计算低压侧短路电流时很容易忽略的一个问题

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电气设计中，有时一个微小的失误就会造成很大的错误。如果仅凭经验选型，很容易在选择微型断路器等设备时选错型号。作者记述了本人在短路电流计算中遇到的一个小问题及引发的思考。

在工厂和建筑电气设计中，6或10kV/0.4kV系统是典型的应用系统。经常涉及到系统三相短路电流的计算：如校核或选择设备的耐冲击电流，选择断路器的开断电流等。计算短路电流就少不了计算系统各组成部分如系统电源、线路、变压器等的阻抗。
在计算短路电流时，高压线路长度误差几十米对结果都影响不大，无论短路点在变压器高压侧还是低压侧。但在计算变压器低压侧短路时，低压侧线路阻抗却不容大意，因为长度或规格的不大差别可能使短路电流计算结果差别甚大。
而在实际工作中，很多人并未计算这段变压器低压侧的短路电流，就选择配电箱的微型断路器了。这样只是凭经验的做法，有时会导致断路器的电气设备选择可能会增加一个等级，加大设备投资；或减少一个等级，造成更大的问题。下面以一实例说明：

如图所示 ，Q 处三相短路电流为I “Q=34.16kA，系统与变压器T 之间以一根3x120mm2的6kV 交联电缆连接，长80m 。变压器低压侧出线至配电室之间用5m 长的低压铝母线3[2*(125x10)]+125x10 mm2连接，低压母线引出一根5×4 mm2的电缆至室内一配电箱。求E处的三相短路电流。
按有名值计算系统阻抗（已归算到变压器低压侧）：

线路 L1 阻抗归算到变压器低压侧，查手册可知 6kV 规格为3x120mm2 交联电缆的单位阻抗为：

线路L2 阻抗
查手册可知铝母线3[2*(125x10)]+125x10的单位阻抗为：
Z =(0.014+j0.17)mΩ/m
ZL2=Z*L*
=(0.014+j0.17)mΩ/m×5m
=(0.07+j0.85)mΩ
若不计入低压母线至配电箱之间的40m 低压电缆的阻抗，则E处发生三相短路时，短路阻抗与F处相同：
Zk=Zs+ZL1+ZT+ZL2
=(0.04479+0.066+0.744+0.07)+j(0.4463+0.0301+4.742+0.85)
=(0.9248+j6.0684)mΩ

若低压母线至配电箱之间的电缆长度只有10m，计入低压电缆阻抗，则：
Z=(1.359+j0.082)mΩ/m
ZL3=Z·L
=(1.359+j0.082)mΩ/m×10m
=(13.59+j0. 82)mΩ
短路阻抗
Zk1=Zs+ZL1+ZT+ZL2+ZL3
=(0.04479+0.066+0.744+0.07+13.59)+j(0.4463+0.0301+4.742+0.85+0.82)
=(14.515+j6.8884)m


由上面的计算可知，电缆长度为40米时，选择配电室内的配电箱进线断路器的开断电流，6kA的等级即可满足要求，但如果长度只有10米时，则必须选用20kA等级的了（15kA等级的考虑误差等因素不可选）。小小一段电缆仅30米的差别，影响竟如此之大！配电箱的进线断路器与低压母线的出线断路器的分断能力由此相差了数个等级。
另一种情况下：低压电缆长度仍为40米，但规格为5x4mm2 。则
Z=(5.332+j0.097)mΩ/m
ZL3=Z·L
=(5.332+j0.097)mΩ/m×40m
=(213.28+j3.88)mΩ
短路阻抗
Zk1=Zs+ZL1+ZT+ZL2+ZL3
=(0.04479+0.066+0.744+0.07+213.28)+j(0.4463+0.0301+4.742+0.85+3.88)
=(214.205+j9.5984)m

这时，进线断路器的分断能力只需选择最小的4.5kA的等级就可满足要求了。这与上面第二种情况相差更远。
在实际工程设计中，可能会有更大的偏差，造成原本需要塑壳断路器却选择了微型断路器，那样会给工作造成很大的问题。因此，在短路电流计算中，我们可以舍弃掉那些对结果影响甚小的部分，如断路器等可以简化计算，但应计算到线路的末端（也就是短路电流动作开关处），计及线路的阻抗。这样，在电气设计过程中，设计人员才能准确判断断路器的分断能力。不进行计算就选型，会造成很大的错误。