干货!3分钟教你如何简便计算出来变压器的短路电流

电气设计狄老师 2024-03-07 10:04:53

短路电流是指在电力系统中,由于某种原因(如设备故障、人为误操作等)导致两条或多条线路之间发生不正常连接,从而形成的异常大电流。短路电流的大小取决于系统的电压、电阻、电感等因素。对于变压器而言,短路电流的大小会直接影响到变压器的热稳定和动稳定性能。在电力系统中,变压器的短路电流是一个非常重要的参数。它关系到变压器的安全运行,以及整个电力系统的稳定性。那么,如何简便地计算变压器的短路电流呢?本文将为你详细解析。

▌01 什么是变压器的短路电流?

当变压器两侧短路时,由于短路电阻几乎为零,电路中会瞬间产生极大的电流,称为变压器短路电流。短路电流的大小与变压器的额定容量、电压等参数有关。短路电流是变压器运行中的一种异常情况,也是变压器保护工作中需要关注的重要参数之一。

变压器的短路电流与电压、变压器参数以及短路位置等因素密切相关。一般来说,短路电流与电压成反比,即电压越高,短路电流越小;而与变压器的额定容量和阻抗有关,变压器容量越大,短路电流越大;同时,短路电流还与短路位置有关,短路位置越接近变压器高压侧,短路电流越大。

▌02 变压器的短路电流如何简便计算?

变压器的二次侧发生短路时,其短路电流如何简便计算呢,可以通过以下公式计算:

Isc2=I2N / uK

Isc2---变压器二次侧短路电流值;

I2N---变压器二次侧额定电流值;

uK---变压器的短路阻抗。

这么简单的公式就可以求出来了?那么我们来看一下这个公式是如何得来的,首先我们要了解一下变压器的短路试验。

1、变压器的短路试验

变压器的短路试验时,把二次绕组短路,一次绕组上加一可调的低电压,调节该电压值,使得一次侧和二次侧的电流达到额定电流值时,记下一次侧所加的电压值U1K,短路试验接线示意图如图一所示:

根据以上短路试验可以得出:

I1N=I2N / k;

uk=U1K / U1N;

I1N=U1K / ZT=(U1N*uk)/ ZT=(U1N / ZT)*uk ;

U1N / ZT=I1N / uk=(I2N / k)/uk;【公式一】

I1N---变压器一次侧额定电流值;

I2N---变压器二次侧额定电流值;

k---变压器的变比;

U1K---短路试验时,一二次侧达到额定电流值时的一次侧电压;

ZT---变压器的阻抗;

uK---变压器的阻抗电压。

2、变压器二次侧短路时

当变压器正常运行时,如果二次侧发生短路,短路接线示意图如图二所示:

根据图二可以得出:

Isc1=U1N / ZT;

Isc2= k * Isc1 =k *(U1N / ZT);【公式二】

将以上公式一代入公式二即可得出:

Isc2=k * [(I2N / k)/uk]=I2N /uk;

Isc1---变压器一次侧短路电流值;

Isc2---变压器二次侧短路电流值;

k---变压器的变比;

uK---变压器的阻抗电压。

以上是单相变压器的短路试验计算,三相变压器的计算于此相同,同样可以计算出变压器二次侧的短路电流为:

Isc2=I2N / uK

3、举例

根据Isc2=I2N / uK公式,变压器的阻抗电压是给定的,只要计算出变压器的二次额定电流,就可以简便的计算出变压器二次侧的额定电流了,我们选用1000kVA容量(阻抗电压为6%)的变压器来计算一下:

二次侧额定电流为:

I2N=S2N /(√3*U2N)=1000/(√3*0.4)=1443(A)

二次侧短路电流为:

Isc2=I2N / uK =1443 / 6%=24050(A)=24.05(kA)

▌03 变压器二次侧额定电流应不超过多少?

1、 理解二次侧额定电流

二次侧额定电流是指变压器二次侧能够承载的最大电流值,在使用过程中,不应该超过这个数值。常见的二次侧额定电流包括10A、16A、32A、63A、100A等,在实际应用中,需要根据设备需求选择合适的变压器。

2、 计算二次侧额定电流的公式

二次侧额定电流的计算公式为:I2=Sn/(U2×√3),其中Sn为变压器的额定容量,U2为二次侧的额定电压,√3≈1.732是三相系统的系数。

例如,一个容量为100kVA,二次侧额定电压为400V的三相变压器,其二次侧额定电流的计算公式为:I2=100×1000/(400×1.732)≈144A。

3、 二次侧电流应不超过的最大限值

在实际使用中,二次侧电流应不超过其额定电流,否则可能会对设备造成损坏。除此之外,还有一些其他的因素需要考虑,如变压器的温升、传导功率、额定容量等因素,这些因素将对最大电流值产生影响。

综上所述,对于变压器二次侧,其额定电流应作为基准值,不建议超过这个数值。此外,对于不同工作环境和设备,应根据需要进行调整和计算,以确保变压器正常运行和使用。

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