发电厂及变电站
气
电设备
7
上海交通大学顾洁
1
第七章
电力系统短路及短路电流计算
2
目录
7.1 概述
7.2 无限大容量电源供电系统的短路过程分析
7.3 有限容量电源，短路电流的计算方法
73有限容量电源短路电流的计算方法
7.4 短路电流的实用计算
3
7.1 短路的一般概念
71短路的一般概念
4
电力系统短路相关概念
电力系统短路基本概念一、电力系统短路相关概念1.2.短路的种类3.短路的原因
4 4.
短路对设备和系统的危害
5
1.短路的定义
短路是相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接。在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相或多相接地(或接中性线)。
2.短路的种类
三相短路(5%)
对称短路
单相接地短路(65%)
不对称短路两相短路(10%)
两相接地短路(20%)
6
3.短路的图例及表示符号
代表符号
示意图
短路种类
f （3）
三相短路
f（1,1）
两相短路接地
f
两相短路 f （2）
7单相短路f（1）
()I k
B
(3)
(2)
I k A
(2)
k
负荷
8
续上页
A
k
I (1)
(1)
C
k
C k
I k
B k
I k
k I B k
)
e)f)
4.短路的影响
?使短路点附近支路的电流大幅度增加，引
起导体发热或变形；
?系统电压大幅度下降，造成产品报废、设
备损坏等后果；
?短路故障会破坏系统的稳定运行。
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二、实用短路电流计算的近似条件
1．短路计算的基本假设条件（1）不计各电源间的摇摆。
（2）各元件的电阻略去不计。如果，即当短路是发生
∑∑>X R 1
在电缆线路或截面较小的架空线上时，特别在钢导线上时，电阻便不能忽略。此外，在计算暂态电流的衰减时间常数时，微小的3
电阻也必须计及。
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二、实用短路电流计算的近似条件1．短路计算的基本假设条件
（3）负荷电流忽略不计。
（3）负荷电流忽略不计
（4）系统中三相除不对称故障处以外都可当作是对称的。因而在应用对称分量法时，对于每一序的网络可用单相等值电路进行分析。
分析
（5）磁路的饱和、磁滞忽略不计。系统中各元件的参数便都是恒定的，可以运用叠加原理。
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7.2 恒定电势源供电系统的三相短路7.2恒定电势源供电系统的三相短路
（无限大容量电源）
13
一无限大容量电源供电系统的概念、无限大容量电源供电系统的概念
无限大容量电源
1、无限大容量电源。
指电源内阻抗为零，供电容量相对于用户负荷容量大得多的电力系统，不管用户的负荷如何变动甚至发生短路时，电源电力系统不管用户的负荷如何变动甚至发生短路时电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压均维持不变。
14
无限大功率电源的特点
2、无限大功率电源的特点所谓无限大功率电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源输出功率（电流及电压）的变化，远小于电源所具有的功率，则称该电源为无限大功率电源，记作。∞
=S 无限大功率电源的特点是：
（1）由于，所以可以认为在短路过程中无限大功率P P Δ>>电源的频率是恒定的。
（2）由于，所以可以认为在短路过程中无限大功
所认为在短路程中无限大功率电源的端电压也是恒定的。
（3）电压恒定的电源，内阻抗必然等于零。因此可以认为
Q Q Δ>>15
电压恒定的电源，内阻抗必然等于零因此可以认为无限大功率电源的内电抗。0=X
二短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析
(3) k R L X L
R∑X∑
G
Q电源
a)
16
)
u
G
b)
1.短路电流的暂态变化过程
18
续上页
等效电路的电压方程为sin k
di R i L U t
ω+=k m t
d ?ΣΣ解之得,短路电流为
t ?sin()a
T k pm k i I t Ce
ωα?=+?+短路前负荷电流为
当t ＝0时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，即i =i ＝
sin()
m i I t ωα?=+?k00，可求得积分常数，即
sin()m I α???
sin()sin()
m pm k C I I α?α?=???则得短路电流
sin()[sin()sin()]k pm k m pm k i I t I I e
ωα?α?α?=+?+???p np
i i =+19
式中，i p 为短路电流周期分量;i np 为短路电流非周期分量。
?三相短路后
周期分量的求解
pm sin()
P k i I t ωα?=+?m E pm 2
2
()
I R L ω=
+arctan(
)
k L
ω?=20
R
第一章短路电流计算 系统图转化为等值电路图 一、基准值： 工程上通常选取基准容量Sj=100MV A,基准电压通常取各元件所在的各级平均电压： 220KV电压级：Vj=1.05×220KV=230KV 110KV电压级： Vj=1.05×110KV=115KV 10KV电压级： Vj=1.05×10KV=10.5KV 基准电流220KV侧Ij=0.251KA，110KV侧Ij=0.502KA，10KV侧Ij=5.5KA 三绕组变压器阻抗电压为 U12%=14.5 U13%=23.2 U23%=7.2 三绕组变压器等值电抗分别为： X1%=1/2(U12%+U13%-U23%)=1/2(14.5+23.2-7.2)=15.25 X2%=1/2(U12%+U23%-U23%)=1/2(14.5+7.2-23.2)=0
X3%=1/2(U13%+U23%-U12%)1/2(23.2+7.2-14.5)=7.95 功率： Sd1=100Sc/x1%=100×120/15.25=786.89MVA Sd3=100Sc/x3%=100×120/7.95=1509.43MVA 各绕组电抗标么值： X4*=X1*=x1%/100×Sj/Sn=15.25/100×100/120=0.127 X6*=X3*=x3%/100×Sj/Sn=7.95/100×100/120=0.066 等值线路图：各取220KV，110KV和10KV母线处短路点为d1,d2,d3 1、220KV短路计算 由图知：220KV母线d1点发生短路时，
系统等效电抗 X7*=xd2*+x1*∥x4*=0.3835 d1短路时的短路电流标么值： Id1*=E1*/xd1*+E2*/x7*=1/0.16+1/0.3835=8.86 故d1处短路时短路电流的有名值为： Id1=Ij×Id1*=0.251×8.86=2.22KA 冲击电流： Ich1=ich= 2Kch I d=2.55Id 冲击电流最大有效值为： Ich=2)1 +Kch Id=1.51Id (2 1- 工程设计中所取冲击系数为Kch=1.8 即220KV测冲击电流和最大有效值为： ich1=2.55Id=2.55×2.22=5.661KA Ich1=1.51Id=1.51×2.22=3.352KA 短路容量: Sd1=3Vj1Id1=3×230×2.22=884.4MVA 2、110KV母线发生短路时： 由以上等效图计算：
能源学院 课程设计 课程名称：电力系统分析 设计题目：电力系统三相短路电流的计算 学院：电力学院 专业：电气工程及其自动化____________ 班级：1203班________________________ 姓名：将________________________ 学号：1310240006__________________
目录 摘要 (1) 课题 (2) 第一章.短路的概述 (2) 1.1发生短路的原因 (2) 1.2发生短路的类型 (2) 1.3短路计算的目的 (3) 1.4短路的后果 (3) 第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算 (4) 2.1收集已知电力系统的原始参数 (4) 2.2制定等值网络及参数计算 (4) 2.2.1标幺值的概念 (4) 2.2.2计算各元件的电抗标幺值 (5) 2.2.3系统的等值网络图 (5) 第三章.故障点短路电流计算 (6) 第四章.电力系统不对称短路电流计算 (9) 4.1对称分量法 (9) 4.2各序网络的定制 (10) 4.2.1同步发电机的各序电抗 (10) 4.2.2变压器的各序电抗 (10) 4.3不对称短路的分析 (12) 4.3.1不对称短路三种情况的分析 (12) 4.3.2正序等效定则 (14) 心得体会 (15) 参考文献 (16)
电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程，通过学习电力系统分析，学生可以了解电力系统的构成，电力系统的计算分析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判断，为从事电力系统打下必要的基础。 电力系统短路电流的计算是重中之重，电力系统三相短路电流计算主要是短路电流周期（基频）分理的计算，在给定电源电势时，实际上就是稳态交流电路的求解。采用近似计算法，对系统元件模型和标幺参数计算作简化处理，将电路转化为不含变压器的等值电路，这样，就把不同电压等级系统简化为直流系统来求解。 在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统运行产生最严重故障的后果之一。
南昌工程学院 课程设计 (论文) 机械与电气工程学院电气工程及其自动化专业课程设计（论文）题目电力系统短路电流计算 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2013 年11 月30 日
成绩： 评语： 指导教师： 年月日
南昌工程学院 课程设计（论文）任务书
机械与电气工程学院 10电气工程及其自动化专业班学生： 日期：自 2013 年 11 月 18 日至 2013 年 11 月 30 日 指导教师： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 教研室：电气工程教研室主任： 附录：短路点的设置如下，计算时桥开关和母连开关都处于闭合状态。
一、取基准容量： S B=100MVA 基准电压：U B=U av 二、计算各元件电抗标幺值： =0.0581， (1)X L=0.401Ω／km ，L1=16.582km L2=14.520km ，X d1=X d2=X'' d 系统电抗标幺值X'' =0.0581，两条110kV进线为LGJ-150型 d 线路长度一条为16.582km,另一条为14.520km.。 (2)主变铭牌参数如下： 1﹟主变：型号 SFSZ8-31500/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±4×2.5%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=10.47 U K(3-1)=18 U K(2-3)=6.33 短路损耗（kw） P K(1-2)=169.7 P K(3-1)=181 P K(2-3)=136.4 空载电流（%） I0(%)=0.46 空载损耗（kW） P0=40.6 2﹟主变：型号 SFSZ10-40000/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±8×1.25%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=11.79 U K(3-1)=21.3 U K(2-3)=7.08 短路损耗（kW） P K(1-2)=74.31 P K(3-1)=74.79 P K(2-3)=68.30 空载电流(%) I0(%)=0.11 空载损耗（kW） P0=26.71 (3)转移电势E∑=1
电力系统短路电流计算书 1 短路电流计算的目的 a. 电气接线方案的比较和选择。 b. 选择和校验电气设备、载流导体。 c. 继电保护的选择与整定。 d. 接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e. 大、中型电动机起动。 2 短路电流计算中常用符号含义及其用途 a. 2I －次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 b. ch I －三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳 定及断路器额定断流容量。 c. ch i －三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 d. I ∞－三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e. "z S －次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f. S ∞－稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3 短路电流计算的几个基本假设前提 a. 磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原理。 b. 在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c. 各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。 d. 短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4 基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b ＝100MVA ，基准电压U b 取各级电压的平均 电压，即 U b ＝U p ＝，基准电流 b b I S =；基准电抗 2b b b b X U U S ==。
常用基准值表（S 基准电压U b （kV ） 37 115 230 基准电流I b （kA ） 基准电抗X b （Ω） 132 530 各电气元件电抗标么值计算公式 元件名称 标 么 值 备 注 发电机（或电动机） " % "*100 cos d b N X S d P X φ =? "%d X 为发电机次暂态电抗的百 分值 变压器 %" * 100 k b N U S T S X = ? %k U 为变压器短路电压百分值， S N 为最大容量线圈额定容量 电抗器 2%*100 3k N b N b X U S k I U X =? ? %k X 为电抗器的百分电抗值 线路 2*0b b S l U X X l =? 其中X 0为每相电抗的欧姆值 系统阻抗 *b b kd S S c S S X = = S kd 为与系统连接的断路器的开断容量；S 为已知系统短路容量 其中线路电抗值的计算中，X 0为： a. 6~220kV 架空线 取 Ω/kM b. 35kV 三芯电缆 取 Ω/kM c. 6～10kV 三芯电缆 取 Ω/kM 上表中S N 、S b 单位为MVA ，U N 、U b 单位为kV ，I N 、I b 单位为kA 。 5 长岭炼油厂短路电流计算各主要元件参数 系统到长炼110kV 母线的线路阻抗（标么值） a. 峡山变单线路供电时： 最大运行方式下：正序； 最小运行方式下：正序 b. 巴陵变单线路供电时： 最大运行方式下：正序
编号0714141 课程设计 系（部）院：机电工程系 专业：电气工程及其自动化 作者姓名： 学号: 指导教师：职称：讲师 完成日期：年月日 二○一○年十二月
目录 目录 0 摘要 (2) ABSTRACT (3) 1 引言 (4) 1.1短路故障的原因 (4) 1.2短路故障发生的原因 (4) 1.3短路类型 (4) 1.4短路的危害 (4) 2 电力系统自动化的一般概念 (5) 3 本课程设计的主要任务 (6) 4 课程设计的目的 (6) 5 课程设计任务书 (6) 6课程设计内容及过程 (8) 6.1数学模型 (8) 6.1.1架空输电线的等值电路和参数 (8) 6.1.2变压器等值电路和参数 (9) 6.2对称分量法 (11) 6.2.1不对称三相量的分解 (11) 6.2.2变压器的各零序等值电路 (12) 6.3两相短路接地的分析 (13) 6.4算例 (16) 课程设计总结 (19) 参考文献 (20)
摘要 电力系统自动化(automation of power systems)对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。在电力系统的设计和运行中，必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，防止其破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，例如短路时电路的电压骤降,严重影响电气设备的正常运行，短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停电，而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失，严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列，不对称短路,像单相短路和两相短路。因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。这里着重介绍简单不对称故障两相短路接地的常用计算方法。对称分量法是分析不对称故障常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在应用对称分量法分析计算不对称故障时必须首先作出电力系统的各序网络，通过网络化简求出各序网络对短路点的输入电抗以及正序网络的等值电势，再根据不对称短路的不同类型，列出边界方程，以求得短路点电压和电流的各序分量。 关键词：两相短路故障;短路计算;两相短路接地;对称分量法.
《电力系统分析》课程设计报告题目：3G9bus短路电流计算 系别电气工程学院 专业班级10级电气四班 学生姓名 学号 指导教师 提交日期 2012年12月10日
目录 一、设计目的 (3) 二、短路电流计算的基本原理和方法 (3) 2.1电力系统节点方程的建立 (3) 2.2利用节点阻抗矩阵计算短路电流 (4) 三、3G9bus短路电流在计算机的编程 (6) 3.1、三机九节点系统 (6) 3.3输出并计算结果 (13) 四．总结 (15)
一、设计目的 1.掌握电力系统短路计算的基本原理； 2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB 语言或FORTRAN 或C 语言或C++语言）； 3.采用计算机语言对短路计算进行计算机编程计算。 二、短路电流计算的基本原理和方法 2.1电力系统节点方程的建立 利用节点方程作故障计算，需要形成系统的节点导纳（或阻抗）矩阵。一般短路电流计算以前要作电力系统的潮流计算，假定潮流计算的节点导纳矩阵已经形成，在此基础上通过追加支路的方式形成电力短路电流计算的节点导纳矩阵YN 。 1）对发电机节点 在每一发电机节点增加接地有源支路 i E 与i i i Z R jX =+串联 求短路稳态解: i Qi E E = i i qi Z R jX =+ 求短路起始次暂态电流解:i i E E ''= i i i Z R jX ''=+ 一般情况下发电机定子绕组电阻忽略掉，并将i E 与i i i Z R jX =+的有源支路转化成电流源 i i i I E Z =与导纳 1 i i i i i Y G B R jX =+= +并联的形式 2）负荷节点的处理 负荷节点在短路计一算中一般作为节点的接地支路，并用恒定阻抗表示，其数值由短路前瞬间的负荷功率和节点实际电压算出，即首先根据给定的电力系统运行方式制订系统的等值电路，并进行各元件标么值参数的计算，然后利用变压器和线路的参数形成不含发电机和负荷的节点导纳矩阵 YN 。 2?k LDk LDk LDk LDk V Z R jX S =+= 2 ?LDk LDk LDk LDk k S Y G jB V =+=
电力系统两相接地短路计算与仿真
辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文） 题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（2） 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气112 学号：110303057 学生姓名：李晓冬 指导教师：孙丽颖 教师职称：教授 起止时间：14-06-30至14-07-11
课程设计（论文）任务及评语 课程设计（论文）任务 原始资料：系统如图 各元件参数如下（各序参数相同）： G1、G2：S N =35MVA，V N =10.5kV，X=0.33； T1: S N =31.5MVA，Vs%=10.5，k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △ Po=30kW,Io%=0.8；YN/d-11 T2: S N =31.5MVA，Vs%=10， k=10.5/121kV,△Ps=200kW, △Po=33kW,Io%=0.9； YN/d-11 L12:线路长70km，电阻0.2Ω/km，电抗 0.41Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km； L23:线路长75km，电阻0.18Ω/km，电抗 0.38Ω/km，对地容纳2.98×10-6S/km；； L13: 线路长85km，电阻0.18Ω/km，电抗 0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；； 负荷：S3=45MVA，功率因数均为0.9. 任务要求（节点2发生AC两相金属性接地短路时）： 1 计算各元件的参数； 2 画出完整的系统等值电路图； 3 忽略对地支路，计算短路点的A、 B和C三相电压和电流； 4 忽略对地支路，计算其它各个节 点的A、B和C三相电压和支路电流； 5 在系统正常运行方式下，对各种 不同时刻AC两相接地短路进行Matlab仿 真； 6 将短路运行计算结果与各时刻短 路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 G G G1 T1 1 L12 2 T2 G2 1:k
电力系统短路电流计算书 1短路电流计算的目的 a. 电气接线方案的比较和选择。 b. 选择和校验电气设备、载流导体。 c. 继电保护的选择与整定。 d. 接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e. 大、中型电动机起动。 2短路电流计算中常用符号含义及其用途 a. I2-次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 b. I ch—三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳 定及断路器额定断流容量。 c. i ch—三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 d. I -三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e. S"-次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f. S -稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3短路电流计算的几个基本假设前提 a. 磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原 理。 b. 在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c. 各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。 d. 短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b = 100MVA，基准电压U b取各级电压的平均 电压，即U b = U P = 1.05Ue，基准电流I b So. ?3U b ;基准电抗 X b U b八3i b U b2, S b。
常用基准值表(S b= 100MVA) 各电气元件电抗标么值计算公式 其中线路电抗值的计算中，X o为： a. 6~220kV 架空线取0.4 Q/kM b. 35kV三芯电缆取0.12 Q/kM c. 6?10kV三芯电缆取0.08 Q/kM 上表中S N、S b单位为MVA , U N、U b单位为kV, I N、l b单位为kA。5长岭炼油厂短路电流计算各主要元件参数 5.1系统到长炼110kV母线的线路阻抗(标么值) a. 峡山变单线路供电时： 最大运行方式下：正序0.1052; 最小运行方式下：正序0.2281 b. 巴陵变单线路供电时： 最大运行方式下：正序0.1491
1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为0=a U ， 1201-∠=b U ， 1201∠=c U 。试求： （1）系统C 的正序电抗； （2）K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流（假设故障前线路电流中没有电流）。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 25 .02=T X 25.02==''X X d 图1-1 1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件； 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入
代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1.单相(a 相)接地短路 单相接地短路是，故障处的三个边界条件为： 0fa V = ； 0fb I = ； 0fc I = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (2)(0)(1)(2)(0)00fa fa fa fa fa fa V V V I I I ? =++=? ??==? 2.两相（b 相和c 相）短路 b 相和c 相短路的边界条件 . 0fa I = ； ..0fb fc I I += ； . . fb fc V V = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (0) (1)(2)(1)(2)00fa fa fa fa fa I I I V V ? =??? +=??? =?? 3. 两相（b 相和c 相）短路接地 b 相和 c 相短路接地的边界条件 0fa I = ； 0fb V = ； 0fc V =
电力系统短路电流计算书 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
电力系统短路电流计算书 1短路电流计算的目的 a.电气接线方案的比较和选择。 b.选择和校验电气设备、载流导体。 c.继电保护的选择与整定。 d.接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e.大、中型电动机起动。 2短路电流计算中常用符号含义及其用途 I－次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 a. 2 I－三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳定及b. ch 断路器额定断流容量。 i－三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 c. ch d.I∞－三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e."z S－次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f.S∞－稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3短路电流计算的几个基本假设前提 a.磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原 理。 b.在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c.各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。
d.短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b＝100MVA，基准电压U b取各级电压的平均电压，即 U b ＝U p ＝ ，基准电流 b b I S = ；基准电抗2 b b b b X U U ==。 常用基准值表（S b＝100MVA） 各电气元件电抗标么值计算公式
银川能源学院 课程设计 课程名称：电力系统分析 设计题目：电力系统三相短路电流的计算 学院：电力学院 专业：电气工程及其自动化____________ 班级：1203班________________________ 姓名：张将________________________ 学号：1310240006__________________
目录 摘要 ............................................................................... 错误！未定义书签。课题 (2) 第一章.短路的概述 (2) 1.1发生短路的原因 (2) 1.2发生短路的类型 (2) 1.3短路计算的目的 (3) 1.4短路的后果 (3) 第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算 (4) 2.1收集已知电力系统的原始参数 (4) 2.2制定等值网络及参数计算 (4) 2.2.1标幺值的概念 (4) 2.2.2计算各元件的电抗标幺值 (5) 2.2.3系统的等值网络图 (5) 第三章.故障点短路电流计算...................................... 错误！未定义书签。第四章.电力系统不对称短路电流计算 (9) 4.1对称分量法 (9) 4.2各序网络的定制 (10) 4.2.1同步发电机的各序电抗 (10) 4.2.2变压器的各序电抗 (10) 4.3不对称短路的分析 (12) 4.3.1不对称短路三种情况的分析 (12) 4.3.2正序等效定则 (14) 心得体会 (15) 参考文献 (16)
第七章电力系统三相短路的实用计算 容要点 电力系统故障计算。可分为实用计算的“手算”和计算机算法。大型电力系统的故障计算，一般均是采用计算机算法进行计算。在现场实用中，以及大学本、专科学生的教学中，常采用实用的计算方法—‘手算’(通过“手算“的教学，可以加深学生对物理概念的理解)。 例题1： 如图7一1所示的输电系统，当k点发生三相短路，作标么值表示的等值电 路并计算三相短路电流。各元件参数已标于图中。 图7一1系统接线图 解：取基准容量Sn=100MVA,基准电压Un=Uav(即各电压级的基准电压用平均额定电压表示)。则各元件的参数计算如下，等值电路如图7一2所示
图7-2 等值电路 例题7-2： 已知某发电机短路前在额定条件下运行，额定电流 3.45 N KA I=,N COS?=
0.8、d X ''=0.125。试求突然在机端发生三相短路时的起始超瞬态电流''I 和冲击电流有名值。(取 1.8=i m p K ) 解：因为，发电机短路前是额定运行状态，取101. 10U =∠? 习题： 1、电力系统短路故障计算时，等值电路的参数是采用近似计算，做了哪些简化? 2、电力系统短路故障的分类、危害、以及短路计算的目的是什么? 3、无限大容量电源的含义是什么?由这样电源供电的系统，三相短路时，短路电流包含几种分量?有什么特点? 4、何谓起始超瞬态电流(I")?计算步骤如何?在近似计算中，又做了哪些简
化假设? 5、冲击电流指的是什么?它出现的条件和时刻如何?冲击系数imp k 的大小与什么有关？ 6、在计算1"和imp i 时，什么样的情况应该将异步电动机(综合负菏)作为电源看待?如何计算? 7、什么是短路功率(短路容量)?如何计算?什么叫短路电流最大有效值?如何计算? 8、网络变换和化简主要有哪些方法?转移电抗和电流分布系数指的是什么?他们之间有何关系? 9.运算由线是在什么条件下制作的?如何制作? 10.应用运算曲线法计算短路电流周期分量的主要步骤如何? 11、供电系统如图所示，各元件参数如下:线路L, 50km, X1=0.4km Ω ;变压器T, N S =10MVA, %k u =10.5. T K = 110/11。假定供电点(s)电压为106.5kV 保持恒定不变，当空载运行时变压器低压母线发生三相短路时，试计算:短路电流周期分量起始值、冲击电流、短路电流最大有效值及短路容量的有名值。 12、某电力系统的等值电路如图所示。已知元
辽宁工业大学 《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统两相短路计算与仿真（2） 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：王 教师职称 起止时间：15-06-15至15-06-26
课程设计（论文）任务及评语
摘要 目前，随着科学技术的发展和电能需求的日益增长，电力系统规模越来越庞大，电力系统在人民的生活和工作中担任重要的角色，电力系统的稳定运行直接影响人们的日常生活，因此，关于电力系统的短路计算与仿真也越来越重要。 本论文首先介绍有关电力系统短路故障的基本概念及短路电流的基本算法，主要讲解了对称分量法在不对称短路计算中的应用。其次，通过具体的简单环网短路实例，对两相接地短路进行分析和计算。最后，通过MATLAB软件对两相接地短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 关键词：电力系统分析；两相接地短路；MATLAB仿真
目录 第1章绪论 (1) 1.1短路的原因、类型及后果 (1) 1.1.1电路系统中的短路 (1) 1.1.1短路的后果 (1) 1.2短路计算的目的 (2) 第2章电力系统不对称短路计算原理 (3) 2.1对称分量法基本原理 (3) 2.2三相序阻抗及等值网络 (3) 2.3 两相不对称短路的计算步骤 (4) 2.4两相（b相和c相）短路 (4) 第3章电力系统两相短路计算 (7) 3.1系统等值电路的化简 (7) 3.2两相短路计算 (9) 第4章短路计算的仿真 (11) 4.1仿真模型的建立 (11) 4.2 仿真结果及分析 (11) 第5章总结 (14) 参考文献 (15)
第七章短路电流计算 Short Circuit Current Calculation §7-1 概述General Description 一、短路的原因、类型及后果 The cause, type and sequence of short circuit 1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地 的系统）发生通路的情况。 2、短路的原因： ⑴元件损坏 如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路. ⑵气象条件恶化 如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等. ⑶违规操作 如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压. ⑷其他原因 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等. 3、三相系统中短路的类型： ⑴基本形式: )3(k—三相短路；)2(k—两相短路； )1( k—单相接地短路；)1,1(k—两相接地短路； ⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路； 不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称; 如两相短路、单相短路和两相接地短路. 注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。4、短路的危害后果 随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。 （1）电动力效应 短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导 体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭 到破坏。 （2）发热 短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备 可能过热以致损坏。 （3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃
中石化股份公司长岭分公司 电力系统短路电流计算书 1短路电流计算的目的 a.电气接线方案的比较和选择。 b.选择和校验电气设备、载流导体。 c.继电保护的选择与整定。 d.接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e.大、中型电动机起动。 2短路电流计算中常用符号含义及其用途 a. I－次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容 2 量。 b. I－三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和ch 母线的动稳定及断路器额定断流容量。 c. i－三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 ch d.I －三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳 ∞ 定。 e." S－次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 z f.S －稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. ∞ 3短路电流计算的几个基本假设前提 a.磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可 以运用叠加原理。 b.在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c.各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯 电抗表示。 d.短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。
4基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b＝100MVA，基准电压U b取各级电 压的平均电压，即U b＝U p＝1.05Ue ，基准电流 b b I S = ；基准电抗 2 b b b b X U U S ==。 常用基准值表（S b＝100MVA） 各电气元件电抗标么值计算公式
其中线路电抗值的计算中，X0为： a.6~220kV架空线取0.4 Ω/kM b.35kV三芯电缆取0.12 Ω/kM c.6～10kV三芯电缆取0.08 Ω/kM 上表中S N、S b单位为MVA，U N、U b单位为kV，I N、I b单位为kA。 5长岭炼油厂短路电流计算各主要元件参数 5.1系统到长炼110kV母线的线路阻抗（标么值） a.峡山变单线路供电时： ?最大运行方式下：正序0.1052； ?最小运行方式下：正序0.2281 b.巴陵变单线路供电时： ?最大运行方式下：正序0.1491 ?最小运行方式下：正序0.2683 5.21＃、2＃主变：S N＝50000kVA；X％＝14％ 5.3200分段开关电抗器：I N＝4000A；X％＝6％ 5.4厂用电抗器：I N＝400A；X％＝4％ 5.5配出线电抗器1：I N＝750A；X％＝5％ 配出线电抗器2：I N＝1000A；X％＝6％ 5.6陆城变：U N＝35kV；S N＝63kVA；X％＝7.43％ 5.7陆城架空线：l=11.3kM；U N＝35Kv 5.81＃催化9000kW电机电抗器：I N＝1500A；Xk％＝5％ 5.91＃催化5000kW电机电抗器：I N＝1000A；Xk％＝4％ 5.102＃催化4200kW电机电抗器：I N ＝1000A；Xk％＝3％ 5.114＃发电机：S N＝15MVA；Xd”＝ 12.4％
辽 宁 工 业 大 学
《电力系统计算》课程设计（论文）
题目：
电力系统两相短路计算与仿真（1）
院（系） ： 电 气 工 程 学 院 专业班级： 学 号：
学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：13-07-01 至 13-07-12
本科生课程设计（论文）
课程设计（论文）任务及评语
院（系） ：电气工程学院 G1
G
教研室：电气工程及其自动化 1 L2 2 T2 k:1 L1 3 L3 G2
G
T1 1:k
原始资料：系统如图
S3
课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务
各元件参数如下（各序参数相同） ： G1、G2：SN=30MVA，VN=10.5kV，X=0.26； T1: SN=31.5MVA ， Vs%=9.5 ， k=10.5/121kV, △ Ps=220kW, △ Po=33kW,Io%=0.9 ； YN/d-11 T2: SN=31.5MVA，Vs%=10.5， k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △Po=30kW,Io%=0.8； YN/d-11 -6 L1:线路长 80km，电阻 0.17Ω /km，电抗 0.4Ω /km，对地容纳 2.78×10 S/km； -6 L2:线路长 75km，电阻 0.2Ω /km，电抗 0.42Ω /km，对地容纳 2.88×10 S/km； ； -6 L3: 线路长 80km，电阻 0.17Ω /km，电抗 0.4Ω /km，对地容纳 3.08×10 S/km； ； 负荷：S3=45MVA，功率因数均为 0.9. 任务要求（节点 3 发生 AC 相金属性短路时） ： 1 计算各元件的参数； 2 画出完整的系统等值电路图； 3 忽略对地支路，计算短路点的 A、B 和 C 三相电压和电流； 4 忽略对地支路，计算其它各个节点的 A、B 和 C 三相电压和支路电流； 5 在系统正常运行方式下，对各种不同时刻 AC 两相短路进行 Matlab 仿真； 6 将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。
指 导 教 师 评 语 及 成 绩
平时考核： 总成绩：
设计质量：
答辩：
指导教师签字： 年 月 论文质量60%
1
日
注：成绩：平时20%
答辩20%
以百分制计算
辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文） 题目：电力系统两相断线计算与仿真（1） 院（系）：工程技术学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：2015-06-15至2015-06-26
课程设计（论文）任务及评语院（系）：工程技术学院教研室：电气工程及其自动化
摘要 电力系统故障计算主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时故障电流、电压及其在电力网中的分布。 本次课程设计中，根据给出的电力系统，先计算各元件参数，然后采用对称分量法将该网络分解为正序、负序、零序三个对称序网，并且求出戴维南等效电路，再计算当L3支路发生A和C两相断线时系统中每个节点的各相电压和电流，计算每条支路各相的电压和电流，最后在系统正常运行方式下，对各种不同时刻A、C两相断线进行Matlab仿真，将断线运行计算结果与仿真结果进行分析比较。 关键词：电力系统；对称分量法；Matlab仿真
目录 第1章绪论 0 1.1 电力系统概述 0 1.2 本文研究内容 (1) 第2章潮流计算 (2) 2.1等效电路图 (2) 2.2电路的星角变换 (3) 2.3等值电路图的网络参数设定 (5) 2.4功率和节点电压计算 (5) 第3章不对称故障分析与计算 (7) 3.1对称分量法 (8) 3.1.1正序网络 (8) 3.1.2负序网络 (10) 3.1.3零序网络 (11) 3.2两相断线的计算 (12) 3.2.1B相各点电压电流 (15) 3.2.2 A相各点电压电流 (16) 3.2.3 C相各点电压电流 (16) 第4章仿真分析 (18) 4.1仿真模型建立 (18) 4.2仿真结果分析 (20) 第5章课程设计总结 (22) 参考文献 (23)
简答： 1.电力系统短路故障的分类、危害、以及短路计算的目的是什么? 2.无限大容量电源的含义是什么?由这样电源供电的系统，三相短路 时，短路电流包含几种分量?有什么特点? 3.什么叫起始次暂态电流(I")?计算步骤如何? k的4.冲击电流指的是什么?它出现的条件和时刻如何?冲击系数imp 大小与什么有关？ i时，什么样的情况应该将异步电动机(综合负菏)作5.在计算1"和imp 为电源看待?如何计算? 6.什么是短路功率(短路容量)?如何计算?什么叫短路电流最大有效值? 如何计算? 7.网络变换和化简主要有哪些方法?转移电抗和电流分布系数指的是 什么? 8.运算由线是在什么条件下制作的?如何制作? 9.应用运算曲线法计算短路电流周期分量的主要步骤如何? 什么是对称分量法?ABC分量与正序、负序、零序分量具有怎样的关 系? 10.如何应用对称分量法，分析计算电力系统不对称短路故障? 11.电力系统各元件序参数的基本概念如何?有什么特点? 12.电力系统不对称故障(短路和断线故降)时，正序、负序、零序等值 电路如何制定?各有何特点? 13.试述电力系统不对称故障(短路和断线故障)的分析计算步骤. 14.何谓正序等效定则? 15.电力系统发生不对称故障时，何处的正序电压、负序电压、零序 电压最高?何处最低? 1.什么叫电力系统的运行稳定性?如何分类?主要研究内容是什么? 2.试简述发电机组的额定惯性时间常数及其物理含义。
3.试简述Eq为常数时简单电力系统功角特性方程的基本形式(隐极机和凸极机)。 4.何为电力系统静态稳定性？ 5.简单电力系统静态稳定的实用判据是什么？ 6.何为电力系统静态稳定储备系数和整步功率因数？ 7.提高电力系统静态稳定性的措施主要有哪些？ 8.何为电力系统的暂态稳定性? 9.提高电力系统瞬态稳定的措施有哪些?并简述其原理。 1.已知某发电机短路前在额定条件下运行，额定电流 3.45 N KA I=,N COS?=0.8、d X''=0.125。试求突然在机端发生三相短路 时的起始次暂态电流 '' I和冲击电流有名值。(取 1.8 = i m p K) 2.如图所示电力系统，试分别作出在k1, k2, K3点发生不对称故障时 的正序、负序、零序等值电路，并写出 ,, 120 X X X ∑∑∑的表达式。 (取0m X≈∞) 3. 图示电力系统，在k点发生单相接地故障，试作正序、负序、零序等值电路.
1 课程设计的题目及目的 课程设计选题 如图1所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120，Uc=1∠120. （1）求系统C 的正序电抗； （2）求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件；
2设计原理 基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中型点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络 X c X T X L X T X d ” C V fa(1) G + + +