实用低压短路电流计算方法

知识点：短路电流

一、短路原因及危害

短路是电力系统中常见的故障之一，它是指供配电系统中相导体之间或者相导体与大地之间不通过负载阻抗而直接电气连接所产生的。产生短路电流的主要原因有绝缘老化或者机械损伤；雷击或高电位浸入；误操作；动、植物造成的短路等。发生短路时会产生很大的短路电流，短路电流会产生很大的电动力和很高的温度，也就是短路的电动效应和热效应，可能会造成电路及电气装置的损坏；短路将系统电压骤减，越靠近短路点电压越低，严重影响设备正常运行；还有发生短路后保护装置动作，从而造成停电事故，越靠近电源造成停电范围越大；对于电子信息设备可能会造成电磁干扰。短路电流可以分为：三相短路，两相短路，单相短路。两相短路分为相间短路和两相接地短路。单相短路可以分为相对地短路和相对中性线短路。一般三相短路电流值最大，单相短路电流值最小。

二、计算短路电流的意义

1  选择电器。《低压配电设计规范》GB 50054—2011第3.1.1的5和6条关于选择低压电器需要考虑短路电流的有关规定如下：

电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求；

用于断开短路电流的电器应满足短路条件下的接通能力和分断能力。

2  选择导体。《低压配电设计规范》GB 50054—2011第3.2.2的3条关于选择电缆需要考虑短路电流的有关规定如下：

导体应满足动稳定与热稳定的要求；

3  断路器灵敏度校验。《低压配电设计规范》GB 50054—2011第6.2.4条关于低压断路器灵敏度校验有关规定如下：

当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。

4  根据 IEC60364-434.2 和IEC60364-533.2 条文中的规定，必须计算在回路首端的预期最大短路电流和回路末端的预期最小短路电流。

5  预期最大短路电流用在：断路器的分断能力；电器的接通能力；电气线路和开关装置的热稳定性和动稳定性。

6  预期最小短路电流主要用在：断路器脱扣器和熔断器灵敏度校验。

三、实用低压短路电流计算

低压系统的短路计算，应计入短路电路各元件的有效电阻，但短路点的电弧电阻、导线连接点、开关设备和电器的接触电阻可忽略不计。低压短路电流的计算宜采用有名值法。

1  配电变压器低压侧出口短路电流计算

配电变压器低压侧出口短路电流计算公式可以按照19DX101-1《建筑电气常用数据》15-3页，如下所示。

上面公式可用于主配电柜三相短路电流计算，用于校验主配电柜中断路器在短路条件下的分断能力和接通能力，用于校验主配电柜中母排的热稳定性和动稳定性。

比如三相电力变压器S=2000KVA,10/0.4KV，变压器阻抗电压Uk=6%，计算变压器二次侧预期三相短路电流。

根据上面公式可得Ik=144.34×2000/1000/6=48.14kA。

2  低压电力电缆末端短路电流计算

上述来自9DX101-1《建筑电气常用数据》15-5页。还可以用下面方法计算出低压线路末端短路电流。当不掌握电源参数时，可以根据回路首端已知的短路电流，计算回路末端的短路电流。

如下图所示主接线图，变电所母线预期三相短路电流为50kA，出线电缆为铜芯交联电缆，截面185mm2，长度50m，请估算下级配电柜预期三相短路电流值？

通过查《工业与民用供配电设计手册》（第四版）表9.4-19，可以计算出AB段电缆回路阻抗越为0.007欧姆。

代入上述公式可得Ik=50×220/（220+0.007×50000）=19.3kA

四、总结

1  短路电流计算按照金属性短路进行计算，一般情况下，三相短路电流最大，单相接地短路电流最小。

2  低压系统短路电流计算易按照有名值法。

3  预期最大短路电流可用于校验电气设备的热稳定性、动稳定性、分断能力和耐受能力，校验导体的热稳定性、动稳定性等；预期最小短路电流可用于短路保护设备灵敏度校验。

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