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1、E l e c t r i c a l T e c h n o l o g y o f I n t e l l i g e n t B u i l d i n g s 2 4 F e b r u a r y 2 0 0 7 V o l . 1 N o . 1 低压柴油发电机组供配电系统中发电机直接与配 电网络连接，短路电流有别于常规的供配电系统。其 短路电流中交流分量衰减明显， 体现出近端短路特征。 三相短路时，只考虑正序短路阻抗。 1 短路电流计算 对于近端短路， 可以用一个等效电压源计算短路 电流，这时，短路点用等效电压源代替，该电压源为 网络的唯一电压源，其他电源如发电机、电动机和馈 电
2、网络的电源都视为零， 并用自身内阻抗代替。 同时， 对非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式以及线路 电容等都不予考虑。 对于发电机的阻抗应用修正的值， 同步发电机采用超瞬态阻抗。 1 . 1 发电机的校正阻抗 校正系数 K G= 其中U n 系统标称电压3 8 0 V ； U r G 发电机额定电压4 0 0 V ； Z G K发电机阻抗 ； x d发电机归算到额定电抗时的超瞬态电 抗（可以由发电机技术资料查到） ； x d = X d / Zr G； 伴随着信息化时代步伐的加快， 大型数据中心成 为必然的产物。 数据中心对供电可靠性有非常高的要 求， 低压柴油发电机组及其并机系统是解决这个问
3、题 的重要途径。 短路电流计算是低压柴油发电机组及其 并机系统的供配电系统设计的重要一环。 短路电流计算结果是选择保护电器的通流能力和 分断能力的依据。是确定保护电器整定值，使其在短 路电流对开关及线路设备等造成破坏之前切断故障电 路。 大型数据中心低压柴油发电机组 配电系统短路电流计算 中国建筑设计研究院 王玉卿 王振声 王 莉 Short- circuit Current Calculation of Low- voltage Diesel Generating Set of Distribution System for IDC 摘 要 文章介绍了低压柴油发电机组、供配电系统的短路电流计
4、 算，给出了计算方法和计算公式。并结合某数据中心的柴油发电机 供配电系统前端部分的计算给出各种短路参数， 以此供大家参考和 讨论。 关键词 等效电压源 对称短路电流初始值 短路电流峰值 对称短 路开断电流 Abstract The paper introduces the calculation of short-circuit current of diesel generating set and power supply and distribu- tion system, and expounds the calculation method and formula. Various
5、short-circuit parameters have been calculated in com- bination with the front-end of diesel generator power supply and distribution system of a Data Center which is give a refer- ence to the readers. Keywords equivalent voltage source, the initial value of sym- metric short-circuit current, short-ci
6、rcuit current crest, symmetric short-circuit capacity By Wang Yuqing, Wang Zhensheng and Wang Li Z G K= KGZG= KGRG+ X 2d Un Ur G c m a x 1 + x ds i n r G 智能建筑电气技术 2 5 2 0 0 7 年2 月 第1 卷 第1 期 短路电流峰值i p = 峰值系数 1 . 0 2 + 0 . 9 8 e - 3 Rk/ Xk 对称开断电流I b= I k 衰减系数与最小开断时间t m i n和I k/ IrG比值有关 t m i n= 0 . 0
7、2 s ， = 0 . 8 4 + 0 . 2 6e t m i n= 0 . 0 5 s ， = 0 . 7 1 + 0 . 5 1e t m i n= 0 . 1 0 s ， = 0 . 6 2 + 0 . 7 2e 1 . 4 对于柴油发电机组并机供配电系统， 由于电机参数相等， 供电线路几乎相等，并机配电柜处的对称短路电流初始值 I k，短路电流峰值ip为单台发电机相对数据的并机发电机台 数的倍数，即I k= nI k 1 ip=nip1 其中 n 为并机发电机台数； I k 1单台发电机在并机柜前短路电流初始值； ip1 单台发电机在并机柜前短路电流峰值。 1 . 5 异步电动机反馈
8、电流计算 在配电系统中，当设有大型异步电动机时，短路 时会出现较大的反馈电流， 其与系统出现的短路冲击 电流一起对系统开关设备及线路造成破坏， 但在下列 情况下均可不考虑反馈电流： a . 短路电流持续时间大于0 . 0 1 s 时 ； b . 短路点附近所接电动机额定电流之和小于短路 电流的 1 %时； c . 向电动机供电的电缆长度 L （m ）与截面 Q r G发电机额定电流I r G与额定电压Ur G/ 间 的相角； C m a x最大电压系数，低压系统为1 . 0 0 R G发电机定子电阻（） X d 发电机超瞬态电抗有铭值（） 1 . 2 配电线路电阻 电抗 R L= roL X
9、L= xoL 其中，L 线路长度（m ） r o线路相零电阻值 （m /m ） x o线路相零电抗值 （m /m ） 1 . 3 对于单电源馈电的三相短路 对称短路电流初始值 其中 c U n/ 等效电压源 ； R k短路电阻， 等于线路电阻、 发电机修 正电阻之和，R k= KGRG+ RL X k短路电抗， 等于线路电抗、 发电机修 正电抗之和，X k= KGX d+ XL Z k短路阻抗， ZK= 王玉卿 1 9 8 8 年毕业于重庆建筑工程学院工业电气自动化专业。毕业至今一直在中国建筑设计研究院从事建筑电 气设计工作。现任中国建筑设计研究院建筑电气设计研究所主任工程师，高级工程师。曾负
10、责设计完成：北京西直门 交通枢纽（西环广场） 、北京华润大厦、北京汉威大厦、北京国兴家园、唐山凤凰大厦、北京华凯花园等大型公建及 住宅小区项目。现作为专业负责人之一进行国家体育场（鸟巢）的电气设计工作。曾作为主编之一发表3 5 - 6 / 0 . 4 k V 配变电系统短路电流计算手册 、 现代体育场馆照明指南等著作。同时任智能建筑电气技术 、 电气设计与设备 杂志编委。参加、负责完成的多个工程项目获国家、建设部、北京市优秀设计奖。 - 0 . 2 6 I k G/ I rG - 0 . 3 0 I k G/ I rG - 0 . 3 2 I k G/ I rG 3 2I k R 2 k+ X
11、 2 k I k=c U n 3 Zk= c U n 3 R 2 k+ X 2 k 3 3I r G X d = U r G 3I r G . X d= Zr G . x d E l e c t r i c a l T e c h n o l o g y o f I n t e l l i g e n t B u i l d i n g s 2 6 F e b r u a r y 2 0 0 7 V o l . 1 N o . 1 （m m 2 ）比值 L / Q 0 . 0 5 时： 反馈电流i p m= 其中E * d电动机反电动势相对值，取0 . 9 ； X * d电动机电抗相对值， 取
12、0 . 1 7 ； K p m冲击系数，取1 . 0 ； I r m电动机总额定电流 配电短路点总冲击电流 （短路电流峰值） 为电 源短路峰值i p与异步电动机反馈电流ip m之和，即 对称短路电流初始值，总的短路电流I k等于各个 支路电流的代数和。 对于数据中心，绝大部分负载为非旋转性负 荷。有个别旋转性负荷，其设备容量均较小，且其为 远离发电机，供电电缆截面较小。在总配电柜发生短 路时，它们的反馈电流影响很小，可忽略不计。 2 短路电流计算实例 某数据中心选用 3 台K O H L E R 7 M 4 0 5 8 柴油发电 机，并机运行。多台发电机出线口至发电机出现配电 柜选用3 m 施
13、耐德I - L I N E 4 0 0 0 A 铜质母线槽，发电机 配电柜至并机配电柜选用2 0 m I - L I N E 4 0 0 0 A 铜母线槽。 已知 发电机额定电压 Ur G= 4 0 0 V , 额定功率 P r G= 1 6 7 0 k W ，功率因数c o s =0.8，配电系统标称电压 U n= 3 8 0 V ，定子电阻RG= 0 . 0 0 1 3 ，超瞬态电抗对应值 x d = 0 . 0 6 1 ，I - L I N E 4 0 0 0 A 铜母线槽：相零电阻值 r o= 0 . 0 1 3 m /m，相零电抗值xo= 0 . 0 0 3 m /m。 采用等效电压
14、源进行各短路电流计算。 2 . 1 发电机出现口（F 1 点）发生短路 用等效电压源表示的等值电路 对称短路电流的初始值I k 短路电流峰值ip 对称短路开断电流I b I b= I k t m i n= 0 . 0 2 s ： = 0 . 8 4 + 0 . 2 6e - 0 . 2 6I k G/ I r G= 0 . 8 4 + 0 . 2 6 e - 0 . 2 6 = 0 . 8 4 3 6 I b= 0 . 8 4 3 6 4 9 3 8 5 . 5 = 4 1 6 6 1 A t m i n= 0 . 0 5 s ： = 0 . 7 1 + 0 . 5 1e - 0 . 3 0I
15、 k G/ I r G= 0 . 7 1 + 0 . 5 1 e - 0 . 3 0 = 0 . 7 1 3 6 I b= 0 . 7 1 3 6 4 9 3 8 5 . 5 = 3 5 2 4 1 A I r G= P r G c o s U r G .3 = 1 6 7 0 1 0 0 0 0 . 8 4 0 0 3 =3 0 1 3 A X d= 3 3 0 1 3 4 0 0 . 0 . 0 6 1 = 0 . 0 0 4 7 KG=U r G UG 1 + x dsinrG c m a x = 3 8 0 4 0 0 1 + 0 . 0 6 1 0 . 6 1 = 0 . 9 1 6
16、 I k= 2 1 9 . 4 0 . 9 1 6 0 . 0 0 1 2 2 + 0 . 0 0 4 7 2 = 4 9 3 8 5 . 5 A ip= 2 I k 1 . 0 2 + 0 . 9 8 e - 3 Rk/ Xk = 1 . 0 2 + 0 . 9 8 e - 3 = 1 . 0 2 + 0 . 9 80 . 4 6 = 1 . 4 7 0 . 0 0 1 2 0 . 0 0 4 7 ip=1.4724 9 3 8 5 . 5 = 1 0 2 7 0 7 . 6 A 2 E * d X * d . K p m . I r m i p =ip+ ip m i p m=2 0 . 9 0 . 1 7 . 1
