變壓器出口處短路電流的計算方法,電氣設計師快來補課!

2021-01-11 電氣設計狄老師

在上一次的文章配電變壓器低壓側總保護斷路器的分斷能力到底如何選擇呢？中，提到了19DX101-1《建築電氣常用數據》變壓器出口側的短路電流，那麼這個表中的短路電流是如何得來的哪？

其實這個表格中的變壓器出口處的短路電流，是一個粗略的計算方法得來的，他沒有考慮變壓器低壓側發生短路時，變壓器上端的電源側（從發電廠--輸電電路--變壓器高壓進線端）的阻抗，而把電源側的短路容量認為是無窮大的，所以這個計算方法得出來的結果肯定是偏大的，那麼按照較大的短路電流而選擇的總保護斷路器的分斷能力肯定也是偏大的，所以使用起來並沒有任何問題，電氣設計在線教學狄老師。

那麼把電源端短路容量考慮為無窮大時， 變壓器出口處的短路電流又是如何計算得來的哪？

變壓器二次側發生短路時，可以通過下面的公式計算：

Isc2=I2N/uk

Isc2--變壓器二次側的短路電流；

I2N--變壓器二次側的額定電流；可以從銘牌上直接查出來，也可以計算出來

uk--變壓器的短路阻抗，也叫變壓器的阻抗電壓百分比，銘牌都會標示出來

上圖中可以直接通過額定容量和額定電壓計算出來二次側的額定電流，阻抗電壓也可以直接查詢出來，這樣我們可以通過查詢銘牌，直接計算出來變壓器出口處的短路電流。

如果僅僅告訴你公式，你肯定會問，這個公式是如何來的，那麼我們來分析一下，你就明白了，因為這些知識你在學校裡都學習過。

首先來看一下變壓器的短路試驗：短路試驗接線示意圖如下，相信很多人都很熟悉。

變壓器的短路試驗，就是把變壓器的二次繞組短路，然後調節加到一次繞組的電壓，當二次側的電流達到額定值時（此時一次繞組的電流肯定也達到額定值），記錄下來此時一次側繞組所加的電壓值U1K。

從以上的試驗中可以得出：

I1N=1/k*I2N

uk=U1K/U1N

I1N=U1K/ZT=（U1N*uk）/ZT=U1N/ZT*uk

U1N/ZT=I1N/uk=（1/k*I2N）/uk （公式1）

I1N--變壓器一次側的額定電流；

I2N--變壓器二次側的額定電流；

k--變壓器的變比；

U1K--變壓器短路試驗時，二次側達到額定電流值時的一次側電壓；

ZT--變壓器的阻抗；

uk--變壓器的阻抗電壓；

而當變壓器正常運行時，二次側發生故障短路的時候，短路電流要比實驗電流（二次側額定電流）大的多，此時的情況如下圖所示：

從圖中可以得出：

Isc1=U1N/ZT;

Isc2=k*Isc1=k*U1N/ZT （公式2）

把公式1代入到公式2中可以得到：

Isc2=k*Isc1=k*U1N/ZT =k*（1/k*I2N）/uk=I2N/uk

Isc1：變壓器一次側短路電流值 ;

Isc2：變壓器二次側短路電流值；

k--變壓器的變比；

uk--變壓器的阻抗電壓；

那麼公式我們也推導出來了，我們來計算一下表一中變壓器的短路電流。

以250kVA為例：

Isc2=I2N/uk=S2N/1.732/0.4/0.04=250/1.732/0.4/0.04=9021A=9kA

以2000kVA為例：

Isc2=I2N/uk=S2N/1.732/0.4/0.04=2000/1.732/0.4/0.06=48kA

當然，再強調一下，這樣計算出來的變壓器出口側短路電流，是不考慮電源側的阻抗，把電源側的短路容量按無窮大來考慮，這樣計算出來的短路電流是比實際電流要大的，但按此短路電流選擇的變壓器出線側總開關的分斷能力肯定是沒有問題。

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