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电力系统三相短路的分析与计算

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【例1】在图1所示网络中，设8.1;;100MavBBKUUMVAS，求K点发生三相短路时的冲击电流、短路电流的最大有效值、短路功率？

解：采用标幺值的近似计算法

①各元件电抗的标幺值

1008.03.610008.05.0222.13.03.631001004100435.0301001005.10121.01151004.0402*2**2*1LNBRTLXIIXXX

②从短路点看进去的总电抗的标幺值：

7937.1*2***1*LRTLXXXXX

③短路点短路电流的标幺值，近似认为短路点的开路电压fU为该段的平均额定电压avU

5575.01****XXUIff

④短路点短路电流的有名值

kAIIIBff113.53.631005575.0*

⑤冲击电流

kAIifM01.13113.555.255.2

⑥最大有效值电流

kAIIfM766.7113.552.152.1

⑦短路功率

MVAIISSSBfBff75.551005575.0**

[例2] 电力系统接线如图2（a）所示，A系统的容量不详，只知断路器B1的切断容量为3500MVA，C系统的容量为100MVA，电抗XC＝0.3，各条线路单位长度电抗均为0.4Ω/km，其他参数标于图中，试计 2 算当f1点发生三相短路时短路点的起始次暂态电流''1fI及冲击电流iM，(功率基准值和电压基准值取avBBUUMVAS,100)。

50km 40km

f1(3)

A C

40km 40km

B1 35kV

(a) f2(3)

XA XC X1

X2 X3

X4 X5

f1 SA SC

(b)

SC X9 X7 X8

X10

f1

XC

SA

(c)

X10

f1 X11

(d)

图2 简单系统等值电路

(a)

系统图 (b)、(c)、(d)等值电路简化

解：采用电源电势|0|''1E和忽略负荷的近似条件，系统的等值电路图如图7-7(b)所示。

（1）计算各元件电抗标幺值

461.137100504.0221XX

169.137100404.02543XXX

3.0CX

（2）计算A系统的电抗：

若短路点发生在和A相连的母线上即f2点时，则A、C系统的短路电流都要经过断路器B1，其中C系统供给的短路电流标幺值为： 3

553.081.113.0)169.1169.1//(169.1461.1//461.11)XX//(X//1B54321"2XXXICf

由式（7-15）知短路功率和短路电流的标幺值相等，所以C系统提供的短路功率为：3MVA.55100553.0SSB"Cf22CfI

由A系统提供的短路功率为7MVA.3444S3500S22CfAf

A系统的电抗为：

03.07.34441001*ABAASSSX

（2）网络化简

76.0461.12103.0//217XXXXA

39.0169.13169.1169.11098XXX

431.069.0149.169.0149.169.0//914.1//98711BXXXXX

821.039.0431.01011XXX

（3）短路电流标幺值

218.11''*1XIf

短路电流有名值：

)(9.1373100218.1''*"11kAIIIBff

（4）冲击电流

)(85.455.2''kAIiM

【例7－3】 图7－8（a）所示一环形电网，已知各元件的参数为：

发电机：1G额定容量为100MVA，2G额定容量为200MVA。额定电压均为10.5KV，次暂态电抗为0.2。

变压器：1T额定容量为100MVA, 2T额定容量为200MVA, 变比为10.5/115KV，短路电压百分数均为10。

线路：三条线路完全相同，长60km，电抗为0.44/km。

负荷：1DS为50＋j25(MVA)， 3DS为25＋j0（MVA）。

为了选择母线三上的断路器及线路1－3和2－3的继电保护，要求计算母线3短路后瞬时短路点的交流电流；该时刻母线1和2的电压；该时刻1－3和2－3线路上的电流。

解：

(1) 系统的等值电路：

系统等值电路如图7－8（b）所示，采用标幺值的近似计算法，功率基准值SB为50MVA，电压基准值UB为平均额定电压。图中所有阻抗、导纳均为计算所得的标幺值。所有参数计算如下： 4 图7－8 例7－3系统图及等值电路

（a）系统图；（b）等值电路；（c）简化等值电路；

1.0100502.01Gx

05.0200502.02Gx

1500.10.05100Tx

2500.10.025200Tx

2500.44600.1115Lx 5 2811153140.810600.022250Ly

（2）短路前运行状况分析计算：

如果要计及正常分量，则必须进行一次潮流计算，以确定短路点的电压以及各待求分量正常运行时的值。这里采用实用计算，忽略电阻和并联支路，则等值电路可简化为图7－8（c），即所有电动势、电压的标幺值均为1，电流均为零。因此，短路点电压和各待求量的正常值为：

3|0|1|0|2|0|...11UUU；

13|0|23|0|..0II

图7－9 例7－3简化网络的步骤

（a）～（f）网络简化过程

（3）计算故障分量：

故障分量就是在短路母线3对地之间加一个负电压（－1），如图7－9（a）所示。用此电路即可求得母线3的短路电流fI（略去右上角的两撇）、线路1－3和2－3的故障电流13I和23I以及母线1和2 6 电压的故障分量1U和2U。

图7－9（b）～（f）为简化网络的步骤。由图7－9（f）可得：

85.905.011"jjjxIf

为了求得网络中各点电压和电流的分布，总是由短路点向网络中其他部分倒退回去计算，例如从图7－9（f）～（d）可求得：

1.0.10833.660.10830.1833GjIjjj

21...6.19GfGIIIj

.10(0.15)(3.66)0.549Ujj .20(0.075)(6.19)0.464Ujj 已知各母线电压即可求得任意线路的电流：

1313...0.4514.510.10.1UUIjjj

2323...0.5365.360.10.1UUIjjj

这里顺便求出.12I：

1212...0.0850.850.10.1UUIjjj

12.I较13.I和23.I小的多，它实际上是故障分量中母线1和2之间的平衡电流。如果要计算短路后的12.I，不能假定正常时的12|0|.I为零，因此此时12|0|.I和12.I可能是同一数量级的。

（4）计算各待求量的有名值：

kAIf47.211535085.9

kAII13.111535051.41313

kAII35.111535036.52323

11|0|1(10.549)11551.9()UUUKV

22|0|2(10.464)11561.6()UUUKV 【例4】某发电厂的接线如图10（a）所示，试计算图中f点短路时的交流分量初始值。已知图中110KV母线上短路时由系统S-1供给的短路电流标幺值为13.2；35KV母线短路时由系统S-2供给的短路电流 7 标幺值为1.14（功率基准值均为100MVA）。

解

（1）作出系统等值电路如图10（b）所示。

取100BSMVA；电压基准值为各段的平均电压，求出各元件的电抗标幺值为：

发电机G-1： 11000.1350.21662.5x

发电机G-2、G-3： 231000.130.41631.25xx

变压器T-1： 41000.1050.17560x

变压器T-2、T-3的电抗计算如下：

已知变压器短路电压百分数分别为：110KV侧与35KV侧之间12(%)17SU，35KV侧与6KV侧之间23(%)6SU，110KV侧与6KV侧之间13(%)11SU。变压器的漏抗星形等值电路中各侧漏抗的短路电压百分数分别为：

112132311(%)[(%)(%)(%)](17116)1122SSSUUUU

212231311(%)[(%)(%)(%)](17611)622SSSUUUU

313231211(%)[(%)(%)(%)](11617)022SSSUUUU

于是可得图7－10（b）中

349.05.3110011.065xx

781000.060.1931.5xx 电抗器：

436.02631003.661.022229NBBNSSUUxx

8 图10 例4系统图和网络化简

（a）系统图；（b）等值电路（图中各电抗旁的分式的分子代表该电抗的序号，分母代表该电抗归算到SB的标幺值）；（c）～（f）网络简化

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电力系统分析课程设计 三相短路故障分析计算

电力系统分析课程设计 三相短路故障分析计算

课程设计报告

题 目 电力系统课程设计

《三相短路故障分析计算》

课 程 名 称 电力系统课程设计

院 部 名 称 龙蟠学院

专 业 电气工程及其自动化

班 级 M08电气工程及其自动化

学 生 姓 名

学 号 *******

课程设计地点 C304

课程设计学时 一周

指 导 教 师 朱一纶

金陵科技学院教务处制 成绩

目录

摘要…………………………………………………………………………………..ii

一、 基础资料………………………………………………………………………..3

1.电力系统简单结构图................................................ ....... . ..... .. ... . .... . .. ....3

2.电力系统参数…………………………………………… ……………………3

3参数数据………………………………………………… ………………...….4

二、元件参数标幺值的计算及电力系统短路时的等值电路………………………..4

1.发电机电抗标幺值..................................................... ....... . ..... .. ... ...............4

2.负载电抗标幺值………………………………………… ……………………4

3变压器电抗标幺值……………………………………… ………………...….4

电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类

电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类

1 第一节 电力系统故障概述

在电力系统的运行过程中,时常会发生故障,如短路故障、断线故障等。其中大多数是短路故障(简称短路)。

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(或中性线)之间的连接。在正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的。表7-1示出三相系统中短路的基本类型。电力系统的运行经验表明，单相短路接地占大多数。三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其它几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。上述各种短路均是指在同一地点短路,实际上也可能是在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点短路。

产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。例如架空输电线的绝缘子可能由于受到过电压（例如由雷击引起）而发生闪络或由于空气的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电。再如其它电气设备，发电机、变压器、电缆等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏。鸟兽跨接在裸露的导线载流部分以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也是屡见不鲜的。此外，运行人员在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障。电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分。总之，产生短路的原因有客观的，也有主观的，只要运行人员加强责任心，严格按规章制度办事，就可以把短路故障的发生控制在一个很低的限度内。

表7-1 短路类型

短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害。在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍。短路点距发电机的电气距离愈近（即阻抗愈小），短路电流愈大。例如在发电机机端发生短路时，流过发电机定子回路的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍。在大容量的系统中短路电流可达几万甚至几十万安培。短路点的电弧有可能烧坏电气设备。短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。因此，各种电气设备应有足够的热稳定度和动稳定度，使电气设备在通过最大可能的短路电流时不致损坏。 短路种类 短路类型 示意图 符号 发生几率

110kv变电站三相短路电流计算

110kv变电站三相短路电流计算

110kv变电站三相短路电流计算

110kV变电站三相短路电流计算是电力系统设计和运行中非常重要的一个问题，它关系到电气设备的选型、保护装置的设置和电力系统的可靠性。下面我将从变电站的基本概念、短路电流的定义和计算方法进行详细介绍。

1.变电站基本概念：

110kV变电站是高压输电网与用户用电网之间的一个重要环节，它起着电能转换、电能分配和电能控制的作用。变电站通常包括变电所、开关站、变压器站等。

2.短路电流的定义：

短路电流是指在电力系统中出现短路故障时，电流突然增大的情况。短路故障是电气系统中最常见的故障之一，可能由电气设备的故障或外部因素引起。短路电流的计算可以帮助我们确定设备的额定容量和选择合适的保护装置。

3.短路电流计算方法： 短路电流的计算方法有多种，其中包括对称分量法和复功率法。下面我将简要介绍这两种方法的基本原理。

对称分量法是一种常用的短路电流计算方法，它将三相不对称故障转化为三个对称故障处理，从而简化了计算过程。具体计算步骤如下：

(1)将系统拆分为三相，分别计算各个分支上的对称正序、对称负序和零序电流。

(2)通过对称分量叠加原理，计算各个分支上的短路电流。

(3)对计算得到的三相短路电流进行比较，确定最大值，并进行保护装置的选择。

复功率法是另一种常用的短路电流计算方法，它利用短路电流与复功率的关系进行计算。通过计算短路电流的复功率，可以得到电流复平衡后的额定值。具体计算步骤如下：

(1)将故障前的系统视为不平衡的三相电路，通过复功率计算出平衡复功率。 (2)根据故障类型和位置确定故障电压和电流的不平衡系数，计算出故障电流的复功率。

(3)通过复功率公式计算出电流复平衡后的额定值。

在进行短路电流计算时，需要考虑系统中的各种参数，包括电源电压、电流限制器、变压器容量等。此外，还需考虑不同故障类型对短路电流的影响，如对称短路、不对称短路和接地短路等。

在计算短路电流时，还需要注意安全和合理性。首先，需要确定故障的类型和位置，以便准确计算短路电流。其次，在短路电流计算过程中，需要合理选择电流限制器和保护装置，以保证系统的安全和可靠性。

电力系统短路故障分析计算的基本知识

电力系统短路故障分析计算的基本知识

电力系统短路故障分析计算的基本知识

1.1电力系统故障分析概述

一、概念简介

短路：电力系统故障的基本形式。

短路故障：电力系统正常运行情况以外的相与相之

间或相与地（或中性线）之间的连接。

短路类型：4种。最多的短路类型：单相短路对称短路（三相短路）、非对称短路（其余三种短

路类型）。

断线故障（非全相运行、纵向故障）：一相断线、

二相断线。

不对称故障：非对称短路、断线故障

简单、复杂故障：简单故障指系统中仅有一处短路或断线故障；复杂故障指系统中不同地点同时发生不对称故障。

二、短路原因、危害

原因：客观（绝缘破坏：架空线绝缘子表面放电，大风、冰雹、台风）、主观（误操作）。

危害：短路电流大（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。

解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器等 三、短路计算重要性

电网三大计算之一。电气设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施。

四、短路计算的基本步骤

1)制定电力系统故障时的等效网络；

2)网络化简；

3)对短路暂态过程进行实用计算。

1.2标幺

制

一、标幺制概念

故障计算中用标幺值（相对值）表示，数值简明、运算简单、易于分析。

有名值（有单位的物理量）标幺值（相对值）＝基准值（与有名值同单位的物理量）

二、基准选取

三相电路系统基准值可任意，一般：

4个基准值参数：SB(MVA)、UB(KV)、IB(KA)、ZB()满足关系：

SB3UBIUB3ZBIB

,则任意选定其中2个基准参数即可。电网中一般选定：SB、UB则：

SIB 2UBSB、Z

频率、角速度、时间的基准值

频率：fBfN(额定频率）

三、基准值改变时标幺值的换算角速度：B2fN(同步电角速度）1时间：tB(电角速度倒数）

电抗某折算（下标N为基准下标B为基准）

22SBSBUNUN某某(B)＝某某(N)2)某某(N)(2)(S)(UUS()UNIB)某某(N