如何计算岸上电力系统中的短路电流

从转换器的额定功率（kVA）来看，陆上供电系统的短路电流无法确定。.

计算方法取决于港口电网的短路容量、变压器阻抗、系统电压、电缆阻抗以及故障所在的位置。.

基于变频器的岸上供电系统也引入了一个重要的计算边界。 输入端和输出端不能简单地视为一个由变压器供电的连续网络。.

从可用短路容量开始

计算过程从岸上连接点的电气条件开始。.

典型输入数据包括：

• 海岸电网电压
• 可用短路容量
• 计算使用的运行条件
• 上游变压器信息
• 馈送安排
• 计算点的位置

在其中一份工程参考资料中，630 kVA系统的岸上供电量为10 k，最小供电量为1 kV 。 计算中使用的短路容量为100 MVA。.

根据上述条件，10 kV 电源点上的三相短路电流约为：

该值描述了所选的海岸网格计算点。.

这并不意味着5.774 kA会在变压器、转换器输出或船体连接处出现。.

电力线路的每个部分都必须根据自身的电压和阻抗进行考虑。.

在频率转换器上进行计算

这是传统变压器供电配电系统与频率转换器驱动的海滨电力系统之间最重要的区别之一。.

变频器改变了系统的电气结构。.

进入船舶的交流电必须经过输入变压器和转换器阶段，才能产生新的交流输出。由于这一转换过程，故障电流计算应该区分以下情况：

• 电网和转换器输入侧
• 转换器输出和船侧

故障电流不应该仅仅通过将变压器比例进行传递来从一侧转移到另一侧。.

关于变压器、转换器和开关设备在电气回路中的位置的更全面的了解，请参阅我们的 岸电系统架构与组件 页面.

变压器阻抗会改变可用故障电流

变压器阻抗是短路计算的重要部分。.

变压器并不像两个电压级之间的理想连接那样表现。 它的阻抗限制了下游短路期间电流的流动。.

在本文中所使用的工程计算中，在确定总系统阻抗之前，将变压器阻抗转换为选定的常用计算基准。.

因此，一种简化的计算方法遵循了这一逻辑：

无论变压器额定值、百分比阻抗还是计算基数如何变化，结果都会发生变化。.

这就是为什么具有相似输出电压的两套岸电系统仍然可以具有不同的短路电流的原因。.

630 kVA 海岸动力计算示例

使用过的630 kVA岸电工程参考模型：

• 海岸网格电压： 10KV
• 计算依据： 100 MVA
• 岸上三相故障电流：约 5.774 kA
• 隔离变压器容量： 630 kVA
• 变压器阻抗电压： 6%
• VESSEL侧计算电压： 0.4 kV

对于转换器的输入部分，变压器阻抗已包含在基本电路计算中。.

在转换器输入计算点上的短路电流约为：

随后，低压船侧计算问题被单独处理。.

在0.4 V k时，计算中使用的基准短路电流为：

630 kVA 的隔离变压器阻抗对应于每单位的数值约为：

与该计算中使用的其他简化系统阻抗一起，总结果是：

因此，产生的船侧短路电流约为：

这些是来自一个 630 kVA 系统所测得的计算结果。.

这些数值并非适用于所有 630 千V安培的海滨电力安装的常规短路电流值。.

改变源故障级、变压器阻抗、电压或系统配置，结果就会发生变化。.

为什么500 kVA的系统会给出不同的结果

另一份工程参考资料采用了 500 kVA 的岸上供电装置。.

输入条件是：

• 岸上供应： 6 / 6.6 kV
• 最小短路容量： 100 MVA
• 三相输入故障电流：约 6 k时为9.622 kAV 还有 8.747 kA，6.6 kV
• 隔离变压器容量： 500 kVA
• 变压器阻抗电压： 6%
• 低压计算点： 0.4 kV

对于 500 kVA 的隔离变压器，100 MVA 的计算基准上的阻抗是：

在计算中采用额外的简化系统阻抗：

使用相同的0.4 kV 基准短路电流144.34 kA，船侧结果约为：

这种比较是有用的，因为这两个系统产生的结果并不完全一样，因为它们都向船只提供低压电力。.

变压器的容量和阻抗是计算的一部分。.

同样重要的是电网状况和断路电流评估的位置。.

不要自动忽略电缆阻抗

参考计算将选定的铜缆阻抗视为微不足道的，因为导体尺寸和项目布置使得这种简化成为可行的选择。.

这种假设不应该自动地转移到其他项目中。.

首先，应使用实际情况来审查电缆布置：

• 导体材料
• 截面
• 长度
• 路线
• V埃塞尔连接装置
• 计算点

如果包括电缆阻抗，源端和故障位置之间的总阻抗就会发生变化。.

由此产生的短路电流随之变化。.

当泊位布置、电缆长度或连接点与参考计算结果存在显著差异时，这一点就变得尤为重要。.

我们的 岸电选择与兼容性指南 解释了为何在系统选择期间（而非设备已最终确定后）应确认电缆距离和导体信息。.

短路计算和保护设置必须一起进行评审

短路计算不仅是设计报告中的一个数字。.

其结果必须与电气设备和保护装置进行对比。.

该岸电工程参考设计采用了符合项目要求的高压开关设备，并包含保护功能，例如：

• 过电流保护
• 地球或接地保护
• 过电压保护
• 低压保护
• 逆功率保护
• 相位失配保护

相关开关设备、保护装置和设置必须符合其安装点的电气条件。.

例如，10 kV 岸边计算的数值与实际计算的数值不一致。 在低压船连接处。.

因此，使用一套针对系统每个断路器的短路电流数字，就忽略了实际的网络结构。.

关于电气额定值、防护等级和项目要求的更广泛关系，请参阅我们的 岸上供电标准与合规性 页面.

列出计算条件，而不仅仅是最终的 kA V面积

没有计算条件的短路电流图很容易被误用。.

而不是只报告 13.75 kA, 工程记录应该清楚地表明，这一结果属于以下特定组合：

• 系统容量
• 源电压
• 源短路容量
• 计算基础
• 变压器容量
• 变压器阻抗
• 输出电压
• 包括或不包括电缆阻抗
• 故障定位

500 kVA计算出的11.1 kA结果也是如此。.

这个数字是有用的，因为它的背后所依据的假设是众所周知的。.

如果这些假设发生变化，应该重新计算，而不是重复使用旧的结果。.

FAT 和调试期间需要 V注意的事项

实际的端口短路情况是由安装所决定的，无法通过在工厂内运行设备即可复制出来。.

然而，工厂测试可以验证围绕已批准设计构建的保护和控制功能。.

本文背后的工程测试程序包括了以下检查：

• 输入电流测量和校准
• 保护信号验证
• 过流保护检查
• 零序列保护检查
• 断路器操作
• 控制和保护指示

一个项目中所使用的测试值不应该自动成为另一个系统的设置。.

在现场调试期间，应对照批准的项目文件检查最终布线、保护参数和设备接口。.

如果在调试期间更改了设置，最终的值应与已建状态的系统信息一起记录下来。.

用于海岸电缆短路研究的信息

在计算结果最终确定之前，请提供尽可能多的以下信息：

• 海域电网电压和频率
• 供电点的短路容量
• 海岸线单线图
• 上游变压器和馈线信息
• 变频器配置
• 变压器额定功率
• 变压器阻抗
• 输出电压
• 电缆尺寸和长度
• V埃塞尔连接装置
• 开关设备额定值
• 保护配置
• 所需计算点

然后，计算可以按照实际电力路径进行，而不假设一个故障电流值代表整个岸上供电系统。.

常见问题解答