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:就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其她原因
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、单相短路与两相接地短路、
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、发生地点与持续时间的不同,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,可能使导体与它们的支架遭到破
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,也可能殃及
周围设备、
（4） 电压大幅下降,对用户影响很大、
（5） 如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长,则可
能使并列运行的发电厂失去同步,破坏系统的稳定,造成
大片停电。这就是短路故障的最严重后果。
（6） 不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。
二、计算短路电流的目的及有关化简
The purpose and some simplification of short circuit Calculation
1、短路计算的目的
a 、选择电气设备的依据;
b 、继电保护的设计与整定;
c 、电气主接线方案的确定;
d 、进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户工作的影响;
2、短路计算的简化假设
a 、不考虑发电机间的摇摆现象,认为所有发电机电势的相位都相同;
b 、不考虑磁路饱与,认为短路回路各元件的电抗为常数;
c 、不考虑发电机转子的不对称性,用''''q
d E X 和来代表。认为f I << d I ,
即认为短路前发电机就是空载的;
d 、不考虑线路对地电容、变压器的励磁支路与高压电网中的电阻,
认为等值电路中只有各元件的电抗。
§7-2 标么值计算方法与短路电流计算步骤
Per-unit system and the process of short-circuit current calculation
一、 标么制的概念 conception of per-unit system
1、标么制 per-unit system :将电压、电流、功率、阻抗等物理量不用
其有名值表示,而用标么值表示。
2、标么值:per-unit value
与有名值同单位）基准值）
实际有名值（任意单位标么值(= 例如:某发电机的端电压用有名值表示为kV 5.10U G =,如果用标么值
表示,就必须先选定基准值、若选基准值kV 5.10U B =,则15.105.10U U U B G G ===*;
若取基准值kV 10U B =,则05.1U G =*;
若取基准值kV 1U B =,则5.10U G =*、
可见:标么值就是一个没有量纲的数值,对于同一个有名值,基准值选
得不同,其标么值也就不同、
因此:说明一个量的标么值时,必须同时说明它的基准值;否则,标么值
的意义不明确！
3、采用标么制的优点: the advantage of per-unit system
（1） 易于比较电力系统中各元件的特性与参数;
（2） 易于判断电气设备的特征与参数的优劣;
（3） 可以使计算量大大简化。
二、 基准值的选取 the selection of reference value
1、 各量的基准值之间应服从:
功率方程:UI S 3=
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.
题目：短路电流及其计算 讲授内容提要：三相短路、两相短路及单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 教学目的：掌握三相短路、两相短路及单相短路电流的计算，会根据短路条件进行设备校验。 教学重点：欧姆法和标幺值法计算短路电流的方法，掌握短路热稳定和动稳定校验的方法。 教学难点：欧姆法和标幺值法计算短路电流的方法 采用教具和教学手段：多媒体及板书 授课时间：年月日授课地点：新教学楼教室 注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
第三章 短路电流及其计算 本次课主要内容：三相短路、两相短路及单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 计算过程：绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。 一、欧姆法进行三相短路计算 22 ) 3(3∑ ∑ += X R U I C K 计算高压短路时电阻较小，一般可忽略。 、电力系统的阻抗计算 OC C S S U X 2= 、电力变压器的阻抗计算 2)(N C K T S U P R ?≈ N C K T S U U X 2 100%? ≈ 、电力线路的阻抗计算 l R R WL 0= l X X WL 0= 、阻抗换算 2'' )(C C U U R R = 2'' )(C C U U X X = 三、标幺制法三相短路电流计算 、基准值 基准容量 MVA S d 100= （可以任意选取） 基准电压 c d U U = （通常取短路计算电压） 基准电流 C d d d d U S U S I 33==
基准电抗 d C d d d S U I U X 2 3= = 、元件标幺值： 电力系统电抗标幺值： OC d d C OC C d S S S S S U S U X X X ===*//22 电力变压器电抗标幺值： N d K d C N C K d T T S S U S U S U U X X X ?=?==*100%/100%2 2 电力线路电抗标幺值： 22/C d O d C O d WL WL U S l X S U l X X X X ?===* 、短路电流标幺值及短路电流计算 *)* 3()3(2) 3()3(1 3/3/∑ * ∑ ∑∑* = =====X I I I I X X S U U S X U I I I d d K K d C C d C d K K 、三相短路容量 ** ) 3()3(33∑ ∑== =X S X U I U I S d c d C K K 四、两相短路电流的计算 ∑ =Z U I C K 2) 2( 866.02/3/) 3()2(==K K I I 五、单相短路电流的计算 ∑ ∑∑++=321)1(3Z Z Z U I K ? 工程计算 0 )1(-= ??Z U I K 第四节 短路电流的效应和稳定度校验 一、短路电流的电动效应和动稳定度 动稳定度校验 一般电器： )3(max ) 3(max sh sh I I i i ≥≥
短路电流及其计算 第一节短路电流概述 本节将了解短路的原因及危害，掌握短路的种类，并知道短路电流计算的基本方法。 一、短路的概念 短路时至三相电力供电系统中，相与相或相与地的导体之间非正常连接。 在电力系统设计和运行中，不仅要考虑正常工作状态，而且还必须考虑到发生事故障碍时所照成的不正常工作状态。实际运行表明，在三相供电系统中，破坏供电系统正常运新的故障最为常见而且危害最大的就是各种短路。当发生短路时，电源电压被短接，短路回路阻抗很小，于是在回路中流通很大的短路电流。 对中性点不接地的系统又相遇相之间的短路；对于中性点接地的系统又相遇相之间的短路，一项于几项与大地相连接以及三相四线制系统中相与零项的连接等，其中两相接地的短路实际上是两相短路。常见的短路形式如图3—1所示 2.短路的基本种类 在三相供电系统中，短路的类型主要有： （1）三相电路 三相短路是指供电系统中，三相在同一点发生短接。用“d（3）”表示，如图3-1a所示。（2）两相电路 两相短路是指三相供电系统中，任意两项在同一地点发生短接。用“d（2）”表示，如图3-1b 所示。 （3）单相电路 单相短路是指在中性点直接接地的电力系统中，任一项与地发生短接。用“d（1）”表示，如图3-1c所示。 （4）两相接地电路 两相接地的短路是指在中性点直接接地的电力系统中，不同的两项同时接地所形成的两相短路，用“d（1-1）”表示，如图3-1d所示。 按短路电流的对称性来说，发生三相短路时，三项阻抗相等，系统中的各处电压和电流仍保持对称，属于对称性短路，其他形式的短路三相阻抗都不相等，三相电压和电流不对称，均为不对称短路。
电力系统分析基础试卷1 一、简答题（15分） 电网互联的优缺点是什么？ 影响系统电压的因素有哪些？ 在复杂电力系统潮流的计算机算法中，节点被分为几种类型，已知数和未知数各是什么？ 电力系统的调压措施和调压方式有哪些？ 什么是短路冲击电流？产生冲击电流最恶劣的条件有哪些？ 二、1、（5分）标出图中发电机和变压器两侧的额定电压（图中所注电压是线路的额定电压等级） 2、（5分）系统接线如图所示, 当 f 1 、f 2点分别发生不对称接地短路故障时, 试作出相应的零序等值电路。(略去各元件电阻和所有对地导纳及变压器励磁导纳) T L G 1 T 三、（15分）额定电压为110KV 的辐射型电力网，参数如图所示，求功率分布和各母线电压（注：必须考虑功率损耗，不计电压降落的横分量）。 四、（15 P GN =500MW σ%=4 P GN =450MW σ%=5 负荷的单位调节功率K L*=1.5
负荷后，系统的频率和发电机的出力各为多少？ 五、（15分）设由电站1向用户2供电线路如图，为了使用户2能维持额定电压运行，问在用户处应装电容器的容量是多少？（忽略电压降落的横分量影响） 六、（15 （注：图中参数为归 算到统一基准值下的标么值SB=100MV A，UB=Uav） 故障点A相各序电流和电压的有名值、A相各序电流向量图。 中性点电位Un是多少KV？ Xn是否流过正、负序电流？Xn的大小是否对正、负序电流有影响？ 七、（15分）电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，当f点发生三相短路时，若要使短路后的短路功率Sf不大于250MV A，试求(SB=100MV A，UB= Uav) 线路允许的电抗有名值XL？ 发电机G1、G2的计算电抗？ 一、简答题（25分） 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？ 什么是电压损耗、电压降落、电压偏移？ 电力系统采用分裂导线有何作用？简要解释基本原理。 在复杂电力系统潮流的计算机算法中，节点被分为几种类型，已知数和未知数各是什么？ 什么是电力系统短路故障？故障的类型有哪些？ 二、(15分)在如图所示的两机系统中，PGN1=450MW，σ1%=5；PGN2=500MW，σ2%=4。
根据两相短路电流计算公式：I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2其中刀R=R〃K b2+R b+R2；刀X=X+X1/ K b2+X b+X2 式中I d-- 两相短路电流，A； 刀R、刀X—短路回路内一相电阻、电抗值的总和，Q; X X—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Q ; R「X—高压电缆的电阻、电抗值，Q ; K b—矿用变压器的变压比，若一次电压为1 OKV,二次电 压为1 2 0 0 V、6 9 0 V时，变比依次为8. 3、14. 5 R b、X b—矿用变压器的电阻、电抗值 R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值 U e—变压器二次侧的额定电压，对于660V网络，U e以690V 计算；对于1140V网络，U e以1200V计算 经查表： 702高压电缆R1=0.3 Q /Km, X i=0.08 Q /Km； 502高压电缆R1=0.42 Q /Km, X=0.08 Q /Km； 352高压电缆R1=0.6Q /Km，X1=0.08 Q /Km； 1140V变压器R b=0.0167, X b=0.1246 ； 660V 变压器R b=0.0056, X b=0.0415； 1140V 系统下X X=0.0144 ； 660V 系统下X X=0.0048； 702低压电缆R2=0.315Q /Km, X2=0.078 Q /Km；
502低压电缆R2=0.448Q /Km, X2=0.081 Q /Km； 352低压电缆R2=0.616 Q /Km, X2=0.084 Q /Km；252低压电缆R2=0.864 Q /Km, X2=0.088 Q /Km；162低压电缆R2=1.37Q /Km，X2=0.09 Q /Km； 1、副井井下660V 系统最远端两相短路电流刀 R=R1/K b2+R b+R2=0.539948 刀X=X+X i/ K b2+X b+X2=0.118166 l d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=627.27A 2、副井井下1140V 系统最远端两相短路电流 刀R=R1/K b2+R b+R2=0.27092 刀X=X+%/ K b2+X b+X2=0.20162 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=1776.73A 3、副井井下风机专用线最远端两相短路电流刀 R=R/K b2+R b+R2=0.2 刀X=X+%/ K b2+X b+X2=0.086 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X） 2=1568A 4、主井井下660V 系统最远端两相短路电流 刀R=R〃K b2+R b+R2=0.09 刀X=X+X1/ K b2+X b+X2=0.06 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=3136A 5、主井井下1140V 系统最远端两相短路电流 刀R=R1/K b2+R b+R2=0.277 刀X=X+Xd K^+X b+X2=0.2 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=1756A
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4章电力系统短路故障的基本概念 4.2 标幺制 字体大小:小中大4.2.1 标幺值定义 基准值的选取应满足电路理论的规律。一般先取S B=100或1000MVA，U B=U av；然后用下列式子计算其它基准值： 平均额定电压U av的出现只是为了短路计算的简便，解除变压器实际变比给计算带来的烦琐。 此外，对于星形接线方式，取单相功率基准值S Bφ、相电压基准值U Bφ和相电流基准值I Bφ满足下列式子： 这样就可以得到（三角型接线方式也相同）： 4.2.2 基准值改变时标幺值间的换算 通常电力系统中一些元件（如：发电机、变压器、电抗器）的阻抗参数均是以各自的额定值为基准值而给出的标幺值，但各个元件的额定值常常不同。 如果电抗X以额定值为基准值的标幺值为X*(N)，按统一选定的基准值条件下的标幺值为X*(B)，则有：
对于发电机：可直接用上式计算。对于变压器： 对于电抗器：一般给出U N、I N和X R% 4.2.3 不同电压等级电抗标幺值的关系
在图示的多电压等级电网中，取功率基准值为S B，基本级为线路L3所在的电压等级，则线路L1的电抗X'L1归算到基本级后的值即为： X'L1的标幺值为： 上式说明：各个电压等级元件的参数标幺值可以直接用元件所在级的平均额定电压作为基准电压计算，无需再归算到基本级。 结论：任何标幺值通过变压器后数值不发生变化。 [例4-1] 在图示电力系统中，线路电抗均为 x1=0.4Ω/km，试求各元件电抗的标幺值，并做出等值电路。 解：取功率基准值S B=100 MVA，各级电压基准值 U B=U av=230、115、6.3 kV。 计算各元件的电抗标幺值，并做出等值电路：
西安交大《电力系统分析Ⅰ》在线作业答案
西交《电力系统分析Ⅰ》在线作业 一、单选题（共 40 道试题，共 80 分。） 1. 在电力系统潮流计算中，PV节点的待求量是(A )。 A. Q、δ B. P、Q C. V、δ D. P、V 满分：2 分 2. 在任何负荷下，中枢点的电压保持为大约恒定的数值（102%—105%UN），这种调压方式为( b)。 A. 顺调 B. 常调压 C. 逆调 D. 顺、逆调 满分：2 分 3. 在高压架空输线１点和２点之间，电压幅值Ｕ１大于Ｕ２，电压相角角１小于角２，线路有功潮流最可能的流向为( A)。 A. 从１流向２
B. 从１流向大地 C. 从２流向１ D. 从２流向大地 满分：2 分 4. 已知一节点所带负荷，有功功率为P，视在功率为S，则功率因数角为(D )。 A. arcctgP/S B. arcsinP/S C. arctgP/S D. arccos 满分：2 分 5. 潮流方程是(D )。 A. 线性方程组 B. 微分方程组 C. 线性方程 D. 非线性方程组 满分：2 分 6. 以下关于交流输电线路导线分裂技术的优点，错误的是（ C ）。 A. 减少电晕损耗 B. 减少线路串联电抗 C. 减少线路并联电纳＃＃减少线路串联电纳
满分：2 分 7. 有备用接线方式有（ C）。 A. 放射式、环式、链式 B. 放射式、干线式、链式 C. 环式、双端电源供电式 D. B和C 满分：2 分 8. 和架空输电线相比，同截面电缆的电抗（ B ）。 A. 大 B. 小 C. 相等 D. 都不对 满分：2 分 9. 中性点不接地系统中发生单相接地时，接地点有电流流过，电流的通路是(D )。 A. 变压器、输电线 B. 发电机 C. 输电线、中性点 D. 输电线路和线路对地电容 满分：2 分 10. 有备用电源接线方式的优、缺点是(C )。
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
用标幺制计算对称三相电力系统的方法 （https://www.doczj.com/doc/c99778851.html, ,西安 李 谦） 目录 一．用标幺制计算电路的方法概述 二．变压器的标幺值等效电路 1. 单相变压器的标幺值等效电路 2. 三相变压器的标幺值等效电路 三．用标幺值计算等效电路的方法 1. 计算电路各参数基准值的公式 2．用标幺值计算等效电路的公式 四. 用标幺值计算三相变压器电路的方法 1．三相对称变压器电路的计算步骤 2．Y-Y 形三相对称变压器电路的计算方法 3. 三相变压器在在电路中产生的相位移 4. Y-Δ形三相对称变压器电路的计算方法 五．用标幺制计算三相电力系统的一般方法 参考文献 一．用标幺制计算电路的方法概述 在文献4中，作者曾专门介绍过三相电路的计算问题，在那里，我们是把变压器当作电源看待的，计算的是负载的电流或它消耗的功率等，对于变压器本身的参数，并没有涉及。但是，当计算电力系统时，对变压器的阻抗、相位移等参数就必须考虑在内，一并进行计算，也就是把变压器当负载对待。本文就是探讨这个问题的。 不过，在这里，我们只介绍处于对称三相电路中的双绕组三相变压器的计算问题。计算这类电路时，一般都是归结为单相电路进行计算。所以，比较简单。至于不对称的三相电路如何计算、三绕组的变压器如何计算，将另作介绍。 因为变压器的电压是多级的，用一般方法计算就比较困难，因此，用标幺制计算就比较方便。 所谓标幺制就是把普通电气量（如电流、电压、阻抗等）转换为无量纲的量（标幺值），再根据电路原理，对这些无量纲的量进行计算，最后把计算结果再换算为有量纲的量，以求出答案。 标幺值的计算公式是 ）（基准值 实际值标幺值11-??????????= 怎样用标幺制计算电路，也有几种不同的方法。本文是为学习文献1的大学生们写的辅导材料，所以，本文介绍的是文献1介绍的计算方法。这种方法在国
短路电流计算 > 计算方法 短路电流计算 > 计算方法短路电流计算方法一、高压短 路电流计算（标幺值法） 1、基准值 选择功率、电压、电流电抗的基准值分别为、、、时，其对应关系为： 为了便于计算通常选为线路各级平均电压；基准容量 通常选为 100MVA 。由基准值确定的标幺值分别如下： 式中各量右上标的“ * “用来表示标幺值右，下标的“ d”表示在基准值下的标幺值。 2、元件的标幺值计算 （1）电源系统电抗标幺值 —电源母线的短路容量 （2）变压器的电抗标幺值 由于变压器绕组电阻比电抗小得多，高压短路计算时 忽略变压器的绕组电阻，以变压器的阻抗电压百分数（% ）
作为变压器的额定电抗，故变压器的电抗标幺值为： —变压器的额定容量，MVA （3）限流电抗器的电抗标幺值 % —电抗器的额定百分电抗—电抗器额定电压， kV —电抗器的额定电流， A （4）输电线路的电抗标幺值 已知线路电抗，当=时 —输电线路单位长度电抗值，Ω/km 3、短路电流计算 计算短路电流周期分量标幺值为 —计算回路的总标幺电抗值 —电源电压标幺值，在=时， =1 = 短路电流周期分量实际值为 = 对于电阻较小，电抗较大（<1/3 ）的高压供电系统，三相短路电流冲击值=2.55三相短路电流最大有效值
=1.52 常用基准值 (=100MVA) 电网额定电压（kV ） 3.0 6.0 10.0 35.0 60.0 110 基准电压（ kV ） 3.15 6.3 10.5 37 63 115 基准电流（ kA ） 18.3 9.16
5.5 1.56 0.92 0.502 二、低压短路电流计算（有名值法） 1. 三相短路电流 2.两相短路电流 3.三相短路电流和两相短路电流之间的换算关系 4.总电阻和总电抗 5.系统电抗 6.高压电缆的阻抗 7.变压器的阻抗
习题和思考题 3-1.什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？短路电流计算的目的是什么？ 答：所谓短路，就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。 在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路，其余均称为不对称短路。在供电系统实际运行中，发生单相接地短路的几率最大，发生三相对称短路的几率最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。 供电系统发生短路的原因有： （1）电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。 （2）运行人员不遵守操作规程发生的误操作。如带负荷拉、合隔离开关（内部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置），检修后忘拆除地线合闸等； （3）自然灾害。如雷电过电压击穿设备绝缘，大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。 发生短路故障时，由于短路回路中的阻抗大大减小，短路电流与正常工作电流相比增加很大（通常是正常工作电流的十几倍到几十倍）。同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大，三相短路时，短路点的电压可能降低到零。因此，短路将会造成严重危害。 （1）短路产生很大的热量，造成导体温度升高，将绝缘损坏； （2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏； （3）短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热而烧坏； （4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便； （5）严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃； （6）单相对地短路时，电流产生较强的不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。 计算短路电流的目的是: （1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。
填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220±2*2.5%，他共有（5）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（214.5KV）（209KV）（225.5KV）（231KV）。 二：思考题 电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2） 答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。 要求：（1）保证可靠的持续供电。（2）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。 电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？（p8-9）答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） S 。当功率一定时电压越高电流越小，导线的载流答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为 面积越小，投资越小；但电压越高对绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘设备投资越大。综合考虑，对应一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，又不应任意确定线路电压。考虑到现有的实际情况和进一步发展，我国国家标准规定了标准电压等级。 导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么?（p27）
辽宁工业大学《电力系统计算》课程设计（论文） 题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（3） 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：讲师 起止时间：12-07-02至12-07-13
课程设计（论文）任务及评语
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
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电力系统短路计算概述 (1) 1.1.1 电力系统短路计算的目的 (1) 1.1.2 短路计算的处理方法 (1) 1.2本文设计内容 (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 (4) 2.3两相接地不对称短路的计算步骤 (5) 第3章电力系统两相短路计算 (8) 3.1系统等值电路及元件参数计算 (8) 3.2系统等值电路及其化简 (9) 3.3两相接地短路计算 (10) 3.4计算其它各个节点的A、B和C三相电压和电流 (14) 3.5计算各条支路的电压和电流 (14) 第4章短路计算的仿真 (16) 4.1仿真模型的建立 (16) 4.2仿真结果比较分析 (18) 第5章总结 (20) 参考文献 (21)
能源学院 课程设计 课程名称：电力系统分析 设计题目：电力系统各元件标幺值的应用及简化电路设计 学院：电力学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1301班 姓名：玥 学号：1310240032 成绩：______________________________ 指导教师：莉、静
日期：2015年12月7号—2015年12月18号
摘要 在电力系统计算中习惯采用标幺制，一个物理量的标幺值是指该物理量的实际值与所选基准值的比值。在组成电力系统的等值电路时，各元件的参数应按全网统一选定的基准值进行标幺值的换算。如发电机,变压器,电抗器等的阻抗参数,是以自身的额定容量和额定电压为基准值得标幺值换算为统一基准值下的标幺值。。在这个设计中，先把各元件参数的标幺值计算出来，再通过制订各序网络。 关键词：标幺值等值电路各序网络
摘要 (2) <<电力系统各元件标幺值的应用及简化电路设计>> (3) 一：基础资料 (3) 1.1发电机的参数和等值电路 (3) 1.2电力线路的参数和等值电路 (3) 1.2.1电力线路单位长度的参数 (3) 2.1电力系统的等值网络 (3) 2.1.1用有名值表示的等值网络 (3) 2.1.2用标幺值表示的等值网络 (3) 二：设计任务 (3) 结论 (3) 总结与体会 (3) 致 (3) 参考文献 (3) 课程设计成绩的考核 (3)
100 1002*0 0?= ?= U S x x x N N G G G s U x x N N G G 2 00 100 ?= ) (X I U E E G G j G G G ? ??? +=电力系统分析课程设计 <<电力系统各元件标幺值的应用及简化电路设计>> 一：基础资料 1.1发电机的参数和等值电路 一般情况下，发电机厂家提供参数为：s N ，p N ， ? N cos ，U N 及电抗百分值00 x G ，由此，可确定发电机的电抗。 按百分值定义有)(X I U E E G G j G G G ? ? ? ? += 因此 求出电抗以后，就可求电势， 并绘制等值电路图，如图2-1所示。
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，也可能殃及周围设备. （4）电压大幅下降，对用户影响很大. （5）如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使
一．填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定 电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路 电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本 形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联 电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参 数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220±2*2.5%，他共有（5）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（214.5KV）（209KV） （225.5KV）（231KV）。 二：思考题 1.电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2） 答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 2.电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 3.电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。 要求：（1）保证可靠的持续供电。（2）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。 4.电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 5.我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？ （p8-9） 答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 6.电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） S 。当功率一定时电压越高电流越小，导线答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为
电气元件电抗标幺值的计算 （假定容量和电压的基准值已选定为 S j 和U j ） 1、 发电机（给定额定容量 S e ，额定电压 U e 和以 S e 与U e 为基准的电抗标幺值 X e *） X e *=X U S e e 其有名值为 X = X e *S U e e 2 换算成以 S j 和U j 为基准的标幺值为 X j *=X X j = X e *S U e e 2· U S j j 2 2、变压器（给定额定容量S e ，额定电压U e 和短路电压U d ﹪，忽略变压器的电阻， 认为 U d ﹪= X ﹪），则变压器的电抗有名值为 X = 100 U d S U e e 2 ﹪ 换算成以 S j 和U j 为基准的标幺值为 X j *=100U d ﹪·S U e e 2· U S j j 2 3、电抗器（给定额定电压U e 、线电流I e 和百分电抗X k ﹪）， X k ﹪=X k ·U I Q e ·100= X k Ie U e 3 ·100 式中 U Q 为电抗器所在电网的相电压。 则有名值为 X k =100 X k ﹪100 X k ﹪3 U e I e 1 换算成以 S j 和U j 为基准的标幺值为 X j *=X j X = 100 X k ﹪·3 U e I e 1 · U S j j 2= 100X k ﹪·I U e e · U I j j
在实际计算中，由于各电压级的平均电压与额定电压近似相等，故可将发电机、变压器和电抗器标幺值计算简化如下： 发电机 X j *=X e *S S e j 变压器X j *= 100U d S S e j ﹪ 电抗器 X j *=100X k ﹪·I I e j 4、架空线和电缆（给出的参数是每公里电抗有名值（km / ）。 对于长度为L 公里的输电线路，其电抗有名值为 X=X L 其标幺值为 X j *=X j X = X L U S j j 2 电力系统的平均电压