短路電流計算

短路電流計算

短路電流計算是用於修正由於電路問題產生的過電流。主要發生在三相短路、兩相短路等電路連線方式中。短路電流計算可以避免由過電流造成的供電破壞,以及電機的過大負荷等問題。Z∑、R2∑、X2∑——計算電路總阻抗、總電阻、總電抗,主要為系統、變壓器、母線、及線路阻抗,mΩ。Z1∑、Z2∑、Z0∑計算電路正序、負序及零序總阻抗,mΩ。零序阻抗為相線零序阻抗與3倍保護線/中性線的零序阻抗之和。式中Un、Uφ——網路標稱電壓(線電壓、相電壓),V。

短路電流計算的重要性

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短路電流將引起下列嚴重後果:短路電流往往會有電弧 產生,它不僅能燒壞故障元件本身,也可能燒壞周圍設備和傷害周圍人員。巨大的短路電流通過導體時,一方面會使導體大量發熱,造成導體 過熱甚至熔化,以及絕緣損壞;另一方面巨大的短路電流還將產生很大的電動力作用於導體,使導體變形或損壞。短路也同時引起系統電壓大幅度降低,特別是靠近短路點處的電壓降低得更多,從而可能導致部分用戶或全部用戶的供電遭到破壞。網路電壓的降低,使供電設備的正常工作受到損壞,也可能導致工廠的產品報廢或設備損壞,如電動機過熱受損等。電力系統中出現短路故障時,系統功率分布的突然變化和電壓 的嚴重下降,可能破壞各發電廠並聯運行的穩定性,使整個系統解列 ,這時某些發電機可能過負荷,因此,必須切除部分用戶。短路時電壓下降的愈大,持續時間愈長,破壞整個電力系統 穩定運行的可能性愈大 。

短路電流的限制措施

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為保證系統安全可靠地運行,減輕短路造成的影響,除在運行維護中應努力設法消除可能引起短路的一切原因外,還應儘快地切除短路故障部分,使系統電壓在較短的時間內恢復到正常值。為此,可採用快速動作的繼電保護和斷路器,以及發電機 裝設自動調節勵磁裝置等。此外,還應考慮採用限制短路電流的措施,如合理選擇電氣主接線的形式或運行方式,以增大系統阻抗,減少短路電流值;加裝限電流電抗器;採用分裂低壓繞阻變壓器等。主要措施如下:

一是做好短路電流的計算,正確選擇及校驗電氣設備,電氣設備的額定電壓要和線路的額定電壓相符。

二是正確選擇繼電保護的整定值和熔體的額定電流,採用速斷保護裝置,以便發生短路時,能快速切斷短路電流,減少短路電流持續時間,減少短路所造成的損失。

三是在變電站安裝避雷針,在變壓器附近和線路上安裝避雷器,減少雷擊損害。

四是保證架空線路施工質量,加強線路維護,始終保持線路弧垂一致並符合規定。

五是帶電安裝和檢修電氣設備,注意力要集中,防止誤接線,誤操作,在帶電部位距離較近的部位工作,要採取防止短路的措施。

六是加強管理,防止小動物進入配電室,爬上電氣設備。

七是及時清除導電粉塵,防止導電粉塵進入電氣設備。

八是在電纜埋設處設定標記,有人在附近挖掘施工,要派專人看護,並向施工人員說明電纜敷設位置,以防電纜被破壞引發短路。

九是電力系統的運行、維護人員應認真學習規程,嚴格遵守規章制度,正確操作電氣設備,禁止帶負荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工,維護人員工作完畢,應立即拆除接地線。要經常對線路、設備進行巡視檢查,及時發現缺陷,迅速進行檢修。

短路電流計算公式

1)三相短路電流計算:起始短路電流周期分量有效值/KA

In=1.05Un/√3/Z∑=1.05Uφ/√R2∑+X2∑

式中Un、U/φ——網路標稱電壓(線電壓、相電壓),V。

Z∑、R2∑、X2∑——計算電路總阻抗、總電阻、總電抗,主要為系統、變壓器、母線、及線路阻抗,mΩ。

2)單相接地故障電流及單相短路電流計算由序網分析可知,單相接地故障電流及單相短路電流可由下式求得:

In=3Uφ/|Z1∑+Z2∑+Z0∑|=√3Un/(R1∑+R2∑+R0∑)2+(X1∑+X2∑+X0∑)2

式中:Un、Uφ——網路標稱電壓(線電壓、相電壓),V。

Z1∑、Z2∑、Z0∑計算電路正序、負序及零序總阻抗,mΩ。

R1∑、R2∑、R0∑計算電路正序、負序及零序總電阻,mΩ。

X1∑+X2∑+X0∑計算電路正序、負序及零序總電抗,mΩ。

負序阻抗與正序阻抗相等。零序阻抗為相線零序阻抗與3倍保護線/中性線的零序阻抗之和。由於配電變壓器一般均採用Dyh或Yyh聯結,故在計算時無需考慮變壓器及高壓側的零序阻抗。對於用過阻抗接地的TT系統,該阻抗應按3倍計入計算電路的零序阻抗。

可通過計算出相保(相線與保護線PE、PEN)/相零(相線與中性線N)迴路阻抗的方法直接求取單相接地故障電流及單相短路電流/KA,此時

In=Un√3/Z=Uφ/√R2+X2

式中Un、Uφ——網路標稱電壓(線電壓、相電壓),V。

Z、R、X——相保/相零迴路阻抗、電阻、電抗,mΩ。

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