短路电流计算
介绍了短路电流的简易方法，并给出了简易计算的应用实例。
1. 引言
工业企业供配电系统的安全运行至关重要。当供配电系统发生短路故障时，系统必须能够及时准确地切除故障线路，限制故障范围的进一步扩大。断路器作为切除短路故障的执行元件，其自身动作的安全性不可忽视。
断路器必须具有一定的分断能力，其额定运行短路分断能力不能低于故障线路的短路电流。短路电流的大小无法从实际运行中测量，只能通过计算获得。
而短路电流的计算通常较多采用的是标么电抗法和短路功率法，这两种方法较为复杂，对于一般的电气作业人员不容易完全掌握。因此，在此介绍一种短路电流的简易计算方法。
2. 短路电流的简易计算方法
短路电流的简易计算步骤分为四步：第一步，绘制已知的供配电系统的等效电路图，计算短路点前每一个供电元件的相对电抗值；第二步，计算短路点前总的相对电抗值；第三步，计算短路点的短路容量和短路电流；第四步，计算短路冲击电流。
2.1 相对电抗值的简易计算
2.1.1 系统电抗的简易计算
系统的电抗可以将容量为100MVA时电抗约等于1作为基准。系统电抗与容量成反比，也就是说：当系统容量大于100MVA时，电抗减小；当系统容量小于100MVA时，电抗增大。例如系统容量为200MVA时，电抗可看作0.5；系统容量为50MVA时，电抗可看作2。对于工业企业来说，系统的电抗可认为是0。
2.1.2变压器电抗的简易计算
变压器的电抗与变压器一次侧的电压等级有关，具体如下：
对于10kV 含6kV变压器，用4.5除以容量就约等于它的电抗。例如一台10kV、1000kVA 1.0MVA的变压器，电抗约为4.5/1.0＝4.5。
对于35kV变压器，用7除以容量就约等于它的电抗。例如一台35kV、4000kVA 4.0MVA的变压器，电抗约为7/4＝1.75。
对于110kV变压器，用10.5除以容量就约等于它的电抗。例如一台110kV、10000kVA 10.0MVA的变压器，电抗约为10.5/10.0＝1.05。
2.1.3电抗器电抗的简易计算
电抗器电抗，可以用电抗器的相对额定值 ％除以容量后，再乘0.9计算而得。例如一台10kV、500A 0.5kA、4％的电抗器，其容量为1.73100.5＝8.65MVA，其电抗为4/8.650.9≈0.42。
2.1.4架空线路和电缆电抗的简易计算
架空线路和电缆的电抗，与电压等级、线路长度有关。具体如下：
电压6kV的架空线路，其电抗约等于线路的公里数。例如一条6kv、2km的架空线路的电抗约为2。
电压10kV的架空线路，其电抗约等于线路公里数的1/3。例如一条10kV、6km的架空线路的电抗约为2。
电压35kV的架空线路，其电抗约等于线路公里数的3％。例如一条35kV、100km的架空线路的电抗约为3。
电压110kV的架空线路，其电抗约等于线路公里数的3‰。一条110kV、600km的架空线路的电抗约为1.8。
对于不同电压等级电缆线路，其电抗可以先按架空线路计算后，再取其20％即可。例如一条10kV、6km的电缆线路的电抗约为220％＝0.4。
2.2 总的相对电抗值的计算
短路点前所有供电元件的相对电抗值相加 按串并联关系求和，即为短路点前总的相对电抗值。
2.3 短路容量和短路电流的简易计算
用100除以总的相对电抗值，即为短路点的短路容量。短路点的短路电流与线路的电压等级有关，具体如下：
0.4kV线路，用140除以总的相对电抗值约为短路电流。
6kV线路，用9.2除以总的相对电抗值约为短路电流。
10kV线路，用5.5除以总的相对电抗值约为短路电流。
35kV线路，用1.6除以总的相对电抗值约为短路电流。
110kV线路，用0.5除以总的相对电抗值约为短路电流。
2.4 短路冲击电流的简易计算
短路冲击电流常用作校验电气设备和母线的重要数据。它包括三相短路冲击电流的最大值和三相短路冲击电流的峰值。
三相短路冲击电流的最大值约为短路电流的1.5倍。
三相短路冲击电流的峰值约为短路电流的2.5倍。
3. 短路电流的简易计算应用实例
3.1 有一供配电系统如图3.1.1所示，试计算短路点d处的短路电流。
图3.1.1 供配电系统简图
图3.1.2 等效电路图
1该供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示。计算各供电元件的相对电抗值，并标于等效电路图中。
系统:容量Sxt＝∞，X*1＝0。
架空线路: X*2＝503‰＝0.15。
变压器：X*3＝X*4＝10.520≈0.53。
电抗器：X*5＝4 1.7360.30.9≈1.16。
2 计算短路点d前总的相对电抗值：
X*∑＝X*1+ X*2+ X*32+ X*5≈1.58。
3计算短路点d处的短路容量和短路电流：
Sd＝1001.58≈63.29MVA。
Id＝9.21.58≈5.82kA。
4计算短路冲击电流：
Ich=1.5 Id＝1.55.82＝8.73kA。
ich＝2.5 Id＝2.55.82＝14.55kA。
采用标么值计算法的计算结果分别为：Sd＝63.2MVA、Id＝5.8kA、Ich＝8.8kA、ich＝14.8kA。以上的简易计算结果与之较为接近。
3.2 某单位的供配电系统如图3.2.1所示。试分别计算短路点d1、d2、d3处的短路电流。
图3.2.1 供配电系统简图
图3.2.2 等效电路图
1 该供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示。计算各供电元件的相对电抗值，并标于等效电路图中。
系统:容量Sxt＝∞，X*1＝0。
架空线路：X*2＝103℅＝0.3。
变压器：X*3＝74＝1.75、X*5＝4.51＝4.5、X*7＝4.51.25＝3.6。
电缆：X*4＝X*6＝1320℅≈0.07。
2 、 3、 4、 5短路点d1、d2、d3处总的相对电抗值、短路容量、短路电流和短路冲击电流的计算分别如下表：
采用标么值计算法计算的结果如何，读者可以计算并与之进行比较。
4. 结束语
在选择供配电系统的电气元件时，应根据短路电流来校验它在短路状态下的稳定性。同时，在设计继电保护装置及选择限制短路电流的电抗器时，也要进行短路电流的计算。了解和掌握短路电流的简易计算方法，可以达到事半功倍的效果，对于每一位电气作业人员的实际工作也具有非常重要的指导作用。
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