探析供電系統(tǒng)短路電流計(jì)算的技術(shù)探討

錢(qián)三朝

摘 要：短路電流計(jì)算是供電系統(tǒng)管理中的一個(gè)很重要的參數(shù)，它是開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)裝置的選型、整定計(jì)算、校驗(yàn)的重依據(jù)，短路電流計(jì)算的影響因素和參數(shù)也很多，在計(jì)算過(guò)程中要充分考慮供電系統(tǒng)的實(shí)際情況，以確保計(jì)算數(shù)據(jù)適合實(shí)際需要。

關(guān)鍵詞：供電;系統(tǒng);短路電流;計(jì)算;探討

1 引言

短路是供電系統(tǒng)中出現(xiàn)頻率較高的危害大的故障之一，短路是因?yàn)殡姎庠O(shè)備（供配電設(shè)備、線路等）載流部分的絕緣損壞造成相與相或相與地（中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）的電氣短接導(dǎo)致的非正常工作狀態(tài)。這種非常正常工作狀態(tài)雖然短暫但它對(duì)供電系統(tǒng)的危害卻是無(wú)法估量的。人們?yōu)榱讼拗贫搪饭收蠈?duì)供電系統(tǒng)、安全生產(chǎn)造成的危害和縮小故障影響范圍，在供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，必須對(duì)系統(tǒng)內(nèi)短路電流進(jìn)行有效的計(jì)算以解決系統(tǒng)在非正常工作狀態(tài)下電氣設(shè)備、導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度問(wèn)題，解決系統(tǒng)保護(hù)裝置靈敏性可靠性問(wèn)題，以及為供電系統(tǒng)制定合理的主結(jié)線方案和運(yùn)行方式提供可靠的技術(shù)支持，充分確保供電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。本文著重用戶端（企業(yè)）的短路電流計(jì)算做的一些技術(shù)探討。

2 短路電流計(jì)算中常見(jiàn)問(wèn)題探討

2.1 關(guān)于短路計(jì)算的基本假設(shè)問(wèn)題

短路狀態(tài)下的物理過(guò)程受多種因素影響是非常復(fù)雜的，我們有必要做一些基本的工程假設(shè)和簡(jiǎn)化分析，以滿足工程計(jì)算要求，達(dá)到計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況差距最小。在企業(yè)的用電管理中往往忽視這一基本前提，所以在計(jì)算短電流前我們要根據(jù)企業(yè)用電的性質(zhì)、負(fù)荷類型、設(shè)備情況等進(jìn)行基本的分析，對(duì)一些必要的設(shè)備參數(shù)給予保留，如系統(tǒng)中的磁路飽和、磁滯現(xiàn)象以及設(shè)備的電阻、過(guò)渡電阻（在某些特定繼電保護(hù)計(jì)算需要此類參數(shù)）等參數(shù)，或要根據(jù)行業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)注意系統(tǒng)參數(shù)的適用條件，做到具體問(wèn)題具體分析，而不能一概而論。

2.2 供電系統(tǒng)電源容量選擇問(wèn)題

我們知道供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，供電系統(tǒng)由原來(lái)的工作狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的突變過(guò)程（暫態(tài)）進(jìn)入到短路的穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程（穩(wěn)態(tài)）如下圖所示，暫態(tài)過(guò)程很短但它對(duì)供電系統(tǒng)有著很大的影響，而且與供電系統(tǒng)的電源容量有著密切的關(guān)系。

一般情況下如果供電電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的10%，通常認(rèn)為為無(wú)限大容量電源系統(tǒng)，說(shuō)明電源的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供給短路點(diǎn)的短路容量，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)我們認(rèn)為電源的電壓是恒定不變的。反之是有限容量電源，即當(dāng)電源容量較小或短路地點(diǎn)離電源較近，會(huì)因?yàn)槎搪伏c(diǎn)回路總阻抗較小，短路電流會(huì)影響到供電電源端電壓的變化，短路電流的非周期分量、周期分量大幅衰減。

2.3 供電系統(tǒng)運(yùn)行方式確定

供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式直接影響著短路電流計(jì)算的大小，這是我們?cè)谟?jì)算短路電流時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行選擇計(jì)算。供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式有最大短路電流運(yùn)行方式和最小短路電流運(yùn)行方式。

最大運(yùn)行方式是指短路點(diǎn)至供電電源回路總阻抗最小，計(jì)算短路電流最大，一般情況下出現(xiàn)在重要負(fù)荷用戶的供電系統(tǒng)，如煤礦、鋼鐵、化工等行業(yè)的雙回路（多回路）并列運(yùn)行、變壓器（高壓電動(dòng)機(jī)）并列運(yùn)行情況，在最大運(yùn)行方式下計(jì)算出的短路電流主要用于校驗(yàn)供電系統(tǒng)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性及極限分?jǐn)嗄芰Α３３Ｔ谟脩舳嗽谙到y(tǒng)內(nèi)做設(shè)備選型時(shí)，對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜斷路器的額定開(kāi)斷能力（額定對(duì)稱短路電流）的選型、校驗(yàn)有著重要作用，若選型過(guò)大會(huì)造成不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，過(guò)小則會(huì)出現(xiàn)無(wú)法遮斷短路電流造成越級(jí)跳閘現(xiàn)象，甚至損壞開(kāi)關(guān)柜。

最小運(yùn)行方式是指短路點(diǎn)至供電電源回路總阻抗最大，計(jì)算短路電流最小，在企業(yè)供電系統(tǒng)為單列運(yùn)行方式，在此運(yùn)行方式計(jì)算的短路電流主要用于校驗(yàn)保護(hù)裝置運(yùn)行的靈敏性、可靠性。

2.4 短路電流計(jì)算方法的選擇

常見(jiàn)的計(jì)算方法有：有名制法、圖表法、標(biāo)么制法、短路功率法、短路電流潮流計(jì)算法等等。計(jì)算方法各有特點(diǎn)和使用條件，有名制計(jì)算方法主要用于1000V以下的低壓供電，短路功率法適用于無(wú)限容量高壓供電系統(tǒng)，標(biāo)么制計(jì)算方法則適用用于高、低壓供電系統(tǒng)，圖表法適于企業(yè)電源、變壓器固定而終端負(fù)荷變動(dòng)頻繁的供電管理，通過(guò)技術(shù)手冊(cè)圖表能快速查找、計(jì)算短路電流，以校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏性。在企業(yè)用電管理中常常采用計(jì)算較簡(jiǎn)便的標(biāo)么值法，它用于企業(yè)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（如煤礦的工作面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、局部工作區(qū)域供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等），而對(duì)于終端負(fù)荷變化時(shí)，造成保護(hù)整定調(diào)整、校驗(yàn)，圖表法就能滿足需要。

標(biāo)么值計(jì)算方法的計(jì)算過(guò)程首先要根據(jù)企業(yè)實(shí)際用電情況，確定供電系統(tǒng)的（最大或最小運(yùn)行方式），畫(huà)出兩種運(yùn)行方式下的簡(jiǎn)圖（短路計(jì)算接線圖）;第二步選定基準(zhǔn)值，在不同電壓等級(jí)的系統(tǒng)中，必須把不同等級(jí)的各個(gè)元件參數(shù)折算到同一電壓下，由此計(jì)算出短路回路中各個(gè)元件的標(biāo)么電抗，然后再畫(huà)出它們的等值電路圖，即可計(jì)算出需要的短路電流值。

2.5 大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響

如果企業(yè)有大容量電動(dòng)機(jī)，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，由于供電系統(tǒng)電壓下降使正在運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，也會(huì)向短路點(diǎn)饋送能量，短路電流的瞬間沖擊對(duì)供電系統(tǒng)造成影響，對(duì)供電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、保護(hù)裝置有著一定的考驗(yàn)，如果企業(yè)供電系統(tǒng)內(nèi)高壓電動(dòng)機(jī)容量大、數(shù)量多、同時(shí)系數(shù)大，就需要計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)的短路沖擊值，以降低對(duì)系統(tǒng)設(shè)備及保護(hù)裝置的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

企業(yè)的用電管理是一個(gè)系統(tǒng)化的工作，短路電流的計(jì)算只是其中的一個(gè)參數(shù)，但這個(gè)參數(shù)具有很重要的意義，計(jì)算短路電流對(duì)設(shè)備選型、保護(hù)整定有著決定性的作用。短路電流的計(jì)算受到很多因素的影響，我們要在日常管理中充分了解企業(yè)的供電系統(tǒng)和用電設(shè)備情況，才能保證計(jì)算短路電流指導(dǎo)企業(yè)的安全生產(chǎn)需要。