短路是工廠供配電系統(tǒng)中常見的一種故障。短路是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間低阻性短接。一旦發(fā)生短路后其短路電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)荷電流，其數(shù)值高達(dá)幾萬安培甚至幾十萬安培，如此大的短路電流會給工廠供配電系統(tǒng)帶來極大的危害。為了正確選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體，需要進(jìn)行短路電流計算，從而當(dāng)發(fā)生短路時，設(shè)備和導(dǎo)體有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路，其中三相短路發(fā)生后果嚴(yán)重程度最大，單相接地故障發(fā)生概率最大。計算短路電流首先是計算三相短路電流，對于三相短路電流的計算方法為歐姆法和標(biāo)幺值法，標(biāo)幺值法計算短路回路中各個元件均為相對值，與短路計算點的電壓無關(guān)，所以運(yùn)行用標(biāo)幺值法進(jìn)行三相短路電流計算時不需要電壓變換，相對歐姆法來說，這是它一個顯著的優(yōu)點。本文主要介紹標(biāo)幺值法計算短路電流的原理和利用天正電氣進(jìn)行短路電流計算。

一、標(biāo)幺值法

標(biāo)幺制法又稱相對單位制法，因其短路計算中的有關(guān)物理量采用標(biāo)幺值即相對單位而得名。標(biāo)幺值制法一般用于高壓電路短路計算，通常只計電抗。任一物理量的標(biāo)幺值A(chǔ)*，為該物理量的實際量A與所選定的基準(zhǔn)值A(chǔ)d 的比值，即

A*=A/Ad

采用標(biāo)幺值法進(jìn)行三相短路計算步驟如下：

（1）確定基準(zhǔn)值，包括確定基準(zhǔn)容量Sd、基準(zhǔn)電壓Ud、基準(zhǔn)電流Id。

基準(zhǔn)容量：通常取Sd =100MVA。

基準(zhǔn)電壓：取元件所在處的短路計算電壓，即取Ud =Uc=（1+5%）UN，UN為系統(tǒng)的額定電壓。 

基準(zhǔn)電流Id 則按下式計算：

（2）計算短路回路各個元件的電抗標(biāo)幺值。主要包括電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值、電力線路電抗標(biāo)幺值、電力變壓器電抗標(biāo)幺值。

電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值為：

式中，Sd為基準(zhǔn)容量；Soc為上級饋線出口斷路器的斷流容量，單位都是MVA。

電力線路的電抗標(biāo)幺值為：

式中，X0為電力線路單位長度的電抗值，l為電力線路的長度，單位是km，Uc為電力線路所處的短路計算電壓；Sd為基準(zhǔn)容量。

電力變壓器的電抗標(biāo)幺值為：

式中，UK%為阻抗電壓；Sd為基準(zhǔn)容量；SN為變壓器的額定容量，但是這里的單位是MVA。

（3）利用其等效電路圖進(jìn)行電路化簡，求出其總電抗標(biāo)幺值XΣ*。

（4）計算短路電流和短路容量。

三相短路電流周期分量有效值標(biāo)幺值：

三相短路電流周期分量有效值為：

短路次暫態(tài)電流有效值、三相短路電流穩(wěn)態(tài)值與三相短路電流周期分量有效值的關(guān)系如下：

短路沖擊電流ish和短路沖擊電流有效值Ish計算公式如下：

在高壓電路發(fā)生三相短路時

在低壓電路中發(fā)生三相短路時

短路容量計算公式為

二、利用天正電氣計算三相短路電流和短路容量

天正電氣中短路電流的計算方法采用的是標(biāo)幺值法，點擊天正工具欄中計算選擇短路電流，彈出了短路電流計算的對話框如下圖所示。

用天正電氣計算內(nèi)容為：某供電系統(tǒng)如圖下圖所示，已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10Ⅱ型，其斷流容量為500MVA。試求工廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。

通過查相關(guān)表格S9-800，連接組別為Yyno，此時變壓器的容量為800kVA，阻抗電壓%為4.5。根據(jù)上面提供資料，通過天正電氣軟件計算K-1和K-2兩處的短路電流。

上圖中電源為無限大容量電力系統(tǒng)，圖中的短路容量就是出口斷路器的斷流容量為500MVA。設(shè)置電力系統(tǒng)的參數(shù)如下圖所示。

設(shè)置電力線路參數(shù)如下圖所示。

設(shè)置變壓器的參數(shù)如下圖所示。

選擇10kV高壓母線發(fā)生短路時的計算結(jié)果。點擊選擇短路點，短路點處即紅叉處。

選擇380V高壓母線發(fā)生短路時的計算結(jié)果。

綜上所示表明天正電氣方面計算短路電流，其計算結(jié)果與手工計算結(jié)果基本一致。

（原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系獲取授權(quán)）

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