短路电路的计算(精)

12020年2月26日任务二短路电流的计算•工矿企业多属：无限大容量电源系统的短路。•无限大容量电源系统短路电流的计算方法：–有名值法和相对值法。–电网有多个电压等级时，用相对值法计算较为简单；–否则，用有名值法计算较为简单。•为了计数简便：–计算高压电网的短路电流时，电压、电流、阻抗、容量的单位分别用kV、kA、Ω、MVA计量；–计算低压电网的短路电流时，这四个物理量的单位分别用V、kA、mΩ、kVA计量。22020年2月26日一、有名值法•又称绝对值法。物理量带单位参加计算。•有名值法多用于低压电网短路电流的计算。•低压电网短路电流的计算有如下特点：–⑴变压器的容量不超过电源容量的3％时，可认为短路时降压变压器高压侧端电压不变。–⑵当短路回路总电阻小于或等于总电抗的1/3时，允许不计入电阻。–⑶需计及10m以上的导线，300/5A以下多匝电流互感器和开关的接触电阻和低压断路器的过电流线圈等元件的阻抗。•计算步骤：先计算出短路回路的总阻抗，然后利用欧姆定律求出短路电流。32020年2月26日1．短路回路各元件阻抗的计算•1）电源系统的阻抗–平均电压见表4-2。表4-2标准电压等级的平均电压kV3savs2avxy3IUSUX标准电压0.380.661.14361035110平均电压0.40.6931.23.156.310.53712142020年2月26日2）变压器的阻抗•阻抗•电阻•电抗•大容量变压器，可忽略电阻，认为。22NTTNT%100zUuZS22NTTNT2NTURPS2T2TTRZXTTXRTTXZ52020年2月26日3）输电线路的阻抗•电阻•电抗•线路每千米电阻、电抗可查指导书。•每千米电抗也可采用表4-3的平均值•线路电阻也可用式（3-15）计算。LxXLrR0w0w0r0x表4-3各种线路电抗平均值Ω／km线路种类电抗6kV～220KV架空线路（每一回路）0.41000V以下架空线路（每一回路）0.335KV电缆线路0.123kV～10KV电缆线路0.07～0.081200V以下电缆线路0.06～0.0762020年2月26日4）限流电抗器的电抗•电抗器的电抗值rNrNrr3100%IUxX72020年2月26日2.短路回路总阻抗的计算•化简为简单电路，将其等效为一个总的阻抗。•阻抗折算：•短路回路总阻抗2av2av12av2av1URRUUXXU22XRZ82020年2月26日3.短路电流的计算•1)三相短路电流的计算–三相短路电流的计算公式为•2)两相短路电流的计算–两相短路电流的计算公式为–两相短路电流与三相短路电流之间的关系为3avavs2233UUIZRX2avavs2222UUIZRX3s3s2s866.023III92020年2月26日4.短路电流的计算步骤•1）绘制短路计算电路图–只画出与短路计算有关的部分，图4-3a。•2）绘制等值电路图–每种运行方式、每个短路计算点绘制一个。图4-3b、c。•3）计算短路回路的阻抗•4）计算短路电流RjX元件编号1#移变采区变电所245S1S2Ss=80MVAL=250mL=90mL=1200mS120.0268+j0.003730.0133+j0.090540.0284+j0.00701j0.0180131j0.018040.0284+j0.007030.0133+j0.090520.0268+j0.0037S250.0788+j0.0195(a)(b)(c)工作面配电点采煤机102020年2月26日5．查表法计算两相短路电流•查表法用于煤矿井下低压电网两相短路电流的计算。•分析：当变压器的型号、容量和电缆主芯线的材料和截面确定后，短路电流就是电缆长度的一元函数LxXLrR0w0w2WT2eaWTXXRRRZ112020年2月26日5．查表法计算两相短路电流•电缆长度换算–应在阻抗不变的原则下换算。–把不同材料和截面电缆的长度换算成铜芯橡套电缆标准截面下的等效长度。–为了减小计算误差，电源系统电抗和高压电缆的阻抗换算成低压电缆的等效长度。•标准截面–380Ｖ及以上：–127V：2mm42mm50122020年2月26日电缆长度换算•电源系统电抗换算成低压铜芯橡套电缆标准截面下的等效长度，用下式计算•不同截面不同类型电缆的长度换算成铜芯橡套电缆标准截面下的等效长度，用下式计算22avavct3s50s219510UULSZSLKLctct132020年2月26日电缆长度换算•电源系统电抗换算成低压铜芯橡套电缆标准截面下的等效长度，用下式计算•不同截面不同类型电缆的长度换算成铜芯橡套电缆标准截面下的等效长度，用下式计算–——换算系数，查指导书表2-21。22avavct3s50s219510UULSZSLKLctctctK142020年2月26日换算系数（指导书表2-21）表2-21电缆长度换算系数电力电缆标准截面2mm50电缆截面2mm电缆类型4610162535507095橡套电缆12.078.114.743.011.911.361.000.710.53铠装铜芯电缆11.7397.8294.6972.9381.8841.3460.9500.6820.513铠装铝芯电缆19.78113.207.9314.9513.1692.2671.591.1390.845127V电缆标准截面2mm4电缆截面2mm2.54610橡套电缆1.641.00.580.34ctK152020年2月26日电缆长度换算•不同截面不同类型高压电缆的长度换算成低压铜芯橡套电缆标准截面下的等效长度，用下式计算2avctctav1ULKLU162020年2月26日查表法计算短路电流的步骤•⑴绘制短路计算图，并选定短路计算点；•⑵查表或计算确定各段电缆的换算长度；•⑶求出短路回路电缆的总换算长度；•⑷根据电缆的总换算长度和变压器型号、变比、容量查表•短路计算用表，请见指导书表2-22～表2-24，或《煤矿电工手册》。172020年2月26日[例4-1]_1•某采区供电系统如指导书图3-2所示，已知条件指导书中已注明，试计算S3点和S4点短路时的三相、两相短路电流和短路容量。2#移变采煤机机头刮板输送机机尾MMi采区变电所MMMMMM转载机破碎机喷雾泵乳化液泵乳化液泵喷雾泵i工作面照明iMiiM掘进机探水钻机锚杆锚索机M拉紧绞车M卷带电机MiiMiM胶带输送机i顺槽照明iM局部通风机变电所照明iM无级绳绞车1#隔爆负荷中心2#隔爆负荷中心1#移变2#干变i掘进胶带输送机M1#干变DL1DL2DL3DL4DL5GK1GK2GK3GK4GK5GK8GK7GK9i探水钻机182020年2月26日[例4-1]_2•解：•短路计算电路图如指导书图3-3所示。中央变电所采区变电所1#负荷中心变压器2#负荷中心变压器SS1S5S2S3S4Ss·max=100MVA12367KBSG-1000/1010/1.2kVΔPN·T=6.1kWuz%=4.5KBSG-4000/1010/3.45kVΔPN·T=15kWuz%=6采煤机45MYPTJ-6/10-3×95MVV22-6/10-3×1852000m30mMCDGP-1.9/3.3-3×1502700m工作面配电点（设备列车）Ss·min=80MVA680m指导书图3-3192020年2月26日[例4-1]_3•1．S3点最大三相短路电流计算•1）短路回路阻抗计算–因变压器容量较大，又因S3点和S4点处于3.3kV电网变压比较小，因此高压系统的阻抗不宜忽略。–中央变电所母线前电源系统的电抗–中央变电所至采区变电所高压电缆的阻抗（查指导书表2-17）22av1maxsmax10.51.103Ω100UXS2022020.1142.70.840.2590.082.70.216RrLXxL202020年2月26日[例4-1]_4•采区变电所至1号负荷中心高压电缆的阻抗（本例电阻查表2-20，电抗查表2-17取10kV铠装电缆的电抗）•1号负荷中心至2号负荷中心高压电缆的阻抗3033030.184120.840.3090.0820.16RrLXxL4044040.18410.040.840.0060.080.030.003RrLXxL212020年2月26日[例4-1]_5•高压系统总阻抗•折算到负荷中心二次侧后的阻抗1max2341max23400.2590.3090.0060.5741.1030.2160.160.0031.482RRRRRXXXXX22T0.5740.06210.53.45RRK22T1.4820.16010.53.45XXK222020年2月26日[例4-1]_6•2号负荷中心变压器的阻抗•短路回路总阻抗222NTr5NT%0.383.450.0111001004UuRS222NTx5N.T%5.993.450.1781001004UuXSs3Σ5s3Σ50.0620.0110.0730.1600.1780.338RRRXXX232020年2月26日[例4-1]_7•2）短路电流计算–S3点的最大三相短路电流为–短路容量–冲击电流3avs32222s3Σs3Σ34505760.3A330.0730.338UIRX3s3avs3333.455.760334.42MVASUI3im3s32.552.555.760314.69kAiI242020年2月26日[例4-1]_8•2．S4点最小两相短路电流计算•1）短路回路阻抗计算–中央变电所母线前电源系统的电抗22av1minsmin10.51.378Ω80UXS252020年2月26日[例4-1]_9•高压电缆的电抗计算同前，考虑电缆线芯温度为65℃时，其电阻计算如下：–中央变电所至采区变电所高压电缆的电阻：–采区变电所至1号负荷中心高压电缆的电阻：–1号负荷中心至2号负荷中心高压电缆的电阻：2020.1142.70.308RrL3030.184120.348RrL4040.18410.040.007RrL262020年2月26日[例4-1]_10•高压系统总阻抗•折算到负荷中心二次侧后的阻抗1min2341min23400.3080.3480.0070.6631.3780.2160.160.0031.757RRRRRXXXXX22T0.6630.07210.53.45RRK22T1.7570.19010.53.45XXK272020年2月26日[例4-1]_11•2号负荷中心变压器的阻抗计算同前。•采煤机支线电缆阻抗•短路回路总阻抗：6066060.14750.680.1000.0690.680.047RrLXxLs4Σ56s4Σ560.0720.0110.1000.1830.1900.1780.0470.415RRRRXXXX282020年2月26日[例4-1]_12•2）计算短路电流–S4点的最小两相短路电流为•短路计算结果见表3-7。22NTs42222s4Σs4Σ34503803.3A220.1830.415UIRX表3-7短路电流计算结果短路计算点最大运行方式最小运行方式编号名称三相短路电流/A短路容量/MVA短路冲击电流/kA两相短路电流/AS3综采2号负荷中心变压器二