相短路电流的计算。

（1）单相接地故障电流的计算。TN接地系统的低压网络单相接地故障电流I″k1可用下述公式计算

式中　Rφp、Xφp、Zφp——短路电路的相线—保护线回路（以下简称相保，保护线包括PE线和PEN线）电阻、相保电抗、相保阻抗（mΩ）。

（2）相线与中性线之间短路的单相短路电流I″k1的计算。TN和TT接地系统的低压网络相线与中性线之间短路的单相短路电流I″k1的计算，与上述单相接地故障电流计算一样，仅将配电线路的相保电阻Rφp·L、相保电抗Xφp·L改用相线—中性线回路的电阻、电抗。