4.高低压电器设备的选用530KB

四、高低压电器设备的选用

一、短路电流的计算方法

㈠ 欧姆法，是因其短路计算中的阻抗都采用“有名单位”欧姆而得名。

1．在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值可按下式计算：I )3(∑=

∑

Z 3Uc =

22X R 3Uc ∑

∑+

U C —短路点的短路计算电压（或称为平均额定电压）

由于线路首端短路时其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，即短路计算电压取比线路额定电压U N 高5%，按我国电压标准，U C 有0.4kV 、0.69kV 、3.15kV 、6.3kV 、10.5kV 、37kV 等。

│Z ∑│、R ∑、X ∑分别为短路电路的总阻抗模值、总阻抗和总电抗值。

2．在高压电路的短路计算中，通常总电抗远比总阻抗大，所以一般可只计算电抗，不计电阻。则三相短路电流的周期分量有效值为：I )3(K = ∑

X 3Uc 。三相短路容量为

S )3(K =3U C I )3(K 。

3．电力系统的阻抗对于电抗来说很小，一般不予考虑。电抗由变电所高压馈电线出口断路器的断流容量S OC 来估算。

S OC 是电力系统的极限短路容量，其电抗为X S =Soc

U 2C

。

4．为了便于短路电路总阻抗的计算，免去阻抗换算的麻烦，其S OC 可查有关手册或产品样本；若只有开断电流I OC 数据，则断流容量S OC =3 I OC U N 。U N —额定电压。 线路结构

架空线路 电缆线路 线路电压 6~10kV

220V/380V 0.38

0.08

0.32

0.066

6．某供电系统如图，已知电力系统出口断路器SN10—10Ⅱ。试求工厂变电所高压10kV 母线上K —1点短路和低压380V 母线上K —2点短路的三相短路电流和短路容量。

X 2

X 1

解：

⑴ 求K —1点的三相短路电流和短路容量（U C1=10.5kV ）

① 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗。经查手册可知SN10—10Ⅱ断路器的断流

容量S OC = 500MV A ，因此X 1 = Soc

U 21

C =

MV A 500)kV 5.10(2 = 0.22Ω 架空线路的电抗查上表得X 0 = 0.38Ω/km ，因此X 2 = X 0L = 0.38×5km =1.9Ω

K —1点短路的总电抗为X ∑（K —1）= X 1+X 2 = 0.22Ω+1.9Ω = 2.12Ω

② 计算三相短路电流和短路容量。三相短路电流周期分量有效值为 I )3(1K -=

∑-)

1K (X

3U 1C =

Ω

12.23kV 5.10⨯= 2.86kA

三相短路电流次瞬态电流和稳态电流为I ″⑶ = I ⑶∞ = I ⑶K —1 = 2.86kA

I ″—次瞬态稳定电流、 I ∞—稳定短路电流、 I K —1⑵—短路电流周期分量 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为

i )

3(sh = 2.55 I ″⑶ = 2.55×2.86kA = 7.29kA 高压三相短路冲击电流i sh =2.55、I sh =1.51

I )3(sh = 1.51 I ″⑶ = 1.51×2.86kA = 4.32kA 低压三相短路冲击电流i sh =1.84、I sh =1.09

三相短路容量为S )3(1K -= 3 U C1 I )3(1K -=

3×10.5kV ×2.86kA = 52.0MVA

⑵ 求K —2点的短路电流和短路容量（U C2=0.4kV ） ① 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗

X 1′= Soc U 22

C = MV A

500)kV 4.0(2= 3.2×10-4Ω

架空线路的电抗为（由ΔP=U 2/R 和ΔQ=U 2/X ，元件的阻抗与电压平方成正比，因此阻抗

换算公式为R ′=R （U C ′/U C ）2、X ′=X （U C ′/U C ）2；U C ′短路点计算电压）

X 2′= X 0L （

1C 2C U U ）2 = 0.38×5km ×（kV

5.10kV 4.0）2

= 2.76×10-3 电力变压器的电抗查表可知U K % = 4.5（名牌标出的百分电抗）

X 3=X 4 = 100%U K ×N

2

2C S U = 1005.4×kV A 1000)kV 4.0(2 = 7.2×106K -Ω= 7.2×10-3

Ω

K —2点短路电抗为

X ∑（K —2）= X 1′+ X 2′+X 3∥X 4 = X 1′+ X 2′+ 4

34

3X X X X + = 3.2×10-4+2.76×10-3

+ 2

102.73Ω-⨯ = 6.88×10-3Ω

K —1

② 计算三相短路电流和短路容量。三相短路电流周期分量有效值为 I )3(2K -=

)

2K (2C X 3U -∑=

Ω

3

1068.63kV 4.0-⨯⨯ = 34.57kA

三相短路瞬态电流和稳态电流为：I ″⑶ = I ⑶∞ = I )3(2K - = 34.57kA 三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值为

i )

3(sh = 1.84 I ″⑶ =1.84×34.57kA = 63.6kA

I )

3(sh = 1.09 I ″⑶ = 1.09×34.57kA = 37.7kA

三相短路容量为S )3(2K - =3U C2 I )3(2K -=

3×0.4kV ×34.57kA = 23.95MV A

㈡ 标幺制法，即相对单位制法。

1．按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量S d 和基准电压U d 。工程设计中通常取S d = 100MV A 。即U d = Uc ，

基准电流 I d =

d

d U 3S ， 基准电抗X d =

d

d

I 3U = d 2C S U 2．供电系统主要元件的电抗标幺值计算，取S d = 100MVA ，U d = Uc

⑴ 电力系统电抗标幺值为 X *

S

= Xs/X d = Soc U 2C /d 2

C

S U = Soc

S d

⑵ 电力系统变压器电抗标幺值为

X *

T

= X T /X d = 100%

U K ·

N

2C S U /d

2

C

S U = N d

K S 100S %U

⑶ 电力线路的电抗标幺值为 X

*

W L

= X WL /X d = X 0L /d

2

C

S U = X 0L 2

C d U S

⑷ 无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标幺值计算 I *

)3(K = I )

3(K /I d =

∑

X 3U C /

C

d

U 3S = ∑X S U d 2

C = *

X 1∑

⑸ 周期分量有效值为I )3(K = I *)3(K I d = I d /X *∑

例：试用标幺值制法计算例1所示供电系统中K —1点和K —2点的三相短路电流和短路容量。