(完整版)低压短路电流计算方法
低压系统短路电流的计算
低压系统短路电流的计算概述：一、基本概念1.短路电流：电力系统中在电气设备两个相或相与地之间产生的短路电流。
2.非感性负荷：电阻负荷和感性负荷的总和。
3.短路阻抗：电力系统在短路点的阻抗。
4.X/R比：电力系统短路时，电感阻抗与电阻的比值。
二、计算方法1.对称短路电流计算对称短路电流计算是指短路时三相之间电气参数相等，无损耗和非感性负荷的情况下的短路电流计算。
1.1系统等效短路电流计算方法该方法适用于系统短路电流的初步估算，一般采用简化的计算模型。
1.1.1电抗率法通过系统的等效电抗率和额定电流来计算短路电流。
电抗率与系统电抗的比为系统等效电抗率。
短路电流的计算公式为：Isc = K × In其中，Isc为短路电流，K为系统等效电抗率，In为额定电流。
采用一个合适的变比将电源侧的短路电流转换到负荷侧。
定比法适用于主变电站、变电站等。
1.2单相短路电流计算方法单相短路电流计算是指只考虑一相短路时的电流值。
1.2.1滑块法通过测量一相的电压、电流和功率因数，并利用滑块器计算短路电流。
该方法适用于事故现场的短路电流测量。
1.2.2暂态法通过测量电流波形的快速变化以及额定电流计算短路电流。
该方法适用于有标称线路电压的暂态短路。
2.不对称短路电流计算不对称短路电流计算是指考虑非感性负荷、非对称运行和非对称故障时的短路电流计算。
不对称短路电流计算需要引入负荷的电抗率和相角、电源的电抗率和相角等因素。
2.1非对称短路电流计算方法非对称短路电流的计算一般采用叠加法或K方法。
2.1.1叠加法将正序短路电流、负序短路电流和零序短路电流分别计算后，再进行叠加得到总的不对称短路电流。
K方法是一种通过电抗率和相角来计算不对称短路电流的方法。
具体计算步骤较为复杂，需要手动计算。
三、简化计算方法除了上述详细的计算方法外，还存在一些简化的计算方法。
例如，利用已知的短路电阻和短路电压、安培-欧姆定律、Thévenin定理等。
低压系统短路电流的计算
低压系统短路电流的计算一、低压系统短路电流的定义低压系统短路电流是指在电力系统中出现短路故障时，电路中的电流急剧增大，达到最大值的电流。
通常情况下，短路电流可以分为对称电流和不对称电流。
对称电流是指短路电流的三个相位之间的电流幅值相等，相位角相差120度，是对称的。
而不对称电流是指短路电流的三个相位之间的电流幅值和相位角不相等，是不对称的。
二、低压系统短路电流的计算方法1.全电气法全电气法是通过全部的电气参数来计算短路电流的方法，可以精确计算短路电流的大小和波形。
其计算步骤如下：(1) 短路电流的基本公式为：Isc=U/Z，其中Isc为短路电流，U为电压，Z为总阻抗。
(2)计算电源电压：U=Un*1.05，其中Un为额定电压。
(3)计算负荷侧电压：Uf=Un*1.05*UF，其中Un为额定电压，UF为负荷变压器的变比。
(4)计算变压器阻抗：Zt=(Zp*左箭头Uf^2)/P，其中Zp为变压器的阻抗，左箭头表示反箭头。
(5)计算线路阻抗：Zl=Rl+左箭头Xl，其中Rl为线路的电阻，Xl为线路的电抗。
(6)计算电压降：∆U=左箭头Uf*Zt/(Zt+Zl)，其中左箭头Uf为电压的发生器。
(7)计算短路电流：Isc=∆U/(Zt+Zl)，其中∆U为电压降。
(8)计算短路电流的对称分量。
2.阻抗法阻抗法是通过系统的等值视为许多等效电阻串联来计算短路电流的方法，简化了计算过程。
其计算步骤如下：(1)确定总接线方式：单相式、三相四线式、三相三线式。
(2)计算设备的最小对称短路容量。
(3)计算电阻和电抗的等效值。
(4)确定短路发生位置，选择发生最大短路的点。
三、低压系统短路电流的影响因素1.电源容量：电源的容量越大，短路电流也越大。
2.发电机励磁特性：励磁特性的增加将使短路电流增大。
3.电源内阻：电源内阻越小，短路电流越大。
4.电源电压：电源电压的升高将使短路电流增大。
5.发电机的发电能力：发电机的发电能力和同步电机、逆功率保护的设备容量成正比，其短路电流也将增加。
低压系统短路电流计算和断路器整定
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
34
仪器仪表用户 INSTRUMENTA高供电的可靠性 [1]。因此，设计人员需合理 选择配电系统的保护装置。根据规范 [2] 并结合工程实际， 低压电动机一般装设过载保护、短路保护和接地故障保护。 由于低压断路器兼有过载和短路保护功能，目前大部分使 用断路器作为电动机的保护电器。
用于选择熔断器、设定保护值或作为校验继电保护装置灵 敏度及校验感应电动机启动的依据 [3]。因此，低压系统短 路电流计算是电气设计的重要组成部分。
低压配电系统中设置保护装置的目的是迅速检测出电 气系统、电气设备的异常状态，并予以切除，以防止事故
收稿日期：2021-03-17 作者简介：庄馨（1988-），女，山东日照人，硕士，工程师，从事石油化工装置的电气设计工作。
低压网络短路电流计算一般采用有名制。 由于低压网络远离发电系统，系统容量视为无限大电 源容量系统，短路电流交流分量不发生衰减，即预期短路 电流是由不衰减的交流分量和以初始值衰减到零的直流分 量组成，通常认为三相短路电流初始值 Ik'' 和稳态短路电流 有效值 Ik 是相等的 [3]。 1.1 三相短路电流 三相短路电流初始值 Ik'' 的计算公式如下 ：
关键词 ：短路电流 ；断路器整定 ；过电流脱扣器 ；异步电动机
中图分类号：TM74
文献标志码：A
DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2021.06.007 文章编号：1671-1041(2021)06-0033-05
Calculation of Current in Short-Circuit and Setting of Circuit Breaker for Low Voltage System
变压器低压侧短路电流计算
变压器低压侧短路电流计算变压器作为电力系统中的重要设备，一旦出现故障或事故会对电网运行造成严重的影响，因此对于变压器的短路电流进行计算和评估是非常关键的。
其中，变压器低压侧短路电流的计算尤为重要，本文就以此为主题，从基本概念入手，介绍短路电流的计算方法、影响因素及其应用等方面进行详细阐述。
一、什么是变压器低压侧短路电流短路电流是指电力系统中某个节点或几个节点之间的两端电压直接或间接相接时，在短路点上出现的电流。
而变压器低压侧短路电流是指当变压器低压侧短路时，在短路点上形成的电流。
在短路点附近的电气设备上会产生很高的电流值，可能会引发火灾和爆炸等危险，因此对于变压器低压侧短路电流的计算十分必要。
二、变压器低压侧短路电流的计算方法变压器低压侧短路电流的计算需要考虑变压器本身的各种参数，如变压器的额定电流、短路电压、电阻、电抗等，同时还需考虑短路时系统中其他负载的影响，如变电站的容量、主变容量、负荷容量等等，接下来分别介绍各个参数的计算方法。
1、变压器额定电压及额定容量的确定根据变压器的额定容量选择高压、低压侧的额定电压，在变压器的额定电压下，其额定电流为额定容量与电压的比值。
2、变压器的短路电压变压器的短路电压（U.k）是指在变压器短路时间短于1秒时，短路电流导致二次侧继电器操作前，变压器二次侧开路的产生的短路电压。
计算公式为：U.k=E1*k0*k12*k3*k4*k5*k7*k8/k2其中E1为一次侧有效值，k0、k12、k3、k4、k5、k7、k8、k2分别为变压器的各种参数。
3、低压侧绕组的电抗和电阻低压侧绕组的电抗和电阻分别为：X.LV=2*π*f*(μ0*μr*N2^2/A)*10^-6R.LV=(2*λ)/(π*D^2*N2)其中，μ0为真空中磁导率，μr为金属的相对磁导率，N2为低压侧匝数，A为绕组截面积，D为绕组导体的平均直径，λ为绕组直流电阻率，f为短路时系统的频率。
4、主变容量及变电站容量的确定变电站的容量是指电网系统的容量，主变容量为主变压器的额定容量，负荷容量为该变电站在最大开机同时运行情况下的总负荷容量。
低压短路电流计算
低压短路电流计算低压短路电流是指在低压电网中发生短路故障时的电流大小。
短路故障是指电网中一相或多相之间，或相与地之间的直接接触，导致电流突然增大至很高的故障状态。
低压短路电流的计算是为了确保电网和电气设备能够安全运行，并为电网的保护装置提供准确的参数。
对称分量法是一种基于对称分量理论的电流计算方法，它假设电网的故障电流可分解为正序、负序和零序三个分量。
正序分量代表电网正常运行时的电流情况，负序和零序分量则代表故障时的电流情况。
通过对不同分量的计算，可以得到故障电流的大小和方向。
矩阵法是一种基于电网的拓扑结构和元件参数建立的数学模型，通过求解线性方程组来计算故障电流。
这种方法适用于电网的规模较大、结构复杂的情况。
但是，由于电网的模型参数可能存在误差，因此矩阵法在实际应用中可能需要进行精度调整。
潮流法是一种基于电网的潮流分布情况进行故障电流计算的方法。
该方法通过对电网中每个节点的电压和电流进行迭代计算，最终得到故障电流的大小和方向。
潮流法适用于电网的潮流分布情况已知的情况，可以提供更准确的计算结果。
无论使用哪种方法进行低压短路电流的计算，都需要准确的电网拓扑结构和元件参数。
在计算过程中，还需要考虑电气设备的影响，例如非线性负载和发电机等，以便更准确地预测故障电流的大小和方向。
低压短路电流计算的目的是为了保证电网和电气设备的安全运行。
当短路电流超过电气设备的额定承载能力时，可能会导致设备的烧毁、电网的瘫痪甚至事故的发生。
因此，在电网设计和运行中，必须对低压短路电流进行准确的计算和评估，以确保电网和电气设备的安全性。
总之，低压短路电流的计算是电网设计和运行中非常重要的一项工作。
通过对故障电流的准确计算，可以避免由于电压下降、设备烧毁等问题导致的电网故障和事故，保障电网和电气设备的安全运行。
低压短路电流计算方法
一、短路原因及危害短路是电力系统中常见的故障之一，它是指供配电系统中相导体之间或者相导体与大地之间不通过负载阻抗而直接电气连接所产生的。
产生短路电流的主要原因有绝缘老化或者机械损伤；雷击或高电位浸入；误操作；动、植物造成的短路等。
发生短路时会产生很大的短路电流，短路电流会产生很大的电动力和很高的温度，也就是短路的电动效应和热效应，可能会造成电路及电气装置的损坏；短路将系统电压骤减，越靠近短路点电压越低，严重影响设备正常运行；还有发生短路后保护装置动作，从而造成停电事故，越靠近电源造成停电范围越大；对于电子信息设备可能会造成电磁干扰。
短路电流可以分为：三相短路，两相短路，单相短路。
两相短路分为相间短路和两相接地短路。
单相短路可以分为相对地短路和相对中性线短路。
一般三相短路电流值最大，单相短路电流值最小。
二、计算短路电流的意义1 选择电器。
《低压配电设计规范》GB 50054—2011第3.1.1的5和6条关于选择低压电器需要考虑短路电流的有关规定如下：电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求；用于断开短路电流的电器应满足短路条件下的接通能力和分断能力。
2 选择导体。
《低压配电设计规范》GB 50054—2011第3.2.2的3条关于选择电缆需要考虑短路电流的有关规定如下：导体应满足动稳定与热稳定的要求；3 断路器灵敏度校验。
《低压配电设计规范》GB 50054—2011第6.2.4条关于低压断路器灵敏度校验有关规定如下：当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。
4 根据 IEC60364-434.2 和IEC60364-533.2 条文中的规定，必须计算在回路首端的预期最大短路电流和回路末端的预期最小短路电流。
5 预期最大短路电流用在：断路器的分断能力；电器的接通能力；电气线路和开关装置的热稳定性和动稳定性。
6 预期最小短路电流主要用在：断路器脱扣器和熔断器灵敏度校验。
低压短路电流计算方法
低压短路电流计算方法1.叠加法：叠加法是指根据电路的拓扑结构将电流按照一定规律分解为各个分支的电流，然后将分解得到的电流叠加起来得到总短路电流。
具体步骤如下：a.将电路进行拓扑分析，识别主要的电流路径和分支。
b.对于每个独立的电流路径，根据欧姆定律计算分支电流。
c.将所有的分支电流按照一定规律叠加起来得到总短路电流。
2.阶梯法：阶梯法是一种逐步逼近的计算方法，通过多次迭代计算来逐渐接近准确的短路电流值。
具体步骤如下：a.将电路按照一定的分段长度进行划分。
b.对于每个分段，根据该分段的阻抗和电压计算出该分段的短路电流。
c.将所有的分段电流按照一定规律相加得到总短路电流。
d.如果总短路电流与目标值相差较大，则根据目标值和当前计算出的电流值之间的比例关系，适当调整分段长度，重新计算得到更接近目标值的短路电流。
e.重复上述步骤，直到计算出的短路电流与目标值相差较小为止。
3.复杂阻抗法：复杂阻抗法是一种基于阻抗的计算方法。
在复杂阻抗法中，电路中的各个元件以及其连接方式都被看作是阻抗，根据电路中各个元件的阻抗和连接方式计算出整个电路的阻抗，然后通过欧姆定律计算出电流。
具体步骤如下：a.将电路的各个元件和连接方式视为阻抗。
b.根据不同的电源类型，将电源的阻抗和电动势视为已知量。
c.根据电路中各个元件的阻抗和连接方式计算出整个电路的复阻抗。
d.根据欧姆定律和基尔霍夫定律，利用复阻抗和电源的复电动势计算出电流。
以上就是低压短路电流计算的三种常用方法。
在实际应用中，根据电气系统的特点和计算要求，选择合适的方法进行电流计算，确保电气设备的稳定运行和系统的可靠性。
低压系统短路电流的计算
由于电压较低，短路回路的电阻影响较大，因此 对于低压网络的短路电流计算要计及短路电路各 元件的有效电阻，但短路点的电弧电阻、导线连 接点、开关设备和电器的接触电阻可忽略不计。
由于电路电阻较大，短路电流非周期分量将会很快衰 减，因此，计算中一般可以不考虑非周期分量。只有 在离配电变压器低压侧很近处，例如低压侧20m以内 大截面线路上或低压配电屏内部发生短路时，才需要 计算非周期分量。
kA
Zk
Rk2
X
2 k
Rk2
X
2 k
各元件电 阻及电抗
短路电路总阻抗、总电阻、总电抗，mΩ；
Rk Rs RT Rm RL
Xk Xs XT Xm XL
短路回路总 电阻、总电 抗，mΩ；
Rk Rs RT Rm RL
Xk Xs XT Xm XL
低压网络中发生不对称短路时，通常认为 负序总阻抗等于正序总阻抗
发电机（属于旋转元件） 的正序阻抗、负序阻抗不
相等
在低压网络中发生不对称短路时，由于短路点 离发电机较远，因此可以认为所有元件的负序 阻抗等于正序阻抗，即等于相阻抗。
低压网络的零序阻抗
TN接地系统低压网络的零序阻抗等于相线的 零序阻抗与三倍保护线(即PE、PEN线)的零序
低压系统短路电流的计算
短路电流计算
1短路电流计算方法 2短路电流计算结果的应用 3影响短路电流的因素及限制短路电 流的措施
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
短路电流计算及设备选择
1短路电流计算方法 (2)
2.母线，引线选择及其计算方法 (4)
2.1 主变压器35KV侧引线：LGJ-240/30 ............ 错误!未定义书签。
2.2 35KV开关柜内母线：TMY-808 ................. 错误!未定义书签。
2.3 主变压器10KV侧引线及柜内主接线：TMY-10010 . 错误!未定义书签。
3. 35KV开关柜设备选择............................. 错误!未定义书签。
3.1 开关柜..................................... 错误!未定义书签。
3.2 断路器..................................... 错误!未定义书签。
3.3 电流互感器................................. 错误!未定义书签。
3.4 电流互感器................................. 错误!未定义书签。
3.5 接地隔离开关............................... 错误!未定义书签。
4. 10KV开关柜设备选择............................. 错误!未定义书签。
4.1 开关柜..................................... 错误!未定义书签。
4.2 真空断路器................................. 错误!未定义书签。
4.3 真空断路器................................. 错误!未定义书签。
4.4 真空断路器................................. 错误!未定义书签。
4.5 电流互感器................................. 错误!未定义书签。
4.6 电流互感器................................. 错误!未定义书签。
4.7电流互感器................................. 错误!未定义书签。
4.8 电流互感器................................. 错误!未定义书签。
4.9 零序电流互感器............................. 错误!未定义书签。
4.10 隔离接地开关.............................. 错误!未定义书签。
4.11 高压熔断器................................ 错误!未定义书签。
5. 电力电缆选择................................... 错误!未定义书签。
5.1 10KV出线电缆.............................. 错误!未定义书签。
5.2 10KV电容器出线............................ 错误!未定义书签。
1短路电流计算方法
1.1已知条件：
基准容量dj S =1000MVA ；
当黑牛城35kV 站供电时，系统短路容量d S 为820.82MVA ，
当兰水35KV 站供电时，系统短路容量d S 为810.51MVA ；
变压器阻抗电压：Ud=8%
1.2阻抗图
分列运行阻抗图 并列运行阻抗图
以当黑牛城35kV 站供电时为例计算阻抗： 系统阻抗22.182.8201000Xd ===Sx Sj 主变阻抗===
1610010008100X x x xSe UdxSj b =5 1.2短路电流计算
1.2.1 35KV 侧：D1短路电流， 计算方法*
1c dj
X 1U 3S Id1⨯= 黑牛城 D1点：54.13218.113531000Id1=⨯⨯=
kV MVA kA ； D1 冲击电流，计算方法：''55.2d ch I i =
53.3454.1355.2=⨯=ch i kA
1.2.2 10KV 侧D2短路电流：
系统阻抗d S 需计算,计算方法：Xb Xd SJ d
+=S 黑牛城 D2点：160.77MVA 5
22.11000S =+=d 短路电流:kA X Ue Sd 84.85
.10732.177.1603Id2===，（额定电压取10.5kV ）
冲击电流，计算方法：''55.2d ch I i =
黑牛城 D2点：kA i ch 54.2284.855.2=⨯=
并列运行时：
黑牛城 D2点：268.82MVA 5
.222.11000S =+=d 短路电流:kA X Ue Sd 78.145
.10732.182.2683Id2===，（额定电压取10.5kV ）
冲击电流，计算方法：''55.2d ch I i =
黑牛城 D2点：kA i ch 69.3778.1455.2=⨯=
2设备选择
断路器、隔离开关、熔断器的选择条件
表中：Uzd ：设备保证的最高工作电压（kV ）。
Ug ：回路工作电压（kV ）。
Ie ：设备额定电流（A ）。
Ig ：回路持续工作电流（A ）。
Igf ：设备极限通过电流峰值（kA ）。
Ich 3：回路中可能发生的三相短路电流最大冲击值（kA ）.
It:设备在t 秒内的热稳定电流（kA ）。
I ∞:回路中可能通过的最大稳态
短路电流（kA ）。
tj ：短路电流作用的假想时间（S ）。
t ：热稳定电流允许的作用时间（S ）。
Ie.r ：熔断器的额定电流（A ）。
Ie.j:熔断器熔件的额定电流（A ）。
2.1 35kV 断路器的选择：
假设已选设备参数如下：Ie=1250A Uzd=40.5kV It=25kA. T=4S 校验以上参数是否正确：
Ug Uzd ≥
Uzd ＝40.5kV ﹥Ug=36.75kV （1.05*35=36.75kV ）
Ig Ie ≥
Ie=1250A ﹥Ig=A 27705.1*33516000
=
Igf=63kA ﹥ich 3=34.53kA
S
kA t 2.13.19414.1*53.1324
*53.13tj
I 25kA.4S It ===∞=φ
通过计算得知所选设备参数满足要求。
2.2 10kV 断路器的选择：
假设已选设备参数如下：Ie=1600A Uzd=12kV It=20kA. T=4S
校验以上参数是否正确：
Ug Uzd ≥
Uzd ＝12kV ﹥Ug=10.5kV （1.05*10=10.5kV ）
Ig Ie ≥
Ie=1600A ﹥Ig=A 7.11433.1*35.1016000
=
Igf=50kA ﹥ich 3=22.54kA
通过计算得知所选设备参数满足要求。
2.3 电流互感器
Ug Uzd ≥
Uzd=1.1Ue=1.1*35=38.5kV ﹥Ug=1.05Ue=1.05*35=36.75kV 动稳定2Ie ich
Kd ≥=10.0414
.1*26453.34=（Kd 为动稳定倍数，由制造厂提供。
） 热稳定：∞I 2tj=13.532.4S=13.532.4S
2.4矩形母线的选择
1）按持续工作电流选择
Ixu ≥Ig
Ixu=1720(A)（TMY-100X10mm 2在40C 0时平放的载流量） Ig=A 11443.135.1016000
=
2）按经济电流密度选择 S=mm Jn Ig 50825
.21144==2（最大负荷利用时间Tzd （h ）为3000~5000小时。
经济电流密度Jn 值为2.25A/mm 2）
3）按短路热稳定校验
S ≥Kf tj C I .∞=mm 16514.1*4175
53.13= 2 4）按短路动稳定校验
I 一般要求：∂≥∂xu
xu ∂：母线允许应力；铜母线为1400kg/cm 2 10*76.1=∂-3l 2ich 2aw β
=1.76*10-3*1002*34.532*1/450*16.7
=279 kg/cm 2
公式简化为：
最大允许跨距：lzd=w a xu ich ..8.23∂=7.16*450*140053
.348.23=2235.7cm 母线平放机械共振允许最大跨距：154cm
母线平放机械强度要求最大跨距：3620*ich a =3620*53.34450=222.39cm 相间距离：a=450mm （10kV 时取250mm ）。