基于ETAP軟件的低壓電網短路電流計算

鄭曉偉

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基于ETAP軟件的低壓電網短路電流計算

鄭曉偉

（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266000）

針對低壓電網短路電流計算問題，通過實例介紹了短路電流計算的過程和方法，并應用ETAP軟件進行了仿真分析，對比分析計算結果。基于ETAP軟件完成短路電流計算，具有速度快、結果準確等優(yōu)點，為設計工作提供了便利。

電氣工程設計；低壓電網；短路電流；ETAP軟件

1 短路電流計算的基本概念

短路電流計算是電力系統設計過程中必須進行的計算分析工作。計算得到的最大短路電流值，用以校驗電氣設備的動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定及分段能力，整定繼電保護裝置；計算得到的最小短路電流值，用于選擇熔斷器、設定保護定值或作為校驗繼電保護裝置靈敏系數和校驗電動機起動的依據。

在實際設計過程中，計算短路電流工作量大，還往往遇到配電方案反復調整和負荷容量多次變化等情況，設計人員需要多次計算，費時費力，一個參數的變化可能就要重新計算。設計人員通過軟件計算便可有效解決這一問題。ETAP軟件作為電氣設計專業(yè)軟件，可以進行潮流分析、短路分析、電動機起動分析、電力系統暫態(tài)穩(wěn)定分析、繼電保護分析、接地網分析等，具有建模快捷方便、參數設置合理、計算分析能力強大等優(yōu)點。本文僅以實用短路電流計算為例，分析ETAP軟件的應用。

2 短路電流計算過程

2.1 電路元件阻抗計算

在計算低壓網絡短路電流時，變壓器高壓側系統阻抗需要計入。變壓器高壓側系統阻抗可按下式計算：

如果無電阻s和s的確切值，可按下式計算：

s=0.1s，s=0.995s. （2）

2.2 計算短路電流

低壓網絡三相短路電流計算電路如圖1所示。

三相起始短路電流交流分量有效值按下式計算：

k=s+T+m+L，k=s+T+m+L.（4）

式（3）（4）中：k，k，k為短路電路總電阻、總電抗、總阻抗；s，s為變壓器高壓側系統的電阻、電抗（歸算到400 V側）；T，T為變壓器的電阻、電抗；m，m為變壓器低壓側母線段的電阻、電抗；L，L為配電線路的電阻、電抗。

圖1 低壓網絡三相短路電流計算電路

單相短路電流可按下式計算：

式（5）中：php，php，php分別為短路電路的相保電阻、相保電抗、相保阻抗。

在實際設計過程中，可以通過列寫短路電流計算表，清楚方便地計算出低壓電網三相和單相短路電流。

2.3 工程實例

利用ETAP軟件進行電力系統輔助設計時，需要建立對象的模型。ETAP軟件提供了豐富的電力系統仿真元件，包括發(fā)電機、變壓器、電力線路、等效負荷、繼電器等，建模時只需拖動相應元件即可完成建模，方便快捷。以上述低壓網絡短路電流計算電路為例，搭建的ETAP仿真模型如圖3所示。

圖2 低壓網絡短路電流計算電路

表1 低壓三相和單相短路電流計算表

序號電路元件短路點元件阻抗/mΩ短路點阻抗/mΩ三相短路電流/kA單相短路電流/kA短路沖擊系數短路沖擊電流短路全電流最大有效值 RXRphpXphpZkZphpI＂IdKpipIp 1系統S 0.080.800.050.53 2變壓器 1.657.001.657.00 3母線m 0.140.850.391.85 41+2+3k11.878.652.099.388.859.6125.9922.894.631.512.14 I＂1.23I＂ 5線路L1 0.100.340.340.79 64+5k21.978.992.4310.179.2010.4625.0021.034.561.502.12 I＂1.22 I＂ 7線路L2 3.0010.2010.1423.64 86+7k34.9719.1912.5733.8119.8236.0711.606.103.861.442.04 I＂1.18 I＂ 9線路L3 5.750.9025.892.20 108+9k410.7220.0938.4636.0122.7752.6910.104.181.871.191.68 I＂1.04 I＂ 11線路L4 2.400.769.771.61 124+11k54.179.4111.8610.9910.2916.1722.3513.612.261.251.77 I＂1.06 I＂

圖3 ETAP仿真模型

模型搭建完畢后，需要錄入將要執(zhí)行的分析所需要的數據，雙擊模型的元件圖標，打開元件編輯器，即可錄入相關參數。ETAP提供了強大的短路電流計算分析功能，其計算方法依據IEC標準，只需點擊“模式”工具欄中的“短路分析”按鈕，即進入短路分析環(huán)境，設置短路點，點擊右側分析工具欄內的“起動三相短路電流計算”按鈕，即可進行短路分析。仿真結果在模型上直觀顯示，如圖4所示，也可以以輸出報告的形式給出。

從ETAP軟件的計算結果看，其值偏大，主要受電動機反饋電流、截取精度和溫度對電纜阻抗的影響，總體看來，其值偏差不大，可以忽略。利用ETAP軟件進行短路電流計算，可以方便地設置不同短路點和修改元件參數，快速得到短路電流數據，為整定繼電保護裝置提供了基礎。

圖4 ETAP仿真結果

3 總結

結合實例介紹了低壓電網短路電流的計算方法，并通過ETAP軟件仿真分析短路電流。可以看出，利用短路電流計算表格，可以步驟清晰地計算出短路電流；運用ETAP軟件進行計算時，計算速度快，結果準確，方便修改參數。在實際設計過程中，設計人員可根據項目需要，合理選擇短路電流計算方法。

［1］中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院.工業(yè)與民用配電設計手冊［M］.第3版.北京：中國電力出版社，2005.

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2095－6835（2019）07－0052－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.052

鄭曉偉（1983—），男，本科，中級工程師，從事石油化工電氣設計方面的工作。

〔編輯：張思楠〕