短路電流簡易計(jì)算方法
一.概述
供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時(shí),很大的短路電流會(huì)使電器設(shè)備過熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞,同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計(jì)算短路電流,以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件.
二.計(jì)算條件
1.假設(shè)系統(tǒng)有無限大的容量.用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計(jì)算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多.
具體規(guī)定: 對于3~35KV級電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,可以認(rèn)為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大.只要計(jì)算35KV及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗.
2.在計(jì)算高壓電器中的短路電流時(shí),只需考慮發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時(shí)才需計(jì)入電阻,一般也只計(jì)電抗而忽略電阻.
3. 短路電流計(jì)算公式或計(jì)算圖表,都以三相短路為計(jì)算條件.因?yàn)閱蜗喽搪坊蚨喽搪窌r(shí)的短路電流都小于三相短路電流.能夠分?jǐn)嗳喽搪冯娏鞯碾娖?一定能夠分?jǐn)鄦蜗喽搪冯娏骰蚨喽搪冯娏?
三.簡化計(jì)算法
即使設(shè)定了一些假設(shè)條件,要正確計(jì)算短路電流還是十分困難,對于一般用戶也沒有必要.一些設(shè)計(jì)手冊提供了簡化計(jì)算的圖表.省去了計(jì)算的麻煩.用起來比較方便.但要是手邊一時(shí)沒有設(shè)計(jì)手冊怎么辦?下面介紹一種 “口訣式”的計(jì)算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計(jì)算方法.
在介紹簡化計(jì)算法之前必須先了解一些基本概念.
1.、主要參數(shù)
Sd三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關(guān)分?jǐn)嗳萘?/P>
Id三相短路電流周期分量有效值(KA)簡稱短路電流校核開關(guān)分?jǐn)嚯娏骱蜔岱€(wěn)定
IC三相短路第一周期全電流有效值(KA) 簡稱沖擊電流有效值校核動(dòng)穩(wěn)定
ic三相短路第一周期全電流峰值(KA) 簡稱沖擊電流峰值校核動(dòng)穩(wěn)定*電抗(Ω)
其中系統(tǒng)短路容量Sd和計(jì)算點(diǎn)電抗* 是關(guān)鍵.
2、.標(biāo)么值
計(jì)算時(shí)選定一個(gè)基準(zhǔn)容量(Sjz)和基準(zhǔn)電壓(Ujz).將短路計(jì)算中各個(gè)參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值(相對于基準(zhǔn)量的比值),稱為標(biāo)么值(這是短路電流計(jì)算最特別的地方,目的是要簡化計(jì)算).
(1)基準(zhǔn)
基準(zhǔn)容量 Sjz =100 MVA
基準(zhǔn)電壓 UJZ規(guī)定為8級. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV
有了以上兩項(xiàng),各級電壓的基準(zhǔn)電流即可計(jì)算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4
因?yàn)?S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144
(2)標(biāo)么值計(jì)算
容量標(biāo)么值 S* =S/SJZ.例如:當(dāng)10KV母線上短路容量為200 MVA時(shí),其標(biāo)么值容量
S* = 200/100=2.
電壓標(biāo)么值 U*= U/UJZ ; 電流標(biāo)么值 I* =I/IJZ
3、無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算公式
短路電流標(biāo)么值: I*d = 1/** (總電抗標(biāo)么值的倒數(shù)).
短路電流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ **(KA)
沖擊電流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC沖擊系數(shù),取1.8
所以 IC =1.52Id
沖擊電流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)
當(dāng)1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí),沖擊系數(shù)KC ,取1.3
這時(shí):沖擊電流有效值IC =1.09*Id(KA)
沖擊電流峰值: ic =1.84 Id(KA)
掌握了以上知識,就能進(jìn)行短路電流計(jì)算了.公式不多,又簡單.但問題在于短路點(diǎn)的總電抗如何得到?例如:區(qū)域變電所變壓器的電抗、輸電線路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗,等等.
一種方法是查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊,從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標(biāo)么值.求得總電抗后,再用以上公式計(jì)算短路電流; 設(shè)計(jì)手冊中還有一些圖表,可以直接查出短路電流.
下面介紹一種 “口訣式”的計(jì)算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計(jì)算方法.
4．簡化算法
【1】系統(tǒng)電抗的計(jì)算
系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統(tǒng)容量
例：基準(zhǔn)容量 100MVA。當(dāng)系統(tǒng)容量為100MVA時(shí)，系統(tǒng)的電抗為*S*=100/100＝1
當(dāng)系統(tǒng)容量為200MVA時(shí)，系統(tǒng)的電抗為*S*=100/200＝0.5
當(dāng)系統(tǒng)容量為無窮大時(shí)，系統(tǒng)的電抗為*S*=100/∞＝0
系統(tǒng)容量單位：MVA
系統(tǒng)容量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供。當(dāng)不能得到時(shí)，可將供電電源出線開關(guān)的開斷容量
作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門出線開關(guān)為W-VAC 12KV 2000A 額定分?jǐn)嚯娏鳛?0KA。則可認(rèn)為系統(tǒng)容量 S=1.73*40*10000V=692MVA, 系統(tǒng)的電抗為*S*=100/692＝0.144。
【2】變壓器電抗的計(jì)算
110KV, 10.5除變壓器容量；35KV, 7除變壓器容量；10KV{6KV}, 4.5除變壓器容量。
例：一臺35KV 3200KVA變壓器的電抗**=7/3.2=2.1875
一臺10KV 1600KVA變壓器的電抗**=4.5/1.6=2.813
變壓器容量單位：MVA
這里的系數(shù)10.5，7，4.5 實(shí)際上就是變壓器短路電抗的％數(shù)。不同電壓等級有不同的值。
【3】電抗器電抗的計(jì)算
電抗器的額定電抗除額定容量再打九折。
例：有一電抗器 U=6KV I=0.3KA 額定電抗 *=4% 。
額定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 電抗器電抗**={4/3.12}*0.9=1.15
電抗器容量單位：MVA
【4】架空線路及電纜電抗的計(jì)算
架空線：6KV，等于公里數(shù)；10KV，取1/3；35KV，取 3％0
電纜：按架空線再乘0.2。
例：10KV 6KM架空線。架空線路電抗**=6/3=2
10KV 0.2KM電纜。電纜電抗**={0.2/3}*0.2=0.013。
這里作了簡化，實(shí)際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關(guān)，截面越大電抗越小。
【5】短路容量的計(jì)算
電抗加定，去除100。
例：已知短路點(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 **∑=2, 則短路點(diǎn)的短路容量
Sd=100/2=50 MVA。
短路容量單位：MVA
【6】短路電流的計(jì)算
6KV，9.2除電抗；10KV，5.5除電抗; 35KV，1.6除電抗; 110KV，0.5除電抗。
0.4KV，150除電抗
例：已知一短路點(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 **∑=2, 短路點(diǎn)電壓等級為6KV,
則短路點(diǎn)的短路電流 Id=9.2/2=4.6KA。
短路電流單位：KA
【7】短路沖擊電流的計(jì)算
1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí)：沖擊電流有效值Ic=Id, 沖擊電流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上變壓器二次側(cè)短路時(shí)：沖擊電流有效值Ic=1.5Id, 沖擊電流峰值ic=2.5Id
例：已知短路點(diǎn){1600KVA變壓器二次側(cè)}的短路電流 Id=4.6KA，
則該點(diǎn)沖擊電流有效值Ic=1.5Id,＝1.5*4.6＝7.36KA,沖擊電流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA。
可見短路電流計(jì)算的關(guān)鍵是算出短路點(diǎn)前的總電抗{標(biāo)么值}.但一定要包括系統(tǒng)電抗
5. 舉例
系統(tǒng)見下圖.由電業(yè)部門區(qū)域變電站送出一路10KV架空線路,經(jīng)10KM后到達(dá)企業(yè)變電所, 進(jìn)變電所前有一段200M的電纜.變電所設(shè)一臺1600KVA變壓器. 求K1,K2點(diǎn)的短路參數(shù).
系統(tǒng)容量: S=1.73*U*I=1.73*10.5*31.5=573 MVA
用以上口訣,很容易求得各電抗標(biāo)么值,一共有4個(gè).
系統(tǒng)電抗 *0=100/573=0.175
10KM,10KV架空線路電抗 *1=10/3=3.333
200M,10KV 電纜線路電抗 *2=(0.2/3)*0.2=0.133
1600KVA 變壓器電抗 *3=4.5/1.6=2.81
請注意:以上電抗都是標(biāo)么值(**)
將每一段電抗分別相加,得到K1點(diǎn)總電抗=*0+*1=3.51
K2點(diǎn)總電抗=*0+*1+*2+*3=6.45 (不是2.94 !)
再用口訣,即可算出短路電流
U (KV)**Id (KA)IC (KA)ic (KA)Sd (MVA)
口訣5.5/**1.52* Id2.55 Id100/**
K110.53.511.562.374.028.5
口訣150/**1.52* Id2.55 Id100/**
K20.46.4523355915.5
用口訣算和用第3節(jié)公式算有什么不同 ?
用口訣算出的是實(shí)名制單位,KA,MVA,而用公式算出的是標(biāo)么值.
細(xì)心的人一定會(huì)看出,計(jì)算短路電流口訣中的系數(shù) 150、9.2、5.5、1.6. 實(shí)際上就是各級電壓基準(zhǔn)值.只是作了簡化.準(zhǔn)確計(jì)算應(yīng)該是144、9.16、5.5、1.56.
有了短路參數(shù)有什么用? 是驗(yàn)算開關(guān)的主要參數(shù).例:這臺1600KVA變壓器低壓總開關(guān)采用M25,N1.額定電流2500A, 額定分?jǐn)嚯娏?5KA.
驗(yàn)算: 變壓器額定電流為2253A
開關(guān)額定電流>變壓器額定電流; 開關(guān)額定分?jǐn)嚯娏?gt;短路電流 Id..驗(yàn)算通過.
篇2：電工電流計(jì)算口訣與實(shí)例
電工電流計(jì)算口訣與實(shí)例
單相380V
電流＝1000÷380＝2.63A
三相380V
電流＝1000÷（380×1.732）＝1.519A
220V
電流＝1000÷220=4.54A
這個(gè)問題一般在電工工作中，都不大用真正的計(jì)算公式，電工很多都用“經(jīng)驗(yàn)公式”的，而且算下來和實(shí)際用計(jì)算公式算的結(jié)果非常接近，這個(gè)“經(jīng)驗(yàn)公式”也就是：“三相（380V）如果是平衡負(fù)載，那每1KW的電流約為2A；如果是220V單相負(fù)載，那每1KW的電流約為4.5A；每平方毫米截面積的銅芯線，可以安全地通過約5A的電流”。
"導(dǎo)線安全截流量"計(jì)算口10下五，100上二，16、25四，35、50三，70、95兩倍半。
穿管、溫度八、九折，裸線加一半。銅線升級算。（70,95的銅線乘以3倍;35,50的乘4倍.......）
口訣中的阿拉伯?dāng)?shù)字與倍數(shù)的排列關(guān)系如下：
對于1.5、2.5、4、6、10mm2的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以5倍。
對于16、25mm2的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以4倍。
對于35、50mm2的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以3倍。
對于70、95mm2的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以2.5倍。
對于120、150、185mm2的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以2倍。
電纜截面的選取
[轉(zhuǎn)貼]電纜截面估算方法一二
先估算負(fù)荷電流
1、用途
這是根據(jù)用電設(shè)備的功率（千瓦或千伏安）算出電流（安）的口訣。
電流的大小直接與功率有關(guān)，也與電壓、相別、力率（又稱功率因數(shù)）等有關(guān)。一般有公式可供計(jì)算。由于工廠常用的都是380/220伏三相四線系統(tǒng)，因此，可以根據(jù)功率的大小直接算出電流。
2.口訣
低壓380/220伏系統(tǒng)每千瓦的電流，安。
千瓦、電流，如何計(jì)算？
電力加倍，電熱加半。①
單相千瓦，4.5安。②
單相380，電流兩安半。③
3、說明
口訣是以380/220伏三相四線系統(tǒng)中的三相設(shè)備為準(zhǔn)，計(jì)算每千瓦的安數(shù)。對于某些單相或電壓不同的單相設(shè)備，其每千瓦的安數(shù)，口訣另外作了說明。
?、龠@兩句口訣中，電力專指電動(dòng)機(jī)。在380伏三相時(shí)（力率0.8左右）,電動(dòng)機(jī)每千瓦的電流約為2安.即將”千瓦數(shù)加一倍”(乘2)就是電流，安。這電流也稱電動(dòng)機(jī)的額定電流。
【例1】5.5千瓦電動(dòng)機(jī)按“電力加倍”算得電流為11安。
【例2】40千瓦水泵電動(dòng)機(jī)按“電力加倍”算得電流為80安。
電熱是指用電阻加熱的電阻爐等。三相380伏的電熱設(shè)備，每千瓦的電流為1.5安。即將“千瓦數(shù)加一半”（乘1.5）就是電流，安。
【例1】3千瓦電加熱器按“電熱加半”算得電流為4.5安。
【例2】15千瓦電阻爐按“電熱加半”算得電流為23安。
這句口訣不專指電熱，對于照明也適用。雖然照明的燈泡是單相而不是三相，但對照明供電的三相四線干線仍屬三相。只要三相大體平衡也可這樣計(jì)算。此外，以千伏安為單位的電器（如變壓器或整流器）和以千乏為單位的移相電容器（提高力率用）也都適用。即時(shí)說，這后半句雖然說的是電熱，但包括所有以千伏安、千乏為單位的用電設(shè)備，以及以千瓦為單位的電熱和照明設(shè)備。
【例1】12千瓦的三質(zhì)量。
2、口訣
提出一個(gè)估算電壓損失的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過一些簡單的計(jì)算，可估出供電線路上的電壓損失。
壓損根據(jù)“千瓦、米”，2.5鋁線20-1。截面增大荷矩大，電壓降低平方低。①
三相四線6倍計(jì)，銅線乘上1.7。②
感抗負(fù)荷壓損高，10下截面影響小，若以力率0.8計(jì)，10上增加0.2至1。③
3、說明
電壓損失計(jì)算與較多的因素有關(guān),計(jì)算較復(fù)雜。
估算時(shí)，線路已經(jīng)根據(jù)負(fù)荷情況選定了導(dǎo)線及截面，即有關(guān)條件已基本具備。
電壓損失是按“對額定電壓損失百分之幾”來衡量的。口訣主要列出估算電壓損失的最基本的數(shù)據(jù)，多少“負(fù)荷矩”電壓損失將為1%。當(dāng)負(fù)荷矩較大時(shí)，電壓損失也就相應(yīng)增大。因些，首先應(yīng)算出這線路的負(fù)荷矩。
所謂負(fù)荷矩就是負(fù)荷（千瓦）乘上線路長度（線路長度是指導(dǎo)線敷設(shè)長度“米”，即導(dǎo)線走過的路徑，不論線路的導(dǎo)線根數(shù)。），單位就是“千瓦、米”。對于放射式線路，負(fù)荷矩的計(jì)算很簡單。如下圖1，負(fù)荷矩便是20*30=600千瓦、米。但如圖2的樹干式線路，便麻煩些。對于其中5千瓦
設(shè)備安裝位置的負(fù)荷矩應(yīng)這樣算：從線路供電點(diǎn)開始，根據(jù)線路分支的情況把它分成三段。在線路的每一段，三個(gè)負(fù)荷（10、8、5千瓦）都通過，因此負(fù)荷矩為：
第一段：10*（10+8+5）=230千瓦、米
第二段：5*（8+5）=65千瓦、米
第三段：10*5=50千瓦、米
至5千瓦設(shè)備處的總負(fù)荷矩為：230+65+50=345千瓦、米
下面對口訣進(jìn)行說明：
?、偈紫日f明計(jì)算電壓損失的最基本的根據(jù)是負(fù)荷矩：千瓦、米
接著提出一個(gè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)：
2.5平方毫米的鋁線，單相220伏，負(fù)荷為電阻性（力率為1），每20“千瓦、米”負(fù)荷矩電壓損失為1%。這就是口訣中的“2.5鋁線20-1”。
在電壓損失1%的基準(zhǔn)下，截面大的，負(fù)荷矩也可大些，按正比關(guān)系變化。比如10平方毫米的鋁線，截面為2.5平方毫米的4倍，則20*4=80千瓦、米，即這種導(dǎo)線負(fù)荷矩為80千瓦、米，電壓損失才1%。其余截面照些類推。
當(dāng)電壓不是220伏而是其它數(shù)值時(shí)，例如36伏，則先找出36伏相當(dāng)于220伏的1/6。此時(shí)，這種線路電壓損失為1%的負(fù)荷矩不是20千瓦、米，而應(yīng)按1/6的平方即1/36來降低，這就是20*（1/36）=0.55千瓦、米。即是說，36伏時(shí)，每0.55千www.fdcew.com瓦、米（即每550瓦、米），電壓損失降低1%。
“電壓降低平方低”不單適用于額定電壓更低的情況，也可適用于額定電壓更高的情況。這時(shí)卻要按平方升高了。例如單相380伏，由于電壓380伏為220伏的1.7倍，因此電壓損失1%的負(fù)荷矩應(yīng)為20*1.7的平方=58千瓦、米。
從以上可以看出：口訣“截面增大荷矩大，電壓降低平方低”。都是對照基準(zhǔn)數(shù)據(jù)“2.5鋁線20-1”而言的。
【例1】一條220伏照明支路，用2.5平方毫米鋁線，負(fù)荷矩為76千瓦、米。由于76是20的3.8倍（76/20=3.8），因此電壓損失為3.8%。
【例2】一條4平方毫米鋁線敷設(shè)的40米長的線路，供給220伏1千瓦的單相電爐2只，估算電壓損失是：
先算負(fù)荷矩2*40=80千瓦、米。再算4平方毫米鋁線電壓損失1%的負(fù)荷矩，根據(jù)“截面增大負(fù)荷矩大”的原則，4和2.5比較，截面增大為1.6倍（4/2.5=1.6），因此負(fù)荷矩增為
20*1.6=32千瓦、米（這是電壓損失1%的數(shù)據(jù)）。最后計(jì)算80/32=2.5，即這條線路電壓損失為2.5%。
?、诋?dāng)線路不是單相而是三相四線時(shí)，（這三相四線一般要求三相負(fù)荷是較平衡的。它的電壓是和單相相對應(yīng)的。如果單相為220伏，對應(yīng)的三相便是380伏，即380/220伏。）同樣是2.5平方毫米的鋁線，電壓損失1%的負(fù)荷矩是①中基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的6倍，即20*6=120千瓦、米。至于截面或電壓變化，這負(fù)荷矩的數(shù)值，也要相應(yīng)變化。
當(dāng)導(dǎo)線不是鋁線而是銅線時(shí)，則應(yīng)將鋁線的負(fù)荷矩?cái)?shù)據(jù)乘上1.7，如“2.5鋁線20-1”改為同截面的銅線時(shí)，負(fù)荷矩則改為20*1.7=34千瓦、米，電壓損失才1%。
【例3】前面舉例的照明支路，若是銅線，則76/34=2.2，即電壓損失為2.2%。對電爐供電的那條線路，若是銅線，則80/（32*1.7）=1.5，電壓損失為1.5%。
【例4】一條50平方毫米鋁線敷設(shè)的380伏三相線路，長30米，供給一臺60千瓦的三相電爐。電壓損失估算是：
先算負(fù)荷矩：60*30=1800千瓦、米。
再算50平方毫米鋁線在380伏三相的情況下電壓損失1%的負(fù)荷矩：根據(jù)“截面增大荷矩大”，由于50是2.5的20倍，因此應(yīng)乘20，再根據(jù)“三相四線6倍計(jì)”，又要乘6，因此，負(fù)荷矩增大為20*20*6=2400千瓦、米。
最后1800/2400=0.75，即電壓損失為0.75%。
③以上都是針對電阻性負(fù)荷而言。對于感抗性負(fù)荷（如電動(dòng)機(jī)），計(jì)算方法比上面的更復(fù)雜。但口訣首先指出：同樣的負(fù)荷矩--千瓦、米，感抗性負(fù)荷電壓損失比電阻性的要高一些。它與截面大小及導(dǎo)線敷設(shè)之間的距離有關(guān)。對于10平方毫米及以下的導(dǎo)線則影響較小，可以不增高。
對于截面10平方毫米以上的線路可以這樣估算：先按①或②算出電壓損失，再“增加0.2至1”，這是指增加0.2至1倍，即再乘1.2至2。這可根據(jù)截面大小來定，截面大的乘大些。例如70平方毫米的可乘1.6，150平方毫米可乘2。
以上是指線路架空或支架明敷的情況。對于電纜或穿管線路，由于線路距離很小面影響不大，可仍按①、②的規(guī)定估算，不必增大或僅對大截面的導(dǎo)線略為增大（在0.2以內(nèi)）。
【例5】圖1中若20千瓦是380伏三相電動(dòng)機(jī)，線路為3*16鋁線支架明敷，則電壓損失估算為：已知負(fù)荷矩為600千瓦、米。
計(jì)算截面16平方毫米鋁線380伏三相時(shí)，電壓損失1%的負(fù)荷矩：由于16是2.5的6.4倍，三相負(fù)荷矩又是單相的6倍，因此負(fù)荷矩增為：20*6.4*6=768千瓦、米600/768=0.8
即估算的電壓損失為0.8%。但現(xiàn)在是電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，而且導(dǎo)線截面在10以上，因此應(yīng)增加一些。根據(jù)截面情況，考慮1.2，估算為0.8*1.2=0.96，可以認(rèn)為電壓損失約1%。