电力系统三相短路的分析计算

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

电力系统三相短路电流计算公式

在我们日常生活和工业生产中，电可是无处不在，发挥着至关重要的作用。但您知道吗，当电力系统出现三相短路这种情况时，要计算短路电流可是有专门的公式呢！

咱先来说说啥是三相短路。这就好比一条宽阔的道路，原本电流在三根导线上稳稳当当流动，突然之间，这三条路一下子都“堵死”了，电流就像没头的苍蝇一样乱撞。这时候，要搞清楚这混乱中的电流有多大，就得靠三相短路电流计算公式啦。

这个公式看起来可能有点复杂，不过别担心，我来给您慢慢拆解。

三相短路电流的计算公式是：$I_{k} = \frac{U_{av}}{Z_{eq}}$ 。这里面，$U_{av}$ 表示平均额定电压，$Z_{eq}$ 表示短路回路的总阻抗。

就拿我曾经遇到的一个实际例子来说吧。有一家工厂，新增加了一批大型设备。在设备调试阶段，突然出现了短路故障。技术人员赶紧进行排查，发现是三相短路了。这时候，要计算短路电流，就得先搞清楚这短路回路的总阻抗。

他们开始仔细检查线路，从变压器到配电柜，再到每一台设备的连接线路。发现有一段线路因为老化，电阻增大了不少。还有一些设备的电感参数也不太正常。经过一番努力，把这些参数都整理清楚，代入公式中，算出了短路电流的大小。 这可太重要啦！知道了短路电流的大小，才能选择合适的保护设备，比如断路器、熔断器等等，避免造成更大的损失。

再来说说这个平均额定电压。它可不是随便定的，而是根据电力系统的标准来确定的。不同的电压等级，平均额定电压也不一样。

总之，电力系统三相短路电流计算公式虽然有点复杂，但只要我们弄清楚每个参数的含义，结合实际情况进行准确的测量和计算，就能有效地应对短路故障，保障电力系统的安全稳定运行。

回想我之前提到的那个工厂，如果没有及时算出短路电流，采取有效的措施，可能整个生产线都得瘫痪好一阵子，那损失可就大了去了。所以啊，掌握这个计算公式，对于电力工程师和相关技术人员来说，那可是必备的技能。

电力系统分析课程

专题报告

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提 交 日 期：

评分

2

电力系统三相短路的编程计算

某某某

（学院， ）

摘要：在电力系统中，三相短路故障造成的危害是最大的，发生的几率也最高，故短路计算对电力系统的稳定运行具有十分重要的意义。作为电力系统三大计算之一，计算三相短路故障发生时的短路电流、各节点电压、各支路电流是短路计算的基本内容。在电力系统短路电流的工程计算中，由于快速继电保护的应用，最重要的是计算短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电流I。在给定电源电势时，实际上就是稳态交流电路的求解。本文基于教材例3-2应用MATLAB编程计算三相短路故障的电流电压情况，并于例3-3进行进一步的验证和完善。

关键词：三相短路；MATLAB

中图分类号：TM 713 文献标识码：A

0 引言

在电力系统的四种短路类型中，三相短路是其中最严重的，其短路电流可达数万安以至十几万安，随之产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破坏。因此，计算短路电流的主要应用目的是电力系统设计中的电气设备选择，短路计算已成为电力系统运行分析、设计计算的重要环节。实际电力系统短路电流交流分量初始值的计算，小型系统可以手算，而对于结构复杂的大型系统，短路电流计算量较大，用计算机进行辅助计算成为大势所趋。

1 解析法求三相短路电流

1.1 参数说明

(1) 为了元件参数标幺值计算方便，取基准容量BS为AMV60，可设任意值，但必须唯一值参与计算。

(2) 取基准电压BU为平均额定电压AVU,基于例3-2中系统的额定电压等级有kv10、kv110，平均额定电压分别为kv115、kv5.10，平均额定电压与线路额定电压相差5%，为简化计算，故取平均额定电压。

(3) I为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的初值等于时间0t时的有效值。满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。

电力系统三相短路电流及其计算

短路全电流，为短路电流周期分量与非周期分量之和。

kpnpiii

式中，pi为短路电流周期分量，npi为短路电流非周期分量。

短路冲击电流，三相短路电流峰值

2shshpiKI

式中，shK为短路电流冲击系数。12shK（）

短路全电流ki的最大有效值，也称短路冲击电流有效值（指第一个周期内）

212(1)shshpIKI

在高压电路发生三相短路时，一般可取1.8shK，因此

2.55shpiI

1.51shpII

在1000kVA及以下电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，一般可取1.3shK，因此

1.84shpiI

1.09shpII

一般来说，shi用来校验电气设备短路时的动稳定性，shI校验冲击电流的热稳定性

高压三相短路电流计算

短路计算中有关物理量一般采用以下单位。电流kA，电压kV，短路容量和断流容量MVA，设备容量kW或kVA，阻抗Ω。

标幺值法进行短路计算时，一般先选定基准容量100BSMVA和基准电压1.05BNavUUU（115kV，10.5kV，0.4kV）

根据功率方程3SUI，欧姆定律3UIZ

基准电流

3BBBSIU

基准电抗

23BBBBBUUXSI

系统电源阻抗（电力系统的电抗）标幺值

22*//BBBsSBKBKUUSXXXSSS

KS为母线Ⅰ上的短路容量（电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量，一般由供电部门提供）

电力变压器的电抗标幺值

22*%%//100100KBBKBTTBTBTUUUUSXXXSSS

TS为配电变压器的额定容量（MVA）

电力线路的电抗标幺值

架空线路2*002//BBWWBBBUSXXXXlXlSU

电缆线路2*222200002//BBCCBBBUSZXXrxlrxlSU

（注：一般高压短路回路的总电阻值R∑远小于总电抗X∑的1/3，计算中可不计高压元件有效电阻）