短路电流计算（短路电流的简易计算）

介绍了短路电流的简易方法，并给出了简易计算的应用实例。

1. 引言

工业企业供配电系统的安全运行至关重要。当供配电系统发生短路故障时，系统必须能够及时准确地切除故障线路，限制故障范围的进一步扩大。断路器作为切除短路故障的执行元件，其自身动作的安全性不可忽视。

断路器必须具有一定的分断能力，其额定运行短路分断能力不能低于故障线路的短路电流。短路电流的大小无法从实际运行中测量，只能通过计算获得。

而短路电流的计算通常较多采用的是标么电抗法和短路功率法，这两种方法较为复杂，对于一般的电气作业人员不容易完全掌握。因此，在此介绍一种短路电流的简易计算方法。

2. 短路电流的简易计算方法

短路电流的简易计算步骤分为四步：第一步，绘制已知的供配电系统的等效电路图，计算短路点前每一个供电元件的相对电抗值；第二步，计算短路点前总的相对电抗值；第三步，计算短路点的短路容量和短路电流；第四步，计算短路冲击电流。

2.1 相对电抗值的简易计算

2.1.1 系统电抗的简易计算

系统的电抗可以将容量为100MVA时电抗约等于1作为基准。系统电抗与容量成反比，也就是说：当系统容量大于100MVA时，电抗减小；当系统容量小于100MVA时，电抗增大。例如系统容量为200MVA时，电抗可看作0.5；系统容量为50MVA时，电抗可看作2。对于工业企业来说，系统的电抗可认为是0。

2.1.2变压器电抗的简易计算

变压器的电抗与变压器一次侧的电压等级有关，具体如下：

• 对于10kV（含6kV）变压器，用4.5除以容量就约等于它的电抗。例如一台10kV、1000kVA（1.0MVA）的变压器，电抗约为4.5/1.0＝4.5。

• 对于35kV变压器，用7除以容量就约等于它百思特网的电抗。例如一台35kV、4000kVA（4.0MVA）的变压器，电抗约为7/4＝1.75。

• 对于110kV变压器，用10.5除以容量就约等于它的电抗。例如一台110kV、10000kVA（10.0MVA）的变压器，电抗约为10.5/10.0＝1.05。

2.1.3电抗器电抗的简易计算

电抗器电抗，可以用电抗器的相对额定值（％）除以容量后，再乘0.9计算而得。例如一台10kV、500A（0.5kA）、4％的电抗器，其容量为1.73100.5＝8.65MVA，其电抗为4/8.650.9≈0.42。

2.1.4架空线路和电缆电抗的简易计算

架空线百思特网路和电缆的电抗，与电压等级、线路长度有关。具体如下：

• 电压6kV的架空线路，其电抗约等于线路的公里数。例如一条6kv、2km的架空线路的电抗约为2。

• 电压10kV的架空线路，其电抗约等于线路公里数的1/3。例如一条10kV、6km的架空线路的电抗约为2。

• 电压35kV的架空线路，其电抗约等于线路公里数的3％。例如一条35kV、100km的架空线路的电抗约为3。

• 电压110kV的架空线路，其电抗约等于线路公里数的3‰。一条110kV、600km的架空线路的电抗约为1.8。

• 对于不同电压等级电缆线路，其电抗可以先按架空线路计算后，再取其20％即可。例如一条10kV、6km的电缆线路的电抗约为220％＝0.4。

2.2 总的相对电抗值的计算

短路点前所有供电元件的相对电抗值相加（按串并联关系）求和，即为短路点前总的相对电抗值。

2.3 短路容量和短路电流的简易计算

用100除以总的相对电抗值，即为短路点的短路容量。短路点的短路电流与线路的电压等级有关，具体如下：

• 0.4kV线路，用140除以总的相对电抗值约为短路电流。

• 6kV线路，用9.2除以总的相对电抗值约为短路电流。

• 10kV线路，用5.5除以总的相对电抗值约为短路电流。

• 35kV线路，用1.6除以总的相对电抗值约为短路电流。

• 110kV线路，用0.5除以总的相对电抗值约为短路电流。

2.4 短路冲击电流的简易计算

短路冲击电流常用作校验电气设备和母线的重要数据。它包括三相短路冲击电流的最大值和三相短路冲击电流的峰值。

• 三相短路冲击电流的最大值约为短路电流的1.5倍。

• 三相短路冲击电流的峰值约为短路电流的2.5倍。

3. 短路电流的简易计算应用实例

3.1 有一供配电系统如图3.1.1所示，试计算短路点d处的短路电流。

图3.1.1 供配电系统简图

图3.1.2 等效电路图

（1）该供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示。计算各供电元件的相对电抗值，并标于等效电路图中。

• 系统:容量Sxt＝∞，X*1＝0。

• 架空线路: X*2＝503‰＝0.15。

• 变压器：X*3＝X*4＝10.520≈0.53。

• 电抗器：X*5＝4（1.7360.3）0.9≈1.16。

（2） 计算短路点d前总的相对电抗值：

• X*∑＝X*1+ X*2+ X*32+ X*5≈1.58。

（3）计算短路点d处的短路容量和短路电流：

• Sd＝1001.58≈63.29MVA。

• Id＝9.21.58≈5.82kA。

（4）计算短路冲击电流：

• Ich=1.5 Id＝1.55.82＝8.73kA。

• ich＝2.5 Id＝2.55.82＝14.55kA。

采用标么值计算法的计算结果分别为：Sd＝63.2MVA、Id＝5.8kA、Ich＝8.8kA、ich＝14.8kA。以上的简易计算结果与之较为接近。

3.2 某单位的供配电系统如图3.2.1所示。试分别计算短路点d1、d2、d3处的短路电流。

图3.2.1 供配电系统简图

图3.2.2 等效电路图

（1） 该供配电系统的等效电路图如图3.1.2所示。计算各供电元件的相对电抗值，并标于等效电路图中。

• 系统:容量Sxt＝∞，X*1＝0。

• 架空线路：X*2＝103℅＝0.3。

• 变压器：X*3＝74＝1.75、X*5＝4.51＝4.5、X*7＝4.51.25＝3.6。

• 电缆：X*4＝X*6＝1320℅≈0.07。

（2） 、（3）、（4）、（5）短路点d1、d2、d3处总的相对电抗值、短路容量、短路电流和短路冲击电流的计算分别如下表：

采用标么值计算法计算的结果如何，读者可以计算并与之进行比较。

4. 结束语

在选择供配电系统的电气元件时，应根据短路电流来校验它在短路状态下的稳定性。同时，在设计继电保护装置及选择限制短路电流的电抗器时，也要进行短路电流的计算。了解和掌握短路电流的简易计算方法，可以达到事半功倍的效果，对于每一百思特网位电气作业人员的实际工作也具有非常重要的指导作用。