【高壓設計】 - 高壓電網故障電流計算（二）之計算方法及假設 - Fault Level Calculation for HV System (Part 2) - Assumption & Method

計算高壓故障電流時，一般有以下假設：

• 短路前三相系統是正常運行情况下的接線方式，不考慮僅在切换過程中短時出現的接線方式；
• 若電阻值少於電抗值的三份之一在多數情況下可忽略
• 電容可忽略；
• 機械的電抗可視作常數；
• 發電電壓可假設為常數，並聯電容器可忽略；
• 滙流排的阻抗、開關掣和電流互感器可忽略；
• 短路電流波形假設是正弦波；
• 短途輸電電纜的電阻可以忽略；（遠距離不可忽略）
• 短路位置的阻抗可忽略；
• 在短路持續時間內，短路相數不變。

計算故障電流的方法：

1. 對於低壓（220/380V）:一般采用實際單位制；
2. 對於高壓（主要是針對有變壓器或者不同電壓等級的網絡）：一般采用標麽制；

高壓電網故障電流計算步驟及方法如下：

1. 用單線圖記下電纜，發電機和變壓器等設備的參數。

2. 選擇標麼制基值，轉換實際值為標麽值，100 MVA。

3. 用以下公式計算電纜，發電機和變壓器的電抗（或阻抗）的標麼值

4. 確認故障的種類，位置，及路径。

5. 把計算得的標麼值放在單線圖上。

6. 從故障位置角度計算網路的等效電抗。

7. 用以下公式計算故障點的故障MVA。

8. 用以下公式計算故障電流。

舉例説明：

計算下圖故障位置的故障電流：

根據所提供的信息計算等效電抗並簡化電路，由於ACB常開，右側電路與fault無關，可以直接省略。

選擇MVA Base = 100 MVA。

高壓電網的電抗標麽值 = MVA Base / 電網 2000 MVA = 0.05 p.u.

132kV/11KV變壓器等效電抗標麽值 = 5% x 100 / 50 = 0.10 p.u.

11kV/380V變壓器等效電抗標麽值 = 4% x 100 / 2 = 2.00 p.u.  （Tx 3并不在fault path上， 故無用）

Genset等效電抗標麽值 = 2% x 100 / 2 = 1.00 p.u.

Motor等效電抗標麽值 = 2% x 100 / 1.5 = 1.33 p.u.

Other Load 1等效電抗標麽值 = 100 / 0.5  = 200 p.u.

Other Load 2等效電抗標麽值 = 100 / 2  = 50 p.u. （Load 2并不在fault path上， 故亦都無用）

進一步簡化電路，由於Load 1 也不在fault path上，進一步刪除Load 1。

合并等效電抗，Genset和Motor的電抗為并聯計算，進一步得到：

Z2, Z3, Z4串聯直接相加計算，進一步簡化得到：

最後一步等效電阻為并聯，因此最終縂等效電抗標麽值 (Equivalent Impedance)：0.45 p.u.

該位置的故障大小為：100 MVA / 0.45 = 221.51 MVA， 故障電流為：336.55 kVA

具體計算式如下（點擊可以放大）：

上面的應用例子只涉及到了變壓器，發電機等設備的等效電抗，而沒有計算高壓電纜的電抗。在實際應用中高壓電纜的電抗往往很小，對故障的計算影響甚小。但如果涉及到精確的保護器件的故障計算，電纜的阻抗也要考慮進去。