高低压短路电流计算方法

高压短路电流计算方法

在供电系统中，出现次数较多的严重故障是短路。所 谓短路是指
供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地
之间的短接等。
进行短路计算时，先要知道短路电路的电参数，如电路元件的阻
抗、电路电压、电源容量等，然 后通过网络变换求得电源到短路点之
间的等值总阻抗，最后按照公式或运算曲线求出短路电流。
短路电路的电参数可以用有名单位制表示，也可以用标么制表
示。有名制一般用于1000V以下低压 网络的短路电流计算，标么值则
广乏用于高压网络。
短路电流计算的基本假设
为了简化分析和计算，采取一此合理的假设以满足工程计算的要
求，通常采取以下假设：
1、忽略磁路的饱和与磁滞现象，即认为各元件的感抗为一常数。
2、忽略各元件的电阻。高 压电网的各种电气元件，其电阻一般
比电抗小得多，在计算短路电流时，即使R＝
1
3
X
，略去电阻所求得
的短路电流仅增大5％，这在工程上是容许的。但电缆线路或小截 面
架空线路当R＞
1
3
X
时，电阻不能忽略。此外，在计算暂态过程 的时
间常数时，电阻不能忽略。
3、忽略短路点的过渡电阻。过渡电阻是指相与相之间短接所 经
过的电阻，如被外来物体短接时，外来物的电阻，接地短路的接地电

阻，电弧 短路的电弧电阻等。一般情况下，都以金属性短路对待，只
是在某此继电保护的计算中才考虑过渡电阻。
4、整个系统是三相对称的，仅不对称故障点是例外。
短路电流计算时的运行方式的考虑：
最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗
值，发生短路后产生的短路电流 最大的一种运行方式。一般根据系统
最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。
最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗
值，发生短路后产生的短路电流 最小的一种运行方式。一般根据系统
最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。
短路电流计算应计算出的数据：
1、故障点的三相短路电流和两相短路电流。
2、短路电流冲击值，即短路电流最大可能的瞬时值。
用
i
ch
＝ 2.55I
冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体的电动力稳定性。
3、短路全电流的最 大有效值，短路电流在某一时刻的有效值是
指以时刻t为中心的的一个周期内短路全电流的均方根值。
用I
ch
=1.52I
短路电流最大有效值常用于校验电气设备的电动力稳定 性。
4、短路容量，一般定义为短路处的额定电压和短路电流周期分
量所构成的三相功率。
用S
d
=
3
U
e
I
ch

采用标么值计算：
我们在工程计算时采用标么值时，首先选择基准值，通常为 计算
方便S
j
选择100MVA,基准电压为各级平均电压U
p
,我 们把右上标“*”
系用来表示标么值。
通常发电机、变压器、电抗器等设备的电抗，在产品目 录中均以
其额定值为基准的标么值或百分值形式，称为额定标么值，在用标么
值进行短路计算时 ，必须把额定标么值换算为选定基准值下的标么值
（称为基准标么值）。
各元件电抗的基准标么值的计算：
1、电源系统
1）基准电压相同，从某一基准容 量S
j1
下的标么值X
*
1
换算到另
一基准容量S
j
下的标么值X
*
：
X
*
＝X
*
1
Sj
Sj1

2）若已知的 是电源母线的短路容量Sd，则系统电抗的基准标么
值X
*
xj
为
X
*
xj
＝
Sj

Sd
2、变压器
1）电阻不允许忽略时
R
*
b
=ΔP
Sj
Seb
×10
-3

式中：ΔP——变压器短路损耗，kW,
S
eb
——变压器的额定容量，MVA。

X
*
x< br>=
?
Z
b
=
2
Z
b
?
2< br>?R
?
2
b


Ud%
100
?
Sj
Seb
2) 电阻允许忽略时
X
*
x
=
Ud%
100
?
Sj
Seb< br>
3、电抗器
X
*
k
=
X
K
%< br>100
×
Ue
Ie
×
Ij

Uj
4、输电线路
X*＝X
R*＝R
Sj
Uj
S j
Uj
2
2


5、短路电流
短路回路中各元件 的标么电抗折算出后，即可根据供电系统单线
图做出它的等值电路图，然后利用阻抗的等值变换公式简化 等值电
路，计算出回路的总标么电抗X
*
Σ
，最后根据欧姆定律的标么值形式 ，
计算短路电流周期分量标么值I
*
d
为
I
d
＝
*
U
X
?
?
式中U
*
——电源电压的标么值，在取U
j
=U
p
时， < br>1
X
?
?
?
U
*
＝1，则I
*d
＝
在无限容量供电系统中，暂态电流I与短路稳态电流I
∞
都等于短 路
电流周期分量，其值可由标么值定义按下式计算：
I
d
=I
*
d
I
j

短路电流冲击值

i
ch
＝2.55I
短路全电流的最大有效值
I< br>ch
=1.52I
短路容量S
d
＝I
*
d
S
j

注意事项：在不同电压等级下的元件参数变换为统一基准值下的标么
值， 计算时取各线段的基准功率相同，基准电压分别选择为本线段的
平均电压，可按公式直接算得的基准标么 值，不需进行电压折算。
矿井供电低压保护整定计算使用导则

一、解析法计算低压电网短路电流
计算两相短路电流的计算公式为：
I＝
(2)
d
Ue
2(
?
R)?(
?
X)
2< br>22

?
R
＝R1K
b
+R
b
+R
2

?
X
=Xx+X
1
K
b
2
+X
b
+X
2

式中
I—两相短路电流，A；
(2)
d
?
R
、
?X
—短路回路内一相电阻、电抗值的总和，Ω；
Xx—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω；
R1、X
1
—高压电缆的电阻、电抗值，Ω；
K
b
—矿用 变压器的变压比，若一次电压为6000V，二次电压为
400、690、1200V时，变比依次为1 5、8.7、5；当一次电压为10000V，
二次电压为400、690、1200V时，变比依次为 25、14.5、8.3；

R
b
、X
b
—矿用变压器的电阻、电抗值，Ω；
R
2
、X
2
—低压电缆的电阻、电抗值，Ω；
Ue—变压器二次侧的额定电压，V。
若计算三相短路电流值I＝1.15 I
(3)
d
(2)
d
二、查表法计算短路电流
通常计算低压 短路电流时使用查表法，将变压器控制的全部负
荷进行统计，根据变压器容量、短路点到变压器的电缆换 算长度及系
统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出。
即根据各段电缆的实际截面，乘以该 截面电缆的换算系数即为
换算后实际长度，在380V、660V、1140V低压系统以50㎜
2
为标准截面，
在127V系统中以4mm
2
作为标准截面。
380V、660V、1140V系统各电缆的换算系数为下表
电缆
截面
换算
系数
4 6 10 16 25 35
1.37
50
1.00
70
0.73
95
0.53 11.97 8.11 4.75 2.01 1.91
127V系统各电缆的换算系数为下表
电缆截面
2.5 4 6
换算系数
1.64 1.00 0.58
10
0.34
KBSG型变压器二次侧电压400V两相短路电流计算表（1）
电缆换算
长度(m)
0
20
40
60
80
50
1561
1509
1454
1400
1346
100
3123
2926
2720
2518
2328
变 压 器 容 量(kVA)
200
6251
5528
4766
4101
3556
400
12490
9564
7142
5553
4499
50+50
3123
2909
2692
2485
2294
100+100
6247
5439
4656
3997
3466
100+200
9333
7631
6084
4938
4111

100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
720
740
760
780
800
820
840
860
880
900
920
940
1294
1243
1194
1147
1103
1061
1021
983
948
914
882
853
824
798
773
749
726
705
685
666
647
630
614
598
583
5569
555
542
530
518
506
495
485
475
465
456
447
438
430
422
414
407
399
2155
1998
1858
1733
1621
1521
1432
1351
1278
1213
1153
1098
1048
1003
961
922
886
853
822
793
766
741
717
695
674
654
636
618
601
585
570
556
543
530
517
506
494
484
473
463
454
445
436
3119
2766
2479
2242
2044
1877
1734
1611
1504
1409
1326
1252
1185
1126
1071
1022
977
936
898
863
831
800
772
746
722
699
678
657
638
620
603
587
572
558
544
531
518
506
495
484
474
464
454
3765
3230
2825
2509
2255
2048
1875
1728
1603
1495
1400
1316
1242
1176
1116
1062
1014
969
928
891
856
824
794
766
741
716
694
673
653
634
616
599
583
568
554
540
527
515
503
492
481
471
461
2121
1966
1828
1705
1596
1498
1410
1331
1260
1196
1137
1084
1035
990
949
911
876
843
813
785
758
737
710
688
668
648
630
613
596
581
566
552
539
526
514
502
491
480
470
460
451
442
433
3043
2702
2425
2196
2005
1844
1705
1586
1481
1390
1308
1236
1171
1112
1059
1011
967
927
889
855
823
794
766
740
716
694
673
653
634
616
599
584
569
554
541
528
515
504
492
481
471
461
452
3504
3044
2687
2402
2171
1979
1818
1681
1563
1460
1370
1290
1219
1155
1098
1046
998
955
916
879
845
814
785
758
733
709
687
666
647
628
611
594
579
564
550
536
523
511
500
489
478
468
458

960
980
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
1650
1700
1750
1800
1850
1900
1950
2000
392
386
379
364
350
336
324
336
302
292
283
274
266
258
251
244
238
231
225
220
215
209
205
428
419
412
393
377
361
347
361
322
310
300
290
281
272
264
256
249
242
236
229
224
218
213
445
436
428
408
390
373
358
373
331
319
308
297
288
279
270
262
254
247
240
234
228
222
217
451
442
434
413
395
378
362
378
334
322
311
300
290
281
272
264
256
249
242
236
230
224
218
425
417
409
391
375
359
345
359
320
309
298
289
280
271
263
255
248
241
265
229
223
217
212
443
434
426
406
388
372
357
372
330
318
307
296
287
278
269
261
254
247
240
233
227
222
216
449
440
431
411
393
376
360
376
333
321
310
299
289
280
271
263
255
248
241
235
229
223
218
KBSG型变压器二次侧电压690V两相短路电流计算表（2）
电缆换算
长度(m)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
变 压 器 容 量(kVA)
50
905
895
884
874
863
853
842
832
821
810
800
789
779
769
758
718
100
1812
1774
1736
1696
1656
1616
1575
1535
1496
1457
1419
1382
1347
1312
1278
1246
200 315 400 500 630
9129
8325
7402
6528
5766
5124
4589
4142
3767
3449
3177
2943
2740
2562
2404
2265
800
10576
9494
8264
7146
6211
5451
4834
4331
3915
3568
3275
3024
2807
2619
2454
2308
1000
12085
10687
9107
7725
6615
5741
5049
4494
4043
3670
3357
3092
2865
2668
2496
2344
3625 5699 7244 9065
3484 5368 6712 8225
3333 4999 6117 7296
3177 4626 5534 6430
3021 4271 5001 5681
2870 3943 4531 5052
2725 3646 4123 4528
2588 3380 3771 4091
2459 3143 3466 3724
2339 2933 3225 3412
2227 2745 2972 3145
2123 2577 2770 2916
2027 2426 2592 2716
1937 2291 2435 2540
1854 2169 2294 2386
1777 2058 2169 2248

320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
720
740
760
780
800
820
840
860
880
900
920
940
960
980
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
738
728
719
709
700
690
681
672
663
654
646
637
629
621
613
605
597
590
582
575
568
561
554
547
540
534
528
521
515
509
503
498
492
486
481
468
455
443
432
421
410
401
391
1214
1184
1155
1126
1099
1073
1048
1024
1000
978
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