4. 牵引变电所27.5kV母线三相短路电流计算
故障点与阻抗归算路径
本案例的故障点定在牵引变电所27.5kV母线（A相金属性接地，三相短路）。计算采用有名值法，把外部电源、牵引变压器、母线连接导体三部分阻抗全部归算到27.5kV侧后串联相加，得到短路回路总阻抗，再求三相短路电流周期分量初始值 I″k。
归算到27.5kV侧时，变压器阻抗按变比平方折算：若高压侧额定电压为110kV、低压侧为27.5kV，则变比 K = 110/27.5 = 4，高压侧阻抗乘以 K² = 16 折算到低压侧。系统阻抗通常以高压侧短路容量给出，同样按此关系折算。
参数取值与阻抗计算
以下参数为教学示例，取值合理但非实测数据，用于演示计算流程。
| 参数 | 符号 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 系统短路容量 | Sk | 500 MVA | 110kV进线侧 |
| 系统阻抗（110kV侧） | Xs | 24.2 Ω | Xs = U²/Sk = 110²/500 |
| 变比 | K | 4 | 110/27.5 |
| 系统阻抗（27.5kV侧） | Xs′ | 1.5125 Ω | Xs/K² = 24.2/16 |
| 变压器阻抗电压 | Uk% | 10.5% | 额定容量 20 MVA |
| 变压器阻抗 | XT | 1.588 Ω | XT = Uk%·U²/(100·Sn) = 10.5×27.5²/(100×20) |
| 母线连接阻抗 | Xb | 0.045 Ω | 短段电缆/母线槽估算 |
计算过程与结果判读
总阻抗 ΣX = 1.5125 + 1.588 + 0.045 = 3.1455 Ω。三相短路电流周期分量初始值：
I″k = Uav / (√3 · ΣX)
= 27500 / (1.732 × 3.1455)
≈ 5050 A ≈ 5.05 kA校验时取断路器额定开断电流 25 kA（示例值），5.05 kA 远小于 25 kA，开断能力匹配。若计算结果接近或超过额定值，需考虑增大变压器容量、降低 Uk%、缩短母线连接长度或更换更高开断能力的断路器。
计算中忽略电阻 R 是工程常用简化，因 27.5kV 侧 X/R 通常较大；若要求更精确，可用
Z = √(R²+X²) 替代 X，结果会略小。系统阻抗与变压器阻抗必须归算到同一电压等级后再相加，否则结果会偏差数倍。变比取高压侧额定电压与低压侧额定电压之比，而非实际运行电压之比。