低压短路电流计算
低压配电系统短路电流计算
1.06
0.53
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0.21
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二、配电变压器阻抗（T—Transformer）
变压器的每相正（负）序电阻及电抗可按下式计算：
RT=
式中：RT—变压器相电阻
XT—变压器相电抗
△Pd—变压器负载损耗KW
低压配电系统短路电流计算说明
中冶京诚工程技术有限公司电气工程技术所
2004年7月
低压配电系统短路电流计算
在设计低压配电系统时，需要进行短路电流计算，以选择低压电器、校验其稳定性及确定保护方案等。目前，钢铁企业电力设计手册上虽有此内容，但不够详细，特别是单相短路计算，很不具体。现从实用角度出发，编写此资料，目的是使设计者在具体工程中能很快地计算出各点的短路电流值。
0.3941
0.4131
0.5715
630
3(80x8)+1(63x6.3)
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3(100x8)+1(80x6.3)
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（19，60）
2.50
（8，20）
11.15
11.15
（98，70）
11.15
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。
低压三相短路电流计算
目录一、低压短路电流计算 (2)1、三相短路电流周期分量计算 (2)2、三相短路冲击电流计算 (2)3、三相短路电流第一周期（0.02S）全短路电流有效值计算 (3)4、电动机晶闸管装置对短路电流的影响 (3)二、配电变压器出口侧总断路器的短路校验 (14)1、额定短路分断能力（I cn）的校验 (14)2、额定短路接通能力（I cm）的校验 (15)3、额定短时耐受电流（Icw）的校验 (16)TaZ eI 01.0''*2-TaeKch 01.01-+=Tae01.0-εεR X Ta 314=一、 低压短路电流计算1、 三相短路电流周期分量计算三相短路电流周期分量按下式计算：式中I Z ’’ …………三相短路电流周期分量有效值，KA ； Up …………低压网络平均额定线电压，Up 取400V ；Z ε …………每相总阻抗,m Ω； R ε …………每相总电阻,m Ω； X ε …………每相总电抗,m Ω。
低压网络一般以三相短路电流为最大，与中性点是否接地无关。
2、 三相短路冲击电流计算电源供给的短路冲击电流值，按下式计算：式中 i chx …………………三相短路冲击电流，KA ；………………三相短路电流周期分量的峰值，KA ；…………三相短路电流非周期分量，KA ； …………三相短路电流冲击系数；………………三相短路电流非周期分量衰减系数；………………三相短路电流非周期分量衰减时间常数，S 。
)11(*322''------------------+=εεX R Up I Z )21(**2)1(2*2*2''01.0''01.0''''-----=+=+=--Z TaZ TaZ Z chx I Kch eI e I I i ''2ZI如果电路内只有电抗(R ε=0)，则Ta=∝，Kch=2，即短路电流非周期分量不衰减。
04-低压短路电流计算课件
短路电流速查表
详见附录 第67页
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两台变压器并联运行时的短路
● 思考题： ● 两台同容量变压器并联运行，变压器低压侧短路电流为25KA ● 确定进线及馈线断路器的分断能力
D1
分断能力校验
●断路器分断能力应不小于预期最大短路电流 Ics (Icu)＞Iscmax Icu－断路器极限短路分断能力 Ics－断路器运行短路分断能力 Iscmax－安装点预期最大短路电流
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阻抗法计算短路电流
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短路电流的计算方法（续）
●合成法： 当不掌握电源参数时，可以根据回路首端已知的短路电流，
Isc1=
U/ 3 Zsc + ZLn
Isc (0)=
U/ 3 Zsc + Z (0)
9
短路电流的计算方法
●阻抗法： 用于计算三相系统中任一点的短路电流，该方法具有高的
计算精度
Isck =
U20 = 3 Zk
U20 3 Rk2 + Xk2
U20: 变压器二次侧空载线电压 Zk : 故障点电源侧每相总阻抗
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高低压短路电流计算方法
⾼低压短路电流计算⽅法⾼压短路电流计算⽅法在供电系统中，出现次数较多的严重故障是短路。
所谓短路是指供电系统中不等电位的导体在电⽓上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。
进⾏短路计算时，先要知道短路电路的电参数，如电路元件的阻抗、电路电压、电源容量等，然后通过⽹络变换求得电源到短路点之间的等值总阻抗，最后按照公式或运算曲线求出短路电流。
短路电路的电参数可以⽤有名单位制表⽰，也可以⽤标么制表⽰。
有名制⼀般⽤于1000V以下低压⽹络的短路电流计算，标么值则⼴乏⽤于⾼压⽹络。
短路电流计算的基本假设为了简化分析和计算，采取⼀此合理的假设以满⾜⼯程计算的要求，通常采取以下假设：1、忽略磁路的饱和与磁滞现象，即认为各元件的感抗为⼀常数。
2、忽略各元件的电阻。
⾼压电⽹的各种电⽓元件，其电阻⼀般1，略去电阻所求得⽐电抗⼩得多，在计算短路电流时，即使R＝X3的短路电流仅增⼤5％，这在⼯程上是容许的。
但电缆线路或⼩截⾯1时，电阻不能忽略。
此外，在计算暂态过程的时架空线路当R＞X3间常数时，电阻不能忽略。
3、忽略短路点的过渡电阻。
过渡电阻是指相与相之间短接所经过的电阻，如被外来物体短接时，外来物的电阻，接地短路的接地电阻，电弧短路的电弧电阻等。
⼀般情况下，都以⾦属性短路对待，只是在某此继电保护的计算中才考虑过渡电阻。
4、整个系统是三相对称的，仅不对称故障点是例外。
短路电流计算时的运⾏⽅式的考虑：最⼤运⾏⽅式，是系统在该⽅式下运⾏时，具有最⼩的短路阻抗值，发⽣短路后产⽣的短路电流最⼤的⼀种运⾏⽅式。
⼀般根据系统最⼤运⾏⽅式的短路电流值来校验所选⽤的开关电器的稳定性。
最⼩运⾏⽅式，是系统在该⽅式下运⾏时，具有最⼤的短路阻抗值，发⽣短路后产⽣的短路电流最⼩的⼀种运⾏⽅式。
⼀般根据系统最⼩运⾏⽅式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。
短路电流计算应计算出的数据：1、故障点的三相短路电流和两相短路电流。
2、短路电流冲击值，即短路电流最⼤可能的瞬时值。
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选择
低压系统短路电流计算与断路器选择低压系统短路电流计算是电气设计中的一项重要组成部分，计算数据量大，过程繁琐，设计人员大多以经验估算，常常影响设计质量，甚至埋下安全隐患。
本文拟在通过对低压短路电流的计算简述以与实例介绍，说明低压断路器的选择与校验方法。
在设计中，短路电流计算与断路器选择的步骤如下：①简单估算低压短路电流；②确定配电中心馈出电缆满足热稳定的最小截面；③选择合适的低压断路器；④合理选择整定值，校验灵敏度与选择性。
1.低压短路电流估算1.1短路电流的计算用途短路电流的计算用途主要有以下几点：①校验保护电器的整定值，如断路器、熔断器的分断能力应大于安装处最大预期短路电流。
②确定保护电器的整定值，使其在短路电流对开关电器与线路器材造成破坏之前切断故障电路。
③校验开关电器与线路器材的动热稳定是否满足规X和实际运行的要求。
1.2短路电流的计算特点短路电流计算的特点：①用户变压器容量远小于系统容量，短路电流周期分量不衰减。
②计入短路各元件有效电阻，但不计入元件与设备的接触电阻和电抗。
③因线路电阻较大，不考虑短路电流非周期分量的影响。
④变压器接线方式按D、yn11考虑。
1.3短路电流的计算方法短路电流计算的方法：式中 I k——三相短路电流或单相短路电流kA；Z k——短路回路总阻抗mΩ（包括系统阻抗、变压器阻抗、母线阻抗与电缆阻抗等，其中阻抗还包括电阻、电抗、相保电阻、相保电抗）U——电压V（用于三相短路电流时取230，用于单相短路电流时取220）1.4短路电流的计算示例下面通过X例来叙述低压短路电流的计算过程。
分析结论①系统容量一般为固定值，变压器出口短路电流取决于变压器容量与阻抗电压百分数。
变压器容量越大，短路电流也越大。
②设备端的短路电流取决于电缆的阻抗，即截面大小，截面越大，短路电流也越大。
2.配电中心馈出电缆的最小截面断路器应该在短路电流对电缆与元器件产生的热效应与机械力危害之前分断短路回路。
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。
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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------低压短路电流计算第四章低压短路电流计算1/ 18一般规定●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。
●预期最大短路电流确定：●断路器的分断能力, Ics(Icu) 应大于或等于预期最大短路电流Isc ●电器的接通能力Icm ●电气线路和开关装置的热稳定性和动稳定性●预期最小短路电流确定：●当下列情况时，选择脱扣器 (曲线) 和熔断器：●人身保护取决于所选的脱扣器和熔断器 (TN-IT 系统) ●电缆很长时●电源阻抗大(机组) 时●在所有情况下，保护装置应与电缆的热效应I2t ≤ K2S2 相适应Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang – 201503 2---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 分断能力校验●断路器分断能力应不小于预期最大短路电流 Ics (Icu)＞IscmaxIcu－断路器极限短路分断能力Ics－断路器运行短路分断能力 Iscmax－安装点预期最大短路电流Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 33/ 18电缆热稳定校验●当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式校验：S≥ Isc √t KS－绝缘导体的线芯截面 ( mm2)Isc －短路电流有效值 ( A )t －导体内短路电流持续作用的时间 ( s ) K－不同绝缘的计算系数Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang – 201503 4---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 电缆热稳定校验●绝缘材料的 K 值，供计算短路电流热效应用导体材质铜绝缘材料? pvc 聚氯乙烯 60?C 橡胶 85?C 橡胶 90?C 交联聚乙烯油浸纸矿物质－导体－中间接头盒及密封剂 pvc 聚氯乙烯 60?C 橡胶 85?C 橡胶 90?C 交联聚乙烯油浸纸限定起始温度 ?C 70 60 85 90 80 70 105 70 60 85 90 80 限定最终温度 ?C 160/140 200 220 250 160 160 250 160/140 200 220 250 160 K 115/103 141 134 143 108 115 135 76/68 93 89 94 71铝?注：表中对限定最终温度和 K 列出二个值，较低的值用于截面积大于 300mm2 的电缆。
Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang –201503 55/ 18短路电流计算步骤上方侧短路容量 Ssc高压/低压变压器额定值导体特性 ? 母线： ? 长度 ? 宽度 ? 厚度 ? 电缆： ? 绝缘材料 ? 单芯或多芯 ? 长度 ? 截面 ? 环境： ? 环境温度 ? 敷设方式 ? 并列敷设回路数Usc (%) 在变压器出线端 Isc 分断能力瞬时脱扣设定总配电柜引出线 Isc 分断能力瞬时脱扣设定二次配电柜的首端Isc 分断能力瞬时脱扣设定末端配电柜的首端 Isc 分断能力瞬时脱扣设定末端配电断路器二级配电断路器总配电柜出线断路器主断路器? 功率因数 ? 同时系数 ? 暂载率 ? 预见的增长系数-馈电线 -额定电流 -电压降负荷额定值Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang –201503最终引出线末端的 Isc6---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------短路电流的定义● 短路电流是由于在正常供电时有电位差的两点之间，发生一起阻抗极小的故障而引起的过电流Zt ? R ? X2Zt2U I sc ? ? ZtAU R2 ? X 2XUZIBSchneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 77/ 18不同的短路电流●三相故障ZL ZscZL ZL~VU/ 3 I sc3=? Zsc●相间故障ZLZsc~ZLU ZscI Sc2= ?U 2×Zsc Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 8---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 不同的短路电流（续）●相对中性线故障ZL ZLn ZSC~V ZLnU/ 3 Isc1=? Zsc + Z Ln●相对地故障ZL ZSC~Z(0)V Z(0)U/ 3 Isc (0)=? Zsc + Z (0)Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang –201503 99/ 18短路电流的计算方法●阻抗法：用于计算三相系统中任一点的短路电流，该方法具有高的计算精度 Isck = U203 Zk=U20 3Rk2 + Xk2U20: 变压器二次侧空载线电压 Zk : 故障点电源侧每相总阻抗Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 10---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 阻抗法计算短路电流Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang – 201503 1111/ 18短路电流的计算方法（续）●合成法：当不掌握电源参数时，可以根据回路首端已知的短路电流，计算回路末端的短路电流U IscB = = IscA U/ IscA+ ZcIscA:上级短路电流 IscB: 线路末端短路电流 Zc: 回路阻抗 U: 系统标称相电压Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503U U + Zc IscA12---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 短路电流速查表Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 1313/ 18短路电流的计算方法（续）●传统法：当不掌握给定回路电源侧的阻抗或短路电流时，可用这种方法计算线路末端的最小短路电流Iscmin或单相对地故障电流 Id 具体方法将在接地系统的故障分析中详细介绍。
Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang –201503 14---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 短路电流估算方法举例●方法一：公式法，适用于主配电柜Ie Isc ≈ ≈25Sn (kA) Uk Isc：变压器二次侧预期三相短路电流 Ie：变压器二次侧额定电流 Uk：变压器阻抗电压(%)信信举例：已知：三相电力变压器 S=2000KVA, 10/0.4KV, 变压器阻抗电压Uk=6%, 计算变压器二次侧预期三相短路电流。
Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang –201503 1515/ 18短路电流估算方法举例（续）●方法二：查表法，适用于分配电和末端A信50kA利用上级配电柜出线已知的三相短路电流，查找下级配电柜进线预期的三相短路电流B信Isc3≈？kA举例：已知：变电所母线预期三相短路电流为50kA，出线电缆为铜芯交联电缆，截面185mm2，长度50m，请估算下级配电柜预期三相短路电流值。
Schneider Electric - LVFDI training –Chen Xiliang –201503 16---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 短路电流速查表详见附录第67页Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 1717/ 18两台变压器并联运行时的短路● 思考题：● 两台同容量变压器并联运行，变压器低压侧短路电流为25KA ● 确定进线及馈线断路器的分断能力D1D2D1D2D3D3D4Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 18。