基于ETAP软件的低压电网短路电流计算

郑晓伟



基于ETAP软件的低压电网短路电流计算

郑晓伟

（中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266000）

针对低压电网短路电流计算问题，通过实例介绍了短路电流计算的过程和方法，并应用ETAP软件进行了仿真分析，对比分析计算结果。基于ETAP软件完成短路电流计算，具有速度快、结果准确等优点，为设计工作提供了便利。

电气工程设计；低压电网；短路电流；ETAP软件

1 短路电流计算的基本概念

短路电流计算是电力系统设计过程中必须进行的计算分析工作。计算得到的最大短路电流值，用以校验电气设备的动稳定性、热稳定及分段能力，整定继电保护装置；计算得到的最小短路电流值，用于选择熔断器、设定保护定值或作为校验继电保护装置灵敏系数和校验电动机起动的依据。

在实际设计过程中，计算短路电流工作量大，还往往遇到配电方案反复调整和负荷容量多次变化等情况，设计人员需要多次计算，费时费力，一个参数的变化可能就要重新计算。设计人员通过软件计算便可有效解决这一问题。ETAP软件作为电气设计专业软件，可以进行潮流分析、短路分析、电动机起动分析、电力系统暂态稳定分析、继电保护分析、接地网分析等，具有建模快捷方便、参数设置合理、计算分析能力强大等优点。本文仅以实用短路电流计算为例，分析ETAP软件的应用。

2 短路电流计算过程

2.1 电路元件阻抗计算

在计算低压网络短路电流时，变压器高压侧系统阻抗需要计入。变压器高压侧系统阻抗可按下式计算：

如果无电阻s和s的确切值，可按下式计算：

s=0.1s，s=0.995s. （2）

2.2 计算短路电流

低压网络三相短路电流计算电路如图1所示。

三相起始短路电流交流分量有效值按下式计算：

k=s+T+m+L，k=s+T+m+L.（4）

式（3）（4）中：k，k，k为短路电路总电阻、总电抗、总阻抗；s，s为变压器高压侧系统的电阻、电抗（归算到400 V侧）；T，T为变压器的电阻、电抗；m，m为变压器低压侧母线段的电阻、电抗；L，L为配电线路的电阻、电抗。

图1 低压网络三相短路电流计算电路

单相短路电流可按下式计算：

式（5）中：php，php，php分别为短路电路的相保电阻、相保电抗、相保阻抗。

在实际设计过程中，可以通过列写短路电流计算表，清楚方便地计算出低压电网三相和单相短路电流。

2.3 工程实例

利用ETAP软件进行电力系统辅助设计时，需要建立对象的模型。ETAP软件提供了丰富的电力系统仿真元件，包括发电机、变压器、电力线路、等效负荷、继电器等，建模时只需拖动相应元件即可完成建模，方便快捷。以上述低压网络短路电流计算电路为例，搭建的ETAP仿真模型如图3所示。

图2 低压网络短路电流计算电路

表1 低压三相和单相短路电流计算表

序号电路元件短路点元件阻抗/mΩ短路点阻抗/mΩ三相短路电流/kA单相短路电流/kA短路冲击系数短路冲击电流短路全电流最大有效值 RXRphpXphpZkZphpI＂IdKpipIp 1系统S 0.080.800.050.53 2变压器 1.657.001.657.00 3母线m 0.140.850.391.85 41+2+3k11.878.652.099.388.859.6125.9922.894.631.512.14 I＂1.23I＂ 5线路L1 0.100.340.340.79 64+5k21.978.992.4310.179.2010.4625.0021.034.561.502.12 I＂1.22 I＂ 7线路L2 3.0010.2010.1423.64 86+7k34.9719.1912.5733.8119.8236.0711.606.103.861.442.04 I＂1.18 I＂ 9线路L3 5.750.9025.892.20 108+9k410.7220.0938.4636.0122.7752.6910.104.181.871.191.68 I＂1.04 I＂ 11线路L4 2.400.769.771.61 124+11k54.179.4111.8610.9910.2916.1722.3513.612.261.251.77 I＂1.06 I＂

图3 ETAP仿真模型

模型搭建完毕后，需要录入将要执行的分析所需要的数据，双击模型的元件图标，打开元件编辑器，即可录入相关参数。ETAP提供了强大的短路电流计算分析功能，其计算方法依据IEC标准，只需点击“模式”工具栏中的“短路分析”按钮，即进入短路分析环境，设置短路点，点击右侧分析工具栏内的“起动三相短路电流计算”按钮，即可进行短路分析。仿真结果在模型上直观显示，如图4所示，也可以以输出报告的形式给出。

从ETAP软件的计算结果看，其值偏大，主要受电动机反馈电流、截取精度和温度对电缆阻抗的影响，总体看来，其值偏差不大，可以忽略。利用ETAP软件进行短路电流计算，可以方便地设置不同短路点和修改元件参数，快速得到短路电流数据，为整定继电保护装置提供了基础。

图4 ETAP仿真结果

3 总结

结合实例介绍了低压电网短路电流的计算方法，并通过ETAP软件仿真分析短路电流。可以看出，利用短路电流计算表格，可以步骤清晰地计算出短路电流；运用ETAP软件进行计算时，计算速度快，结果准确，方便修改参数。在实际设计过程中，设计人员可根据项目需要，合理选择短路电流计算方法。

［1］中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册［M］.第3版.北京：中国电力出版社，2005.

［2］朱慧.ETAP仿真软件在化工企业电力系统设计中的应用［J］.化工自动化及仪表，2014，9（41）：1073-1076.

［3］董东来，陆军.基于ETAP软件的电力系统短路电流计算及其在大型油库配电系统中的应用［J］.新型工业化，2014（1）：102-106.

2095－6835（2019）07－0052－02

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.052

郑晓伟（1983—），男，本科，中级工程师，从事石油化工电气设计方面的工作。

〔编辑：张思楠〕