• 科技经济导刊
当前位置: 首页> 期刊动态
相关论文

10/0.4kV 变压器低压侧三相短路电流的计算思考

2018/7/17 10:49:40      点击:


    [摘要]通过分析有名值法的计算过程,通过实例校验,推导出10/0.4kV变压器低压侧三相短路电流的计算公式,指出此电流大小与变压器的接线方式无关,与变压器阻抗电压大小有关,在高压侧部分相关信息不容易获得的情况下,低压侧的三相短路电流可以通过二次侧额定电流与变压器短路电压计算。

    [关键词]三相短路电流;计算公式;变压器;短路电压

    正文:摘自科技经济导刊杂志,知网收录。

    [abstract] through the analysis of the calculation process of famous value method, through example validation, deduce the 10/0.4 kV transformer low voltage side of three-phase short-circuit current calculation formula and points out that the current size has nothing to do with the connection mode of the transformer, and the size of the transformer impedance voltage, some relevant information on the high side are not easy to obtain, under the condition of low voltage side of the three-phase short-circuit current by secondary side rated current and voltage transformer short-circuit calculation.
    [key words] three-phase short circuit current; Formula of calculation; Transformer; Short circuit voltage
    10/0.4kV变压器低压侧三相短路电流,其动稳定与热稳定是导体应该满足的基本要求,即只有计算出低压侧三相短路电流,才能校验所选择的母线、保护电器等。目前相关资料主要是采用标幺值法或有名值法介绍低压侧短路电流的计算方法,但实际上常因为种种原因,比如部分相关资料的欠缺等,很难采用有名值法或标幺值法计算短路电流,从而导致了不能合理的选择相关导体和保护设备。本文主要通过分析有名值法的计算过程,研讨出一种近似低压侧三相短路电流的计算方法。利用本方法即可简便有效的计算出低压侧三相短路电流值,缩短了计算时间,提高了研究效率。
    1基本属性及短路点
    单相对地短路,两相短路,三相短路和两相对地短路是三相系统中发生的四种基本类型的短路。其中,除三相短路时,三相回路依旧对称,因而又称对称短路外,其余三类均属不对称短路。电力系统在运行中,相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(即短路)。产生最严重三相短路电流的条件是:短路前电路空载或cosφ=1;短路回路纯电感,即φ=90;短路瞬间电压为零,t=0时a=0°或180°。接地线的品质主要由高压三相短路接地线对地电阻的要求决定,按照一般电力行业DL-T879-2004技术规定要求,每个截面积的接地线对地电阻不大于下列数值:接线鼻之间测量直流电阻,对于16mm2,25mm2,35mm2,50mm2,70mm2,95mm2,120mm2的各种截面,平均每米的电阻值应分别小于1.24mΩ,0.79mΩ,0.56mΩ,0.40mΩ,0.28mΩ,0.21mΩ,0.16mΩ。不斟酌负荷电流和负荷的影响,不斟酌线路充电电容和并联抵偿,节点电压取1.0,发机电空载。IEC尺度和ANSI尺度是短路电流计较的主要尺度,中国采用的是IEC尺度。标幺制和欧姆法是三相短路电流最常用的两种计算方法。标幺制法适用于多个电压等级的供电系统,而最基本的短路计算方法是欧姆法,适用于两个及两个以下电压等级的标供电系统。所谓标幺制法,就是把各个物理量均用标幺制来表示的一种相对单位制,标幺制电路计算中各物理量和参数均以其有名值与基准值的比值表示的无量纲体制。例如物理量A,有其相应基准值AB,则A的标幺值A*=A/AB。在电力系统分析与计算中,采用标幺制,便于直观和迅速地判断状态变量的正确性和系统元件的参数,而且计算过程也得到大量简化。总之,标幺值法是把各个电压等级的阻抗按统一标准比对得出一个虚拟的值,短路计算后,在按电压等级分别计算;欧姆法就是用元件的实际工作的阻抗计算短路电流,再按照变压器变比逐级折算;系统大,电压等级多,选择标幺值比较方便;系统小,选用欧姆法比较简便,两种方法的选择需要根据情况而定。
    2三相短路电流的计算方法
    通常,短路电流计算的经典方法为:取变比为1.0,取节点电压为1.0,不考虑负荷电流和负荷的影响,同样也不考虑线路充电电容并联补偿。一般情况下,三相短路电流最大,在短路点靠近中性点接地的变压器情况下,单相短路电流很有可能大于三相短路电流,而在发动机附近时,三相短路电流也可能大于两相短路电流。首先计算各电源到短路点的转移电抗即用在某基准容量为基准值下的标幺值表示,然后换算成各电源容量为基准值的计算电抗,各电源容量除以各计算电抗,即为各电源在短路点的短路电流。变压器低压侧三相短路电流(周期分量有效值)可以通过以下式计算:I3=1/0.693[(1/Ss)+(10Ud%/St)+(L/L03)]KA其中,St—变压器容量,kVA;Ss—变压器高压侧系统短路容量,MVA;Ud%—变压器阻抗电压百分值;L—变压器低压侧母排的长度,m;L03一变压器低压侧母排三相短路电流长度,kAm。最大运行方式下,变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流计算方法:如果是粗算的话(不考虑高压系统阻抗Zs),则低压三相短路电流I3=In/Uk;然后可以根据变压器变比折算到高压侧,即I3'=I3*Un2/Un1。其中Un1、Un2分别为变压器原边、次边额定电压,I3'为高压侧电流,I3为低压侧电流,Uk为变压器短路阻抗百分比。若考虑高压系统阻抗的话,需要先把各回路阻抗计算出来,如高压系统阻抗Zs、变压器阻抗Zt,然后再进行计算。计算变压器低压侧出口短路时,高压侧为无限大系统,低压侧出口发生三相金属性短路时,短路电流最大。三相短路电流计算可总结为:先计算各电源到短路点的转移电抗(在某基准容量为基准值下的标幺值表示);换算成各电源容量为基准值的计算电抗;各电源容量除以各计算电抗,即为各电源在短路点的短路电流;上述各短路电流相加,即为总的短路电流(次暂态值)。
    3计算举例
    例1Ss=100MVASt=1000kVA低压侧母线为LMY-3*(125*10)+80*8,Ud%=6,求I3。I3=1/0.693[(1/Ss)+(10Ud%/St)+(L/L03)]KA=1/0.693[(1/100)+(10×6/1000)+(5/1343)]=19.14kA由例1的结果表明,I3的值随着变压器阻抗电压Ud%的增大而减小。例2某三相电力变压器的额定容量为SN=500kV.A,一、二次侧额定线电压分别为10kV和6.3kV,采用Yd连结,试求一、二次侧额定电流的大小。解:三相变压器的额定容量与额定线电压和额定线电流之间的关系是:SN=√3U1NI1N或SN=√3U2NI2N因此:一次侧的额定电流为:I1N=SN/√3U1N=500*103/√3*10*103=288.7(A)二次侧的额定电流为:I2N=SN/√3U2N=500×103/√3*6.3*103=458.2(A)例31600kVA的变压器它出口端的三相短路时的电流是多少?变压器低压侧最大短路电流与变压器的阻抗电压(Uk%)有直接关系,Id=In/Uk%因为Se=1600kVA,Uk%=5%,低压侧In=1600/(0.4*1.732)=2309.5A,Id=2309.5/0.05=46190A=46.2kA反映到高压侧:In=1600/(10*1.732)=92.4A,Id=In/Uk%=92.4/0.05=1848A4结语通过对变压器低压侧三相短路电流的计算研究分析,得出电阻对短路电流的影响不是主要的,变压器的短路阻抗和线路的电抗才是主要因素。温度对短路电流的影响同样也是十分微小,其他参数本来也有误差,实际计算短路电流是很粗糙的温度对电阻的影响不是很大。电力系统在最小运行方式下的短路电流为三相短路电流的最小值,在最大运行方式下的短路电流为最大值。综上所述,该公式的应用促使我们在多个领域提前作出相应的预防措施,我们可以根据该公式预算出该点短路电流的大小从而选取不同的断路器,因为不同容量的断路器断开电流的能力不同,这是最常见也是该公式最大的应用了。
    【参考文献】
    [1]冯国东.变压器低压侧小区差动保护的思考[J].电力系统保护与控制,2016,44(10):79-83.
    [2]刘宏宇.一起主变压器低压侧故障的分析与对策研究[J].工程技术:全文版,2017,3(3):00219-00219.

    [3]周国伟,刘海.三相电源法进行变压器短路承受能力试验的研究[J].变压器,2017,54(3):49-55.

    本刊收录文章参考:我国互联网金融风险与防范对策研究

Copyright 2015

中国学术期刊杂志社官方网站)