选煤厂低压电网短路电流计算问题的探讨

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摘要：主要探讨选煤厂低压电网短路电流的计算方法及准确计算选煤厂低压电网短路电流重要过程。

关键词：选煤厂；低压电网；短路电流；计算方法

中图分类号：C35文献标识码： A

电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应；电能的输送和分配既经济简单，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

选煤厂低压供电系统是选煤厂供电系统的一个最重要组成部分，主要由低压电器设备和配电网络组成。它从高压供电系统取得电能，通过变换、分配、输送与保护等功能，然后将低压电能安全、可靠、经济地输送到每一个用电设备。对选煤厂低压电网短路电流的计算准确与否直接影响到低压电网短路保护整定的可靠性。提高低压电网短路保护整定的可靠性关键就是准确计算低压电网的短路电流。

一、短路电流的含义

电力系统中可能发生的短路故障，主要有三相短路、两相短路和单相短路。一般情况下，三相短路电流大于两相短路和单相短路电流。在计算短路电流时，通常把电力系统的电源容量视为无穷大。在这样的系统内，当某处发生短路时，电源电压维持不变，即短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减。

为了选择和校验电气设备、载流导体，一般应计算以下短路电流值，即

IK――短路电流周期分量有效值，单位为KA；

I∞――稳态短路电流有效值，单位为KA；

ib――短路全电流最大瞬时冲击值，单位为KA；

Ib――短路全电流最大有效值，单位为KA；

SK――短路容量，单位为MVA；

二、短路电流计算的一般原则

1、计算短路电流用于验算电器和导体的开断电流、动稳定性和热稳定性时，应按设计内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据，并适当考虑电网未来5～10年的远景发展规划进行计算。

2、计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常联结方式进行计算。短路点应选择在短路电流为最大的地点。

3、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算。

4、计算10KV及以上高压电网的短路电流时，一般将元件的电阻略去不计，如果短路电路中总电阻∑R大于总电抗∑X的三分之一时，则线路和其他元件的有效电阻仍应计入。

5、计算1KV以下低压电网短路电流时，一般不允许忽略短路回路中电气设备的电阻值，如配电变压器的电阻、低压线路的电阻、不太长的母线和电缆的电阻、电流互感器的一次绕组、低压断路器的过电流线圈以及低压断路器和隔离开关触头的接触电阻等，因为这些电阻对低压短路电流都有影响。

6、在计算某一电压等级的短路电流时，应采用平均电压。

7、在计算高压系统短路电流时，一般采用标幺值法、短路功率法进行计算。计算1KV以下低压配电网的短路电流时，一般采用有名值法计算，即电压的单位为V，电流的单位为KA，电阻的单位为mΩ。

三、短路回路各元件阻抗的计算

1、10KV系统电抗的计算

10KV电力系统电抗计算公式为，

Xs=UN2/SK×103式中，Xs为系统电抗，单位为mΩ；UN为额定电压，单位为KV，10KV时取UN=Uav=10.5KV，0.38KV时取UN=Uav=0.4KV；SK为短路容量，单位为MVA。电源变电所10KV母线侧短路电流一般应控制在16～20KA之间，则短路容量为277～364MVA，或者根据各地电网的实际状况，到有关供电单位查取。

2、配电变压器阻抗的计算

配电变压器的阻抗计算公式为，

ZT=uK％UN2/100SN×106 式中，ZT为配电变压器的阻抗，单位为mΩ；uK％为配电变压器的阻抗电压百分比，取uK值；UN为配电变压器的额定电压，单位为KV；SN为配电变压器的额定容量，单位为KVA。配电变压器的电阻计算公式为，RT=PK UN2/SN2×106式中，RT为配电变压器的电阻，单位为mΩ；PK为配电变压器的负荷损耗，单位为KW。配电变压器的电抗计算公式为，XT2= ZT2-RT2

3、配电变压器零序阻抗的计算

（1）、Dyn11联结组标号

配电变压器高压绕组三角形联结时，绕组内可通过零序循环感应电流，因而可与低压绕组零序电流相互平行去磁。因此，低压侧零序阻抗很小。配电变压器零序电阻计算公式为，RT0=K RT 式中，RT0为配电变压器零序电阻，单位为mΩ；K为系数，一般取0.5；RT为配电变压器电阻，单位为mΩ。配电变压器零序电抗计算公式为，XT0=K uK％Uph/Iph×103式中，XT0为配电变压器零序电抗，单位为mΩ；K为系数，一般取0.9～1，容量较小（50KVA）时取小值，容量较大（2500KVA）时取大值；uK％为阻抗电压百分数；Uph为相电压，230V；Iph为相电流，单位为A。

（2）、Yyn11联结组标号

配电变压器高压绕组星形联结时，绕组不能流过零序电流，低压侧Yn联结励磁时，由零序电流产生的零序磁通一部分经过空气形成回路，磁阻较大，零序磁通较小，所以零序阻抗较小，配电变压器零序电阻计算公式为，RT0=K Uph/IN×103 式中，RT0为配电变压器零序电阻，单位为mΩ；Uph为配电变压器低压侧额定相电压，单位为V；IN 为配电变压器低压侧额定相电流，单位为A ；K为系数，一般取0.5。配电变压器零序电抗计算公式为，XT0=K Uph/IN×103式中，XT0为配电变压器零序电抗，单位为mΩ；Uph为配电变压器低压侧额定相电压，单位为V；IN 为配电变压器低压侧额定相电流，单位为A ；K为系数，一般取0.3～0.7，配电变压器容量较小时，取小值，容量较大时，取大值。

4、导线、电缆阻抗的计算

导线、电缆的电阻计算公式为，RL= R0L×L 式中，RL为导线、电缆的电阻，单位为mΩ；R0L为导线、电缆单位长度电阻，单位为mΩ/m；L为导线、电缆长度，单位为m。导线、电缆的电抗计算公式为，XL= X0L×L 式中，XL为导线、电缆的电抗，单位为mΩ；X0L为导线、电缆单位长度电抗，单位为mΩ/m；L为导线、电缆长度，单位为m。

导线、电缆的阻抗计算公式为，ZT2= XT2RT2

5、母线阻抗的计算

母线的电阻计算公式为，RM= R0M×L 式中，RM为母线的电阻，单位为mΩ；R0M为母线单位长度电阻，单位为mΩ/m；L为母线长度，单位为m。母线的电抗计算公式为，XM= X0M×L 式中，XM为母线的电抗，单位为mΩ；X0M为母线单位长度电抗，单位为mΩ/m；L为母线长度，单位为m。母线的阻抗计算公式为，ZM2= XM2RM2

6、低压断路器及刀开关的阻抗值

低压断路器及刀开关的接触电阻值以及低压断路器过电流线圈的电阻和电抗值可以通过查表得到。

四、低压短路电流的计算

在计算低压电器继电保护动作整定值时，必须计算0.4KV低压电网三相短路电流及两相短路电流。三相短路电流一般都大于两相短路电流和单相短路电流。通常采用电阻、电抗、阻抗的有名值计算短路电流。

归算到短路点所在电压等级的电源到短路点的综合阻抗计算公式为，∑Z2=∑R2+∑X2 式中，∑Z为综合阻抗值，单位为mΩ；∑R为综合电阻值，单位为mΩ；∑X为综合电抗值，单位为mΩ。

三相短路电流有效值计算公式为，IK(3) =Uav2/3∑Z2 式中，IK(3) 为短路电流有效值，单位为KA；Uav为平均电压，单位为KV，取0.4KV；∑Z为短路点处阻抗值，单位为mΩ。

两相短路电流有效值计算公式为，IK(2) =0.866IK(3) 式中，IK(2) 为两相短路电流，单位为KA；IK(3) 为三相短路电流，单位为KA。

结束语：

选煤厂低压电网短路电流计算准确程度与否将直接影响低压电网继电保护整定值的准确性，提高低压电网短路保护整定的可靠性关键就是准确计算低压电网的短路电流。掌握选煤厂低压电网短路电流计算方法对选煤厂低压电网的维护起到至关重要作用。

参考文献：

[1] 余建明，同向前，苏文成.供电技术，机械工业出版社，2003

[2]狄富清，狄晓渊.10/0.4KV配电设备继电保护实用技术，机械工业出版社，2014