无限大容量电力系统中短路电流的计算

短路电流计算方法口诀一.概述供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件.二.计算条件1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.三.简化计算法即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.1.主要参数Sd三相短路容量(MVA)简称短路容量校核开关分断容量Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定x电抗(Ω)其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.2.标么值计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(U jz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).(1)基准基准容量Sjz =100 MVA基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144(2)标么值计算容量标么值S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量S* = 200/100=2.电压标么值U*= U/UJZ ; 电流标么值I* =I/IJZ3无限大容量系统三相短路电流计算公式短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)冲击电流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8所以IC =1.52Id冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.4．简化算法【1】系统电抗的计算系统电抗，百兆为一。

无限大系统供电的三相短路电流计算步骤1. 概述在电力系统中，短路故障是一种严重的电力故障，会导致电力设备的损坏甚至火灾事故。

对于电力系统的短路电流进行准确的计算和分析至关重要。

2. 三相短路电流的定义三相短路电流是指在电力系统中，三相之间或者三相与地之间发生短路时产生的电流。

它是在短路点，三相导线之间或者与地之间的电压为零时的电流。

3. 三相短路电流计算的必要性在电力系统中，了解短路电流的大小对于设备的选型、保护装置的选择和系统的稳定运行具有重要意义。

进行三相短路电流的准确计算是非常重要的。

4. 三相短路电流计算的基本步骤根据电力系统的参数和拓扑结构，进行三相短路电流的计算需要进行以下基本步骤：4.1 收集系统参数首先需要收集电力系统中各个设备的参数，包括发电机、变压器、电缆、开关设备等的额定容量、短路阻抗、接线方式等信息。

4.2 绘制系统拓扑图根据收集到的系统参数，绘制出电力系统的拓扑结构图。

拓扑图的绘制需要清晰地表现出系统中各个设备的连接方式和电流的流向。

4.3 计算短路阻抗根据电力系统的拓扑结构和参数，计算出各个节点之间的等值短路阻抗。

这个步骤是进行短路电流计算的基础。

4.4 确定短路点根据拓扑结构图和短路阻抗的计算结果，确定系统中可能发生短路的点，即短路点。

4.5 进行短路电流计算在确定了短路点之后，可以使用各种方法进行短路电流的计算，如对称分量法、复功率法、节点分析法等。

4.6 考虑不对称短路在实际电力系统中，三相短路并不总是对称的，因此在计算短路电流时需要考虑不对称短路。

可以使用不对称系统等效电路进行计算。

4.7 分析计算结果根据计算得到的短路电流结果，对系统进行分析，评估设备的承受能力，选择合适的保护设备，做出相应的安全措施。

5. 结论三相短路电流的计算是电力系统设计、运行和维护中的重要内容。

在进行计算时，需要充分收集系统参数，绘制系统拓扑图，计算短路阻抗，确定短路点，进行短路电流计算，并最终分析计算结果。

3U B3U BS TU U S 短路电流计算在电力系统短路电流计算中，假设各元件的磁路不饱和的目的:可以应用叠加原理, 在短路的实用计算中，通常只用周期分量电流的有效值来计算短路功率 标么值：任意一个物理量对基准值的比值。

UI Z ， S U ISU 2基准值 S B 3U B I B ，I BB， Z BB S B发电机标么值电抗： XX G % ( U GN )2 BG100 U B S变压器标么值电抗： XU k % ( U N )2 S B线路标么值电抗： X LX 100 U BBL2 BX % U S 电抗器标么值电抗： XR BR100 2B不同基准值的标幺值之间的换算： XX (U N )2 S BBNU B S N三相短路：短路点电压为零，各相短路电流相等,短路电流只包含正序分量。

无限大系统供电网络短路时，电源电压保持不变，U 1，短路容量的标么值和短路电 流的标么值相等，短路电流周期分量标么值 I fU X f1 X fS f ，短路电流： I fI fB，短路容量：S f S f S B ，S f 3U av I f 短路容量用来校验开关的切断能力。

转移阻抗：任意两个接点之间的等值电抗。

无限大功率电源供电电路的短路电流在暂态过程中包含交流分量和直流分量。

短路冲击电流：短路电流最大瞬时值，在短路发生后约半个周期出现，短路后 0.01s 的 瞬时值， i m2K m I f 用于校验设备的动稳定。

K m 为冲击系数，当短路发生在发电机 电压母线时， K m 1.9 ，当短路发生在发电厂高压母线时， K m 1.85 ，当短路发生在其他地点， K m 1.8 。

非周期电流的初值越大，暂态过程中短路电流最大瞬时值越大。

它与短路发生时刻有关， 与短路发生时电源电势的初始相角（合闸角） 有关。

短路电流冲击值在短路前空载， 电压初相位为0的情况下最大。

序阻抗：静止磁耦合元件（线路、电抗器、变压器）正序阻抗和负序阻抗相等 Z 1 Z 2 ； 零序电抗比正序电抗大。

短路电流的计算在短路电流的计算中，分为无限容量系统及有限容量系统短路电流计算。

无限容量系统短路电流计算适用于电源容量很大或者是短路点距电源的电气距离很远的电网，这时系统电压认为是不变的；有限容量系统短路电流计算适用于电源功率不大或短路点距电源的电气距离很近的电网，这时电源母线电压是变化的。

理想中的无限容量系统是指电源容量为无限大，阻抗为零。

在实际计算中，只要电源阻抗不超过短路时总阻抗的5%--10%，则认为是无限容量系统。

煤矿供电一般引自大电力系统，计算时采用无限容量系统短路电流的计算方法。

一、高压供电系统短路电流的计算1）短路电流变化过程分析：下图为无限容量供电系统发生三相短路时的单线图。

当d 点发生三相短路时，整个电路阻抗缩小到Z L ，而无限容量系统母线电压不变，所以短路后回路中的电流突然增大。

此时会产生一个短路电流冲击i ch ，其有效值为I ch ,大小为：i ch =2.55I d (3) I ch =1.52I d (3)在校验电气设备动稳定性时，要用短路电流冲击值来校验。

2）短路回路中元件阻抗的计算在计算高压电网中的短路电流时，一般只计算发电机、变压器、线路、电抗器的电抗，只有在短路回路中总阻抗大于总电抗的1/3时，才计算电阻。

计算时一般采用标么值。

（1）系统电抗标么值： )(*dt d j x S S S X 或S j —基准容量，一般取100MV A ；S d －电源母线电大短路容量 S dt －电源线路断路器的切断容量Sr=∞ r=0 x=0F(3)（２）电力变压器的标么值：22*100%jebeb j bU U S S U X ∙∙= Ｕ%－阻抗电压； Ｓj －基准容量； Ｓeb －额定容量； Ｕeb －额定电压； Ｕj －基准电压，一般取Ｕp （平均电压）。

见下表（３）线路的标么值：20*pjLU S L X X ∙=X 0－线路单位电抗值（Ω/km ），见下表。

L －线路长度（km ）（4）电抗器的电抗标么值：ekj jek k I U I U U X ∙=100%*3）短路电流的计算在计算短路电流之前，首先应根据供电系统图作出对应短路点的等值电路单线图，然后用网路简化规则加以简化，求出短路回路总阻抗，最后计算短路电流。

短路电流计算和估算（蔡国林蔡九林董辉）【摘要】：分析短路过程的物理学模型，介绍高压电网的短路电流的计算、低压电网短路电流的计算。

从工程的角度介绍了一种低压母线短路电流的估算方法和误差分析。

【作者简介】：蔡国林，石家庄化工化纤有限公司热电联产车间值长，1966年生，1989年毕业于河北机电学院，1998年参加石家庄供电局小火电企业电气值长培训。

电气工程师，注册造价工程师。

【关键词】：短路电流计算估算一、无限大容量系统短路过程分析1.无限大容量电源供电系统的概念：电源内阻抗为零，供电容量相对无限大的电力系统，电源母线上的输出电压不变。

2.短路过程分析模型等效方程 R∑*i k+L∑*（d ik/dt）=U￠m*sin（wt）解方程，得到短路电流i k=I km*sin（wt-￠k）+C*e∧（t/T）短路前的负荷电流 i=Im*sin（wt-￠）根据短路前后电流不能突变：ik=i得出短路电流 ik= Ikm*sin（wt-￠k）+（Ikmsin￠k –Imsin￠）*e∧（t/T）I∞=Ip 既短路稳态电流等于短路周期分量。

二、高压电网短路电流的计算无限大容量供电系统发生短路事故时三相短路电流Ik（3）=Uc/（1.732X∑）1.标幺值：是一个比值，指实际的电量值（电流、电压、阻抗）与选定的基准值的比值。

A﹡=A/Ad一般选基准容量为100MVA；基准电压选短路点的电压Ud=Uc=1.05Un基准电流Id=Sd/(1.732Ud)；基准阻抗Xd=1.732*Ud*Ud/Sd2.电力系统各元件的标幺值电力系统的电抗标幺值：Xs﹡=Sd/Sk电力线路的电抗标幺值：XwL﹡=X0*L*Sd/（Uc*Uc）*一般10KV架空线0.35，35KV架空线0.4,10KV电缆0.08欧/km电力变压器的电抗标幺值：Xt﹡=Uk%*Uc*Uc/(100*Snt)3.三相短路电流的计算三相短路周期性分量：Ik（3）=Id/X∑﹡其他短路电流：高压系统ish（3）= 2.55 Ik（3）； I sh（3）= 1.51 Ik（3）低压系统ish（3）=1.84 Ik（3）； I sh（3）= 1.09 Ik（3）短路容量 Sk（3）=Sd/ X∑﹡4.举例某企业总降压变电站有一台S9-10000/35/10.5KV(Uk%=7)变压器，供电采用5KM的架空线。

模块3 短路计算3.1 短路的基本概念3.1.1短路的原因、后果及其形式一、短路的原因短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。

造成短路的主要原因：1）是电气设备载流部分的绝缘损坏；2）工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压设备接人较高电压的电路中，也可能造成短路；3）鸟兽跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，也是导致短路一个原因。

二、短路的后果短路后，在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安，如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。

2）短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。

3）短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。

4）严重的短路要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。

5）不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。

三、短路的形式在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等。

图3-1 短路的形式(虚线表示短路电流路径)(3)k－三相短路(2)k－两相短路(1)k－两相接地短路k－单相短路(1.1)3.1.2无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量一、无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。

其特点是，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。

如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5％～10％，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。

短路电流速算一.概述供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件.二.计算条件1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.三.简化计算法即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.1.主要参数Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定x电抗(Ω)其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.2.标么值计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).(1)基准基准容量Sjz =100 MVA基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ(KV)3710.56.30.4因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144(2)标么值计算容量标么值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量S* = 200/100=2.电压标么值U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ3无限大容量系统三相短路电流计算公式短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)冲击电流有效值: IC = Id *√1 2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8所以 IC =1.52Id冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.4．简化算法【1】系统电抗的计算系统电抗，百兆为一。