10kV变配电所短路电流的计算

10kV变配电所短路电流的计算（二）

发布日期：2008-11-27 14:00:59 作者：杨蓉师科峰程开

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1 变压器低压侧出线口的短路电流计算

经计算得知，各型变压器容量在315kVA以上，其电阻值仅占总阻抗的4%~5%左右，用变压器电抗代替总阻抗计算误差在5%内，这样略去电阻对短路电流的影响可简化短路电流的计算。

（1）变压器电抗的计算

式（1）中：Sbe—变压器额定容量（MVA）；

Sj—变压器基准容量，取100MVA；

Ud%—变压器短路阻抗百分值，可从相应容量的变压器产品样本及设计手册查得。一般常用变压器（油浸型、干式型）电抗计算

例：已知干式变压器额定容量为500kVA，Ud%=40,标准容量Sj=100MVA，计算变压器的电抗值。用式（1）计算：

（2）用基准电计算，取Sj=100MVA,Uj=0.4则

（3）系统短路容量取35MVA，10kV出线开关遮断容量的短路电流计算：

例：已知系统短路容量为350MVA的电抗值为0.286，电缆线路为1km的电抗值为0. 068，变压器额定容量500kVA的电抗为8.0，Ij=144.5kA。用式（2）计算：

各类型变压器的低压侧出线口短路电流计算见表3~表8。

2 高压电器及电缆的热稳定校验

高压电器及电缆应能承受在短路电流持续时间内短路电流的热效应而不致损坏，则认为是热稳定，且应满足《低压配电设计规范》第

4.2.2条规定的热稳定校验公式进行校验。

（1）当短路持续时间大于5s时，绝缘导体的热稳定应按式（3）进行校验

式（3）中，S—绝缘导体的线芯截面（mm2）;

Id—短路电流周期分有效值即均方根值（A）；

t—在已达到允许最高持续工作温度的绝缘导体内短路电流持续时间（s）；

K—热稳定系数.

短路电流持续时间t与断路器的断开速度有关（见表9），当断路器的全断开时间小于0. 08s时为高速，0.08~0.12s为中速，大于0.12s为低速，当主保护为短路瞬动无延时保护，其短路电流的持续时间t可由表10选定，当有延时保护装置时，则应为表中数据加延迟时间。

热稳定系数K与电缆的绝缘方式有关，并可由表11表选定。

（2）热稳定短路电流计算

式（4）中，IR为热稳定电流（kA）.

由表（10）、表（11）可以确定热稳定系数及短路电流持续时间，可计算出各种规格电缆线的热稳定电流。

根据式（4）计算出各种铜芯电缆线热稳定短路电流（见表11）。

例：计算

16mm2铜芯聚氯乙烯电缆主保护中速断路器的热稳定电流。

式（5）中，U—变压器低压侧电压（400V）；

Z—热稳定阻抗（mΩ）,即在热稳定时的最小阻抗.

计算出的不同规格电缆的热稳定阻抗见表12。

例：计算16mm2铜芯电缆中速断路器保护，聚氯乙烯电缆的热稳定阻抗为：

×10-3=48.4（mΩ）

3 低压网络短路电流计算

3.1 短路回路元件阻抗的计算

在计算220/380V网络短路电流时，变压器高压侧系统阻抗需要计入。若已知高压侧系统短路容量为Ss，则变压器低压侧的高压系统阻抗可按式（6）、式（7）计算：

式（6）、式（7）中：

Ue2—变压器低压侧标称电压0.38kV;

Up—系统平均电压0.38×1.05=0.4kV;

C—电压系数，计算三相短路电流取1.05;

Sds—变压器高压侧系统短路容量，MVA.

如果不知道系统电阻、电抗的确切值，可以认为Rs=0.1Xs,Xs=0.995Zs;系统容量为其它值时，可用式（6）或式（7）计算结果（见表13）。

3.2 系统阻抗归算到低压侧时的Zs、Rs、Xs值

系统阻抗归算到低压侧时的Zs、Rs、Xs值见表13。

3.3 变压器的电阻及电抗的确定（见表14）

（1）变压器有效电阻的确定

变压器有效电阻可以从变压器的短路损耗计算：

式（8）中，Rb—变压器的有效电阻（mΩ）;

△Pk—变压器的短路损耗（kW）;

Ue—变压器二次侧电压，取400V;

Sb—变压器额定容量（MVA）.

（2）变压器电抗的确定

在变压器名牌上有用百分数表示的短路电压（Ud%）。它在数量等于其额定负载时变压器内的电压降对于额定电压的百分数。如果不计电阻，则短路电压Ud%在数量上等于变压器的电抗，

变压器阻抗的确定：

其中，Ud%为变压器短路阻抗电压百分数，可从产品样本查得。

例：选用上海某变压器有限公司生产的SCR9型1600kVA的变压器一台，Ud%=6,△Pk=11kW，计算变压器有效电阻Rb及电抗Xb。

母线的电阻及电抗确定：

式（11）、式（12）中，L—母线长度（m）;

γ—母线导电率（铜53、铝32）；

S—母线截面积（mm2）;

D1—母线相间几何均距，D1=1.26D（母线布置在一个平面上）；

D—相邻相母线中心距离（mm）；h—母线宽度（mm）.

母线放置方式如如图所示。

例：铜母线L=5m，S=100×10，D=250mm，计算母线的RM、XM值。

用式（11）、（12）计算出不同规格的母线的有效电阻RM及电抗XM值（见表15、表16）。

从式（8）得出，变压器短路损耗与变压器的短路阻抗电压有关，短路阻抗越大则△Pk 也必然增大。表17为一些厂家产品的短路损耗。

3.5 电缆有效电阻和电抗确定

（1）电缆每米长度电抗的确定

式（13）中，XL—电缆每米长的电抗（mΩ/m）;

d—电缆导体直径（mm）；

D—相间几何间距均值，（mm）;

D'—相邻二相之间的距离（mm）.

例：铜芯电缆4×240，计算每米长的电抗值。

由D'=17.49+4=21.49，即电缆直径加绝缘层厚度，为相邻二相的距离。

由D=1.122D'=1.122×21.49=24.1mm

由式（13）计算每米长度电缆的电抗值、电阻值（见表18、表19）。

表19为电缆有效电阻（沈阳电缆厂提供的资料），电缆导体温升VV型70℃，YJV型9 0℃。

3.6 三相短路电流的计算

计算400V以下装置的短路电流是为了检验电器及载流部分在短路时稳定的程度，因此计算的目的是要计算出短路电流的最大值。三相短路时短路电流交流部分的最大值将不随有无中性线或中性点是否接地而变化。短路电流最大值就是三相短路电流周期分量计算。其计算公式为：

式（4）中，I—三相短路电流周期分量有效值（kA）;

Ue2—变压器二次侧额定电压（V）对380V低压电网乘以1.05系数。

Z—低压回路总阻抗（mΩ）;

?着R—低压回路总电阻，?着R=Rb+RM(mΩ);

?着X—低压回路总电抗，?着X=Xb+XM(mΩ);

Rb、RX—变压器的电阻、电抗（mΩ）;

RM、XM—变压器出线端铜或铝母线的电阻、电抗（mΩ）.

3.7两相短路电流的计算

3.8 单相短路电流（通常指金属性短路）的计算

式（17）中：I—单相短路电流（kA）；

Uφ—额定相电压（V），220×1.05=230V,取网络电压为230V；

Zb—变压器的回路阻抗，Zb=Rb+Xb(mΩ);

ZL—相线与中性线回路阻抗（mΩ）；

ZL=RL+XL(mΩ).

例：有一台10/0.4kVSCR9型变压器，Se=1000kVA,Ie=1445A,Ud%=6,△Pk=7. 5,Ue2=V,系统短路容量为200MVA，系统阻抗值归算到低压侧查表13得Rs=0.08mΩ, Xs=0.8mΩ计算三相短路电流

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