短路计算(1)
短路计算(1) nbsp作者：匿名2008/1/23 19336039336026
8.1.2.2三相和两相短路电流的计算
在220/380网络中，三相短路电流通常较大。干式变压器供电的低压电网三相短路电流计算电路见图8-1-1。
图8-1-1低压电网三相短路电流计算电路
系统图；等效电路；(三)用短路阻抗表示的等效电路图
低压电网三相初始短路电流周期分量的有效值按下式计算
kA(8-1-19)
模型中，——网络的标称电压(线电压)对于v，220/380V网络为380v；
——电压系数，计算三相短路电流时为1.05；
，——短路总阻抗、总电阻、总电抗，m；
——干式变压器高压侧系统的电阻和电抗(降至400V侧)，m；
——干式变压器的电阻和电抗，m；
——干式变压器低压侧母线段的电阻和电抗，m；
——配电线路的电阻和电抗，m；
——三相短路电流初始值和稳态值。
只要2，干式变压器低压侧短路时，短路电流的周期分量不会衰减，即
短路全电流包括周期分量和非周期分量。短路电流的非周期分量短路冲击电流的初始值是短路全电流的较大瞬时值，它出现在短路后的半个周期(0.01s)内，其值可按下式计算
kA(8 1 20)
短路全电流的较大有效值按下式计算
kA(8 1 21)
——型短路电流冲击系数，
——电网频率为50Hz时，短路电流非周期分量的衰减时间常数s；
——短路总电抗(在短路无电阻阈值下计算)，；
——短路总电阻(在短路没有电抗的阈值下计算)，。
如果电路只有电抗，那么，如果电路只有电阻，那么；可见2 1。
只有当连接在短路点附近的电机额定电流之和大于短路电流的1()时，才应考虑电机反馈对短路冲击电流的影响。异步电动机起动电流倍数可达6~7，异步电动机短路电流冲击系数可达1.3。异步电动机馈入的短路冲击电流计算公式(8 1 22)。
异步电动机提供的短路冲击电流按以下公式计算
kA(8 1 22)
考虑异步电动机影响后，短路冲击电流和短路全电流的较大有效值按以下两个公式计算
kA(8 1 23)
(8 1 24)
上式中，——系统发送到短路点的短路冲击电流，ka；
——系统发送到短路点的超瞬态短路电流，ka；
——超级瞬态短路电流由短路点附近的异步电动机送到短路点，kA，其值，如果有多个异步电动机，则；
——异步电动机的起动电流倍数一般可以取平均值6，也可以从产品样品中找到。如果有多台异步电动机，应使用等效电动机的起动电流倍数，而不是其值； #p#分页标题#e#
——异步电动机的额定功率，kw；
——异步电动机的额定电流，kA，可以从产品样品中找到。如果有多台异步电动机，应由每台电动机的额定电流之和代替；
——系统反馈的短路电流冲击系数；
——异步电动机馈入的短路电流冲击系数一般可为1.4~1.7。准确数据见图8-1-2。
图8-1-2异步电动机额定容量与冲击系数的关系
-反馈电流周期分量的衰减时间常数
低压电网中两相短路电流和三相短路电流的关系与高压系统相同。
两相短路稳态电流的比值关系
计算：TN接地系统的低压网络单相接地故障电流可用下述公式计算kA（8 1 25）
（8 1 26）
以上式中——220/380V网路标称线电压，即380V，，取220V；
——电压系数，计算单相接地故障电流时取1；
、、——短路电路正序、负序、零序电阻，mΩ；
、、——短路电路正序、负序、零序电抗，mΩ；
、、——短路电路正序、负序、零序阻抗，mΩ；
、、——短路电路的相线—保护线回路（以下简称相保，保护线包括PE线和PEN线）电阻、相保电抗、相保阻抗，mΩ。
（2）相线与中性线之间短路的单相短路电流的计算：TN和TT接地系统的低压网络相线与中性线之间短路的单相短路电流的计算，与上述单相接地故障电流计算一样，仅将配电线路的相保电阻、相保电抗改用相线—中性线回路的电阻、电抗。
8.1.2.4低压网络电路元件阻抗的计算
在计算三相短路电流时，元件阻抗指的是元件的相阻抗，即相正序阻抗。因为已经假定系统是对称的，发生三相短路时只有正序分量存在，所以不需要特别提出序阻抗的概念。
在计算单相短路（包括单相接地故障）电流时，则必须提出序阻抗和相保阻抗的概念。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，因此可以认为所有组件的负序阻抗等于正序阻抗，即等于相阻抗。
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）的零序阻抗之和，即
（8 1 27）
TN接地系统低压网络的相保阻抗与各序阻抗的关系可从式（8 1 26）求得
（8 1 28）
（1）高压侧系统阻抗：在计算220/380网络短路电流时，干式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，则归算到干式变压器低压侧的高压系统阻抗可按下式计算
mΩ（8 1 29）
如果不知道其电阻和电抗的确切数值，可以认为，。#p#分页标题#e#
以上式中——干式变压器低压侧标称电压，0.38kV;
——电压系数，计算三相短路电流时取1.05；
——干式变压器高压侧系统短路容量，MVA；
、、——归算到干式变压器低压侧的高压系统电阻、电抗、阻抗，mΩ。
至于零序阻抗，Dny和Yyn0连接的配电干式变压器，当低压侧发生单相短路时，由于低压侧绕组零序电流不能在高压侧流通，高压侧对于零序电流相当于开路状态，故在计算单相接地短路时视无此阻抗。表8 1 2列出了10（6）/0.4kV配电干式变压器高压侧系统短路容量与高压侧系统阻抗、相保阻抗（归算到400V）的数值关系。
表8 1 210（6）/0.4kV干式变压器高压侧系统短路容量与高压侧阻抗、相保阻抗（归算到400V）的数值关系mΩ
高压侧短路容量（MVA）
10
20
30
50
75
100
200
300
∞
①
②
②
③
③
16.0
15.92
1.59
1.06
10.61
8.00
7.96
0.80
0.53
5.31
5.33
5.30
0.53
0.35
3.53
3.20
3.18
0.32
0.21
2.12
2.13
2.12
0.21
0.14
1.14
1.60
1.59
0.16
0.11
1.06
0.80
0.80
0.80
0.05
0.53
0.53
0.53
0.05
0.03
0.35
0
0
0
0
0
注①mΩ
②，。
③对于Dny11或Yyn0连接干式变压器，零序电流不能在高压侧流通，故不计入高压侧的零序阻抗，，即：
mΩ，mΩ
（2）10（6）/0.4kV三相双绕组配电干式变压器的阻抗：配电干式变压器的正序阻抗可按（式8 1 30~式8 1 33）有关公式计算，干式变压器的负序阻抗等于正序阻抗。Yyn0连接的干式变压器的零序阻抗比正序阻抗大得多，其值由制造厂通过测试提供；Dyn11连接干式变压器的零序阻抗如没有测试数据时，可取其值等于正序阻抗值，即相阻抗
（8 1 30）
（8 1 31）
（8 1 32）
当电阻值允许忽略不计时
（8 1 33）
式中——干式变压器的额定容量，MVA（对于三绕组干式变压器，是指较大容量绕组的额定容量）；#p#分页标题#e#
——干式变压器短路损耗，kW；
——干式变压器阻抗电压百分值；
——额定电压（指线电压），kV；
——额定电流，kA。
（3）低压配电线路的阻抗：线路的零序阻抗和相保阻抗的计算方法。
1）线路零序阻抗的计算：各种形式的低压配电线路的零序阻抗Z(0)均可由式（8 1 27）变化为
（8 1 34）
式中——相线的零序阻抗；
——保护线的零序阻抗，；
、——相线的零序电阻和电抗；
、——保护线的零序电阻和电抗。
相线、保护线的零序电阻和零序电抗的计算方法与正、负序电阻和电抗的计算方法相同，但在计算相线零序电抗和保护线零序电抗时，线路电抗计算公式中的几何均距改用代替，其计算公式如下
（8 1 35）
式中、、——相线L1、L2、L3中心至保护线PE或PEN线中心的距离，mm。
2）线路相保阻抗的计算公式：单相接地短路电路中任一组件（配电干式变压器、线路等）的相保阻抗计算公式为
（8 1 36）
式中——元件的相保电阻，；
——元件的相保电抗，；
、——元件的正序电阻和正序电抗；
、——元件的负序电阻和负序电抗；
、——元件的零序电阻和零序电抗，；；
、、——元件相线的电阻、相线的零序电阻和相线的零序电抗；
、、——元件保护线的电阻、保护线的零序电阻和保护线的零序电阻。
（4）导线阻抗的具体计算方法：
1）导线电阻计算：
a）导线直流电阻
Ω（8 1 37）
Ω·cm（8 1 38）
上两式中——线路长度，m；
——导线截面，mm2；
——绞入系数，单股导线为1，多股导线为1.02；
——导线温度为20℃时的电阻率，铝线芯（包括铝电线、铝电缆、硬铝母线）为0.0282Ω·μm（或0.028×10 4Ω·cm），铜线芯（包括铜电线、铜电缆、硬铜母线）为0.0172Ω·μm（即0.0172×10 4Ω·cm）;
——导线温度为θ℃时的电阻率，Ω·μm（或×10 4Ω·cm）；
——电阻温度系数，铝和铜都取0.004；
——导线实际工作温度，℃。
b）导线交流电阻
Ω（8 1 39）
（8 1 40）
cm（8 1 41）
上三式中——导线温度为θ℃时的直流电阻值，Ω；
——集肤效应系数，电线的可用式（8 1 40）计算（当频率为50Hz、芯线截面不超过240mm2时，均为1），平线的见表8 1 3；#p#分页标题#e#
——邻近效应系数，电线可从图8 1 3曲线求取，母线的取1.03；
——导线温度为θ℃时的电阻率，Ω·cm，其值见表8 1 4；
——线芯半径，cm；
——电流透入深度，cm，因集肤效应使电流密度沿导线横截面的径向按指数函数规律分布，工程上把电流可等效地看作仅在导线表面厚度中均匀分布，不同频率时的电流渗入深度共2页:1[2]下一页
