工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)的安全運行至關重要。當供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,系統(tǒng)必須能夠及時準確地切除故障線路,限制故障范圍的進一步擴大。斷路器作為切除短路故障的執(zhí)行元件,其自身動作的安全性不可忽視。
斷路器必須具有一定的分斷能力,其額定運行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量,只能通過計算獲得。
而短路電流的計算通常較多采用的是標么電抗法和短路功率法,這兩種方法較為復雜,對于一般的電氣作業(yè)人員不容易完全掌握。因此,在此介紹一種短路電流的簡易計算方法。
短路電流的簡易計算步驟分為四步:第一步,繪制已知的供配電系統(tǒng)的等效電路圖,計算短路點前每一個供電元件的相對電抗值;第二步,計算短路點前總的相對電抗值;第三步,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 相對電抗值的簡易計算
2.1.1 系統(tǒng)電抗的簡易計算
系統(tǒng)的電抗可以將容量為100MVA時電抗約等于1作為基準。系統(tǒng)電抗與容量成反比,也就是說:當系統(tǒng)容量大于100MVA時,電抗減?。划斚到y(tǒng)容量小于100MVA時,電抗增大。例如系統(tǒng)容量為200MVA時,電抗可看作0.5;系統(tǒng)容量為50MVA時,電抗可看作2。對于工業(yè)企業(yè)來說,系統(tǒng)的電抗可認為是0。
2.1.2變壓器電抗的簡易計算
變壓器的電抗與變壓器一次側的電壓等級有關,具體如下:
2.1.3電抗器電抗的簡易計算
電抗器電抗,可以用電抗器的相對額定值(%)除以容量后,再乘0.9計算而得。例如一臺10kV、500A(0.5kA)、4%的電抗器,其容量為1.73×10×0.5=8.65MVA,其電抗為4/8.65×0.9≈0.42。
2.1.4架空線路和電纜電抗的簡易計算
架空線路和電纜的電抗,與電壓等級、線路長度有關。具體如下:
2.2 總的相對電抗值的計算
短路點前所有供電元件的相對電抗值相加(按串并聯(lián)關系)求和,即為短路點前總的相對電抗值。
2.3 短路容量和短路電流的簡易計算
用100除以總的相對電抗值,即為短路點的短路容量。短路點的短路電流與線路的電壓等級有關,具體如下:
2.4 短路沖擊電流的簡易計算
短路沖擊電流常用作校驗電氣設備和母線的重要數(shù)據(jù)。它包括三相短路沖擊電流的最大值和三相短路沖擊電流的峰值。
3.1 有一供配電系統(tǒng)如圖3.1.1所示,試計算短路點d處的短路電流。
圖3.1.1 供配電系統(tǒng)簡圖
圖3.1.2 等效電路圖
(1)該供配電系統(tǒng)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,并標于等效電路圖中。
(2) 計算短路點d前總的相對電抗值:
(3)計算短路點d處的短路容量和短路電流:
(4)計算短路沖擊電流:
采用標么值計算法的計算結果分別為:Sd=63.2MVA、Id=5.8kA、Ich=8.8kA、ich=14.8kA。以上的簡易計算結果與之較為接近。
3.2 某單位的供配電系統(tǒng)如圖3.2.1所示。試分別計算短路點d1、d2、d3處的短路電流。
圖3.2.1 供配電系統(tǒng)簡圖
圖3.2.2 等效電路圖
(1) 該供配電系統(tǒng)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,并標于等效電路圖中。
(2) 、(3)、(4)、(5)短路點d1、d2、d3處總的相對電抗值、短路容量、短路電流和短路沖擊電流的計算分別如下表:
采用標么值計算法計算的結果如何,讀者可以計算并與之進行比較。
在選擇供配電系統(tǒng)的電氣元件時,應根據(jù)短路電流來校驗它在短路狀態(tài)下的穩(wěn)定性。同時,在設計繼電保護裝置及選擇限制短路電流的電抗器時,也要進行短路電流的計算。了解和掌握短路電流的簡易計算方法,可以達到事半功倍的效果,對于每一位電氣作業(yè)人員的實際工作也具有非常重要的指導作用。
(本文選編自《電氣技術》,作者為王曹榮。)