002朱冰工程设计中短路电流简化计算的Excel实现-论文集格式.docx

工程设计中短路电流简化计算的 Excel实现朱冰（中交四航局港湾湾工程设计院有限公司 广州510231）摘 要：短路电流计算对供电网络发生短路后， 消除或减轻短路所造成的不良后果有重要指导意义然而电力系统短路电流的计算是比较繁杂的，即使简化的计算也需要多个步骤本文使用Excel表格将工程中常用的短路计算步骤及相关参数直观显示出来，提高了计算速度、方便了计算改进关键词：工程设计 短路电流简化计算 Excel1计算短路电流的意义供电网络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏 ，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作 为了消除或减轻短路的后果， 就需 要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件2计算条件2.1假设系统有无限大的容量.用户处短路后，系统母线电压能维持不变 .即计算阻抗比系统阻抗要大得多对于3~35KV级电网中短路电流的计算，可以认为 110KV及以上的系统的容量为无限大只要计算35KV及以下网络元件的阻抗2.2在计算高压电器中的短路电流时， 只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗 1/3时才需计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻。

2.3短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件 .因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流能够分断三相短路电流的电器，一定能够分断单相短路电流或二相短 路电流3短路电流主要参数和概念3.1主要参数Sd三相短路容量（MVA）简称短路容量校核开关分断容量Id三相短路电流周期分量有效值 （KA）简称短路电流校核开关分断电流和热稳定IC三相短路第一周期全电流有效值 （KA）简称冲击电流有效值校核动稳定ic三相短路第一周期全电流峰值 （KA）简称冲击电流峰值校核动稳定x电抗（Q）其中系统短路容量Sd和计算点电抗x是关键计算出Sd和x后其它参数可以经过简单几步计算得 出3.2标么值计算时选定一个基准容量 (Sjz)和基准电压(Ujz)将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值)，称为标么值这是短路电流计算最特别的地方，目的是要简化 计算1)基准基准容量，一般取 Sjz =100 MV A基准电压，Ujz规定为 8级：230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15, 0.4, 0.23，单位 KV有了以上两项，各级电压的基准电流(Ijz)即可计算出，例： Ujz (KV) 37 , 10.5, 6.3, 0.4。

因为 S=1.73*U*I 所以 Ijz (KA)1.56 , 5.5, 9.16, 144用excel表格表述上述关系：S(MVA)U(KV)I (KA)2000.4288.675Sjz(MVA)Ujz(KV)Ijz (KA)1000.4144.509(2)标么值计算容量标么值 S* =S/Sj z.例如：当37KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量S* = 200/100=2.电压标么值 U*= U/Ujz电流标么值I* =I/Ijz用excel表格表述上述关系:S(MVA)U(KV)I (KA)200373.121Sjz(MVA)Ujz(KV)Ijz (KA)100371.562S*U*I*1.9983.3无限大容量系统三相短路电流计算公式短路电流标么值：I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).短路电流有效值：Id= Ijz* I*d=Ijz/ x*(KA)冲击电流有效值：IC = Id * J+2 (KC-1) 2 ) (KA)其中KC冲击系数，取1.8所以 IC =1.52Id冲击电流峰值：ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)用excel表格表述上述关系:S(MVA)U(KV)I (KA)IdICic200373.1210.781.18 1.99Sjz(MVA)Ujz(KV)Ijz (KA)100371.562S*U*I*x* I*d211.9982.000.50KC ■■1.8当1000KVA及以下变压器二次侧短路时 ，冲击系数KC ,取1.3这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)冲击电流峰值:ic =1.84 Id(KA) 4短路点总电抗计算短路点的总电抗的计算。

例如：区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压 器的电抗，等等4.1系统电抗的计算系统电抗，百兆为一容量增减，电抗反比100除系统容量例：基准容量 100MVA当系统容量为100MVA时，系统的电抗为 XS*=100/100 = 1当系统容量为200MVA时，系统的电抗为 XS*=100/200 = 0.5S(MVA) Sjz (MVA) X S*2001000.500当系统容量为无穷大时，系统的电抗为 XS*=100/8 = 0系统容量单位：MVA系统容量应由当地供电部门提供当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量作为系统容量如已知供电部门出线开关为 W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA则可认为系统容量 S=1.73*40*10000V=692MV A,系统的电抗为 XS*=100/692 = 0.1444.2变压器电抗的计算110KV, 10.5除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV{6KV}, 4.5除变压器容量SB(MVA) Ubyq byqxsx3.200 35 7例：一台 35KV 3200KVA 变压器的电抗 X B*=7/3.2=2.1875XB*2.188台 10KV 1600KV A变压器的电抗 X*=4.5/1.6=2.813SB(MVA)Ubyqbyqxsx1.600104.5XB*2.813变压器容量单位：MVA这里的系数10.5, 7, 4.5实际上就是变压器短路电抗的％数。

不同电压等级有不同的值4.3电抗器电抗的计算电抗器的额定电抗除额定容量再乘以 0.9例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗X=4% 额定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MV A.电抗器电抗 XL*={4/3.12}*0.9=1.15XL*1.155电抗器容量单位：MVA4.4架空线路及电缆电抗的计算架空线：6KV ,等于公里数；10KV，取1/3; 35KV，取3%0电缆：按架空线再乘 0.2例：10KV 6KM 架空线架空线路电抗 X xl*=6/3=2同样，通过更改参数可以计算： 10KV 0.2KM电缆电缆电抗 X xl*={0.2/3}*0.2=0.013线路类电压等线路长Xxl*型级度架空线2.000 路 10 6KM1 0.33这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小5短路容量的计算电抗加定，去除100例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为 X * E =2,贝U短路点的短路容量Sd=100/2=50 MV A0.0000.0000.0002.0002.00010050.00MVAXS*XB*XL*Xxl*X*E容量系数短路容量10.0000.000).0002.00020.0000.000).0000.00030.0000.0000.0000.00040.0000.0000.0000.000表格中数值表示系统电抗只有线路电抗，总计为 2.0 （标幺值）。

短路容量单位：MVA6短路电流的计算6KV , 9.2除电抗；10KV , 5.5除电抗;35KV , 1.6除电抗；110KV , 0.5除电抗0.4KV , 150除电抗例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为 X*习=2,短路点电压等级为6KV,则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA0.000 0.000 0.000 2.0002.000100容量系数50.00MVAXS* XB* XL* Xxl*X*E短路容量12340.0000.000 0.000 2.0000.0000.000 0.000 0.0004.60KA短路系数0.0000.0000.000 0.0.000 0.000 0.0000 0.00000电压等级短路电流69.20表格中数值表示系统电抗只有线路电抗为 2.0 （标幺值）上表中短路系数即基准电流短路电流单位：KA7短路冲击电流的计算计算短路冲击电流要用到一个重要参数 KC (冲击系数)，其取值规则如下：当短路发生在单机容量为 12MW及以上的发电机母线上时，短路冲击系数取 1.9当短路发生在高压电网的其他各点时，短路冲击系数取 1.8当短路发生在380/220V低压网1000KVA以上变压器二次侧时，短路冲击系数取 1.8当短路发生在380/220V低压网1000KVA以下变压器二次侧时，短路冲击系数取 1.3冲击电流有效值：IC = Id * V( 1+2 (KC-1) 2 ) (KA)其中KC为冲击系数，若取1.8贝U IC =1.52Id冲击电流峰值:ic = 2*Id*KC=1.41KC* Id (KA)其中KC为冲击系数，若取1.8贝U ic=2.5Id冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体的电动力稳定度例： 已知短路点｛1600KV A变压器.次侧｝的短路电流Id=4.6KA ,则该点冲击电流有效值 Ic=1.5Id, = 1.5*4.6 = 7.36KA,冲击电流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KAS(MVA)U(KV)I (KA)IdICic2006.318.3294.59 6.9311.68Sjz(MVA)Ujz(KV)Ijz (KA)1006.39.175S*U*I*x* I*d211.9982.000.508短路计算总表为了直观的表述各参数的关系，将上表表述为 excel表集合在一起，如下所示:短路电流计算简表短路电流主表S(MVA) U(KV) I (KA)Id IC ic2006.318.3290.921.392.34Sjz(MVA)Ujz(KV)Ijz (KA)100。