智慧能源基礎之「電氣之路」——短路電流計算中篇

智慧能源基礎之「電氣之路」——短路電流計算中篇

短路電流 （short-circuit current ）是電力系統在運行中 ，相與相之間或相與地（或中性線）之間發生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠遠大於額定電流 ，並取決於短路點距電源的電氣距離。短路電流計算是電力系統設計的重點和難點，難在周期（非周期）分量計算和不對稱短路電流計算。

電力系統

要點4 三相短路電流周期（非周期）分量計算

1）無限大電源：可以看做是無窮多個有限電源並聯而成，因而其內阻抗為零，電源電壓保持恆定。現實中，真正的無限大電源是沒有的，無限大電源是一個相對概念，往往是以電源的內阻抗與短路迴路總阻抗的相對大小來判斷電源能否作為無限大電源。若供電電源的內阻抗小於短路迴路總阻抗的10%時，則可認為供電電源為無限大電源。

當供電電源為無窮大或計算電抗（以供電電源為基準）X>3時，不考慮短路電流周期分量的衰減，此時：

無限大電源短路電流計算

2）有限電源供給的短路電流

有限電源供給的短路電流

運算曲線

查出短路電流標麼值後，乘以基準電流（在這裡是發電機的額定電流為基準）即得短路電流有名值。

注意：有限容量電源短路電流計算需要查表或者曲線進行計算，還需注意電抗標么值需要轉化為以供電電源容量為基準的電抗標么值，尤其注意的是發電機的容量計算要考慮效率0.85，表格中給出。

3）等效衰減時間常數Ta。在進行各個支路衰減時間常數計算時，在各個支路不同的Ta值相近的情況下，可利用極限頻率法進行歸併，其電抗應取歸併到短路點的等值電抗（歸併時，假定各元件的電阻為零）。

等效時間常數

要點5 衝擊電流和全電流計算

1）衝擊電流：三相短路發生後的半個周期（t=0.01s），短路電流的瞬時值達到最大，稱為衝擊電流ioh。常用於計算高壓電器動穩定。

衝擊電流的計算

2）全電流：短路電流全電流最大有效值ioh，出現在三相短路後的第一個周期內。

全電流的計算

要點6 不對稱短路電流周期分量計算

1）變電設計中，主要是計算單相接地短路和兩相接地短路短路，電流周期分量有效值（合成電流值）Id（1）和Id(1,1)。

用途：在單相接地或兩相接地短路電流值大於三相短路電流值的情況下，選擇導體的動、熱穩定電流；選擇斷路器的開斷電流；校驗前期設備動、熱穩定電流和斷路器開斷電流時按此值計算。（按短路嚴重情況的值選型和校核設備）；在配電裝置設計中，計算分裂導線張力和確定次檔距時，需要用最大可能出現的短路電流值；在變電站接地網設計中，計算接地電阻、接觸電勢和跨步電勢中確定入地短路電流值需要用接地短路時最大短路電流值計算；繼電保護整定計算中需用到單相接地和兩相接地短路電流值。

正序等效定則

2）計算不對稱短路電流的難點及關鍵—零序網絡的繪製。電網結構必須先明確中性點直接接地系統接地點的選擇，中性點直接接地電網（我國110kV及以上電網），變壓器中性點不是所有都接地運行，其接地臺數及接地點由根據調度部門系統繼電保護整定科和運行方式科確定。在繪製遠景年短路電流計算的零序網絡時作如下考慮：

（a）凡是自耦變壓器，其中性點必須接地；

（b）凡中、低壓有電源的變電所，包括升壓和降壓變電所，至少應有一臺變壓器接地；

（c）當同一母線上接有三臺或更多臺變壓器時，可以考慮兩臺變壓器接地；

（d）終端變電所一般不接地統任何短路點的綜合零序阻抗不得大於綜合正序阻抗的三倍。

（e）零序電流只能通過YN接線組別（即星形接法且中性點接地）的元件和大地形成迴路。喜歡的話，請關注後續技術更新！