摘要： 工業供配電系統的安全運行非常重要。當供配電系統發生短路故障時，系統必須能夠及時準確地切斷故障線路，以限制故障范圍的進一步擴大。斷路器作為切斷短路故障的執行元件，不能忽視自身動作的安...

工業供配電系統的安全運行非常重要。當供配電系統發生短路故障時，系統必須能夠及時準確地切斷故障線路，以限制故障范圍的進一步擴大。斷路器作為切斷短路故障的執行元件，不能忽視自身動作的安全性。

斷路器必須具有一定的分斷能力，其額定短路分斷能力不能低于故障線路的短路電流。短路電流的大小無法從實際運行中測得，只能通過計算得到。

然而，短路電流的計算通常采用標準電抗法和短路功率法。這兩種方法比較復雜，普通電氣工作者不容易完全掌握。因此，這里介紹一種簡單的短路電流計算方法。

2.短路電流的簡單計算方法

短路電流的簡單計算步驟分為四步:之一步繪制供配電系統的已知等效電路圖，計算短路點前各供電元件的相對電抗值；其次，計算短路點前的總相對電抗值；步驟3，計算短路點的短路容量和短路電流；第四步，計算短路沖擊電流。

2.1相對電抗值的簡單計算

2.1.1系統電抗的簡單計算

當容量為100MVA時，系統的電抗可以基于等于1的電抗。系統電抗與容量成反比，也就是說，當系統容量大于100MVA時，電抗減小；當系統容量小于100MVA時，電抗增加。例如，當系統容量為200MVA時，電抗可視為0.5；當系統容量為50MVA時，電抗可視為2。對于工業企業，系統電抗可考慮為0。

2.1.2變壓器電抗的簡單計算

變壓器的電抗與變壓器初級側的電壓水平有關，如下所示:

對于10kV(含6kV)變壓器，容量除以4.5約等于其電抗。例如，10kV、1000kVA(1.0MVA)變壓器的電抗約為4.5/1.0 = 4.5。

對于35kV變壓器，容量除以7約等于其電抗。比如35kV，4000kVA(4.0MVA)的變壓器，電抗約為7/4 = 1.75。

對于110kV變壓器，容量除以10.5約等于其電抗。例如，110kV和10，000 KVA (10.0 MVA)的變壓器的電抗約為10.5/10.0 = 1.05。

2.1.3電抗器電抗的簡單計算

電抗器的電抗可以通過將電抗器的相對額定值(%)除以容量并乘以0.9來計算。例如，一個10kV、500A(0.5kA)、4%的電抗器，容量為1。73100.5 = 8.65mva，電抗4/8.650.9≈0.42。

2 . 1 . 4空線路和電纜電抗的簡單計算

架空空線路和電纜的電抗與電壓等級和線路長度有關。如下所示:

一條6kV架空空線路的電抗大約等于線路的公里數。比如一條6kv，2km的rack 空線的電抗約為2。

一條10kV架空線空的電抗約為線路公里數的1/3。例如，一條10kV、6km架空空線路的電抗約為2。

35kV電壓的架空空線路電抗約為線路公里數的3%。比如35kV，100km架空空線路的電抗約為3。

一條110kV架空空線路的電抗約為線路公里數的3‰。一條110kV，600km架空線空的電抗約為1.8。

對于不同電壓等級的電纜線路，可先按框架空線路計算電抗，然后取其20%。例如，10kV、6km電纜線路的電抗約為220% = 0.4。

2.2總相對電抗值的計算

短路點前所有電源元件的相對電抗之和(根據串并聯關系)就是短路點前的總相對電抗。

2.3短路容量和短路電流的簡單計算

用100除以總相對電抗值，即為短路點的短路容量。短路的短路電流與線路的電壓水平有關，如下所示:

0.4kV線路，用總相對電抗除以140約為短路電流。

對于6kV線路，總相對電抗除以9.2約為短路電流。

10kV線路，除以5.5得到的總相對電抗值約為短路電流。

對于35kV線路，總相對電抗除以1.6約為短路電流。

110kV線路，除以0.5總相對電抗值約為短路電流。

2.4短路沖擊電流的簡單計算

短路電流經常被用作檢查電氣設備和母線的重要數據。包括三相短路浪涌電流的更大值和三相短路浪涌電流的峰值。

三相短路沖擊電流的更大值約為短路電流的1.5倍。

三相短路沖擊電流的峰值約為短路電流的2.5倍。

3.短路電流簡單計算的應用實例

3.1供配電系統如圖3.1.1所示。試計算短路點d的短路電流。

圖3.1.1供配電系統示意圖

圖3.1.2等效電路圖

(1)供配電系統的等效電路圖如圖3.1.2所示。計算各供電元件的相對電抗值，并在等效電路圖中標出。

系統:容量SXT = ∞，x * 1 = 0。

Rack 空 line: x * 2 = 503 ‰ = 0.15。

變壓器:x * 3 = x * 4 = 10.520 ≈ 0.53。

電抗器:x * 5 = 4 (1.7360.3) 0.9 ≈ 1.16。

(2友友資源網)計算短路點D前的總相對電抗值:

X*優優資源網∑ = x * 1+x * 2+x * 32+x * 5 ≈ 1.58。

(3)計算短路點D的短路容量和短路電流:

Sd=1001.58≈63.29MVA .

id = 9 . 21 . 58≈5.82千安.

(4)計算短路沖擊電流:

Ich=1.5 Id=1.55.82=8.73kA .

Ich = 2.5 id = 2尤優資源網。55.82=14.55kA。

用標準單位值法計算的結果是:SD = 63.2mva，ID = 5.8ka，Ich=8.8kA，ICH = 14.8ka .以上簡單計算結果與它們接近。

3.2裝置的供配電系統如圖3.2.1所示。分別計算短路點d1、d2、d3的短路電流。

圖3.2.1供配電系統示意圖

圖3.2.2等效電路圖

(1)供配電系統的等效電路圖如圖3.1.2所示。計算各供電元件的相對電抗值，并在等效電路圖中標出。

系統:容量SXT = ∞，x * 1 = 0。

Rack 空 line: x * 2 = 103 ℅ = 0.3。

變形金剛:x * 3 = 74 = 1.75，x * 5 = 4.51 = 4.5，x * 7 = 4.51.25 = 3.6。

電纜:x * 4 = x * 6 = 1320 ℅ ≈ 0.07。

(2)、(3)、(4)和(5)短路點d1、d2和d3的總相對電抗、短路容量、短路電流和短路浪涌電流的計算如下表所示:

讀者可以計算和比較標準單位值計算的結果。

4.結束語

在選擇供配電系統的電氣元件時，應根據短路電流校核其在短路狀態下的穩定性。同時，在設計繼電保護裝置和選擇電抗器限制短路電流時，也應計算短路電流。了解和掌握短路電流的簡單計算方法，可以達到事半功倍的效果，對每一個電氣工作者的實際工作也起到非常重要的指導作用。

\