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变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算

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查看4040 | 回复7 | 2011-9-23 20:24:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
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变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算
  一.概述


  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。
  二.计算条件
  1.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。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。
  2.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。
  3. 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。
  三.简化计算法
  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。
  1.主要参数
  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(W)
  其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.
  2.标么值
  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),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).
  (1)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)3710.56.30.4
  因为S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144
  (2)标么值计算
  容量标么值 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.
  电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ
  3无限大容量系统三相短路电流计算公式
  短路电流标么值: 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么值.求得总电抗后,再用公式计算短路电流; 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。
  4.简化算法
  【1】系统电抗的计算
  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 12KV 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。
  【2】变压器电抗的计算
  110KV, 10.5除变压器容量;35KV, 7除变压器容量;10KV{6KV}, 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。
  【3】电抗器电抗的计算
  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
   
  【4】架空线路及电缆电抗的计算
  架空线:6KV,等于公里数;10KV,取1/3;35KV,取 3%0
  电缆:按架空线再乘0.2。
  例:10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2
  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。
  【5】短路容量的计算
  电抗加定,去除100。
  例:已知短路点前各元件电抗标么值之和为 X*∑=2, 则短路点的短路容量
  Sd=100/2=50 MVA。
  短路容量单位:MVA
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