电力系统短路电流计算及标幺值算法
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页脚 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.
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页脚 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、继电保护的设计和整定；
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、不考虑磁路饱和，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''''qdEX和来代表。认为fI<< dI,即认为短路前发电机是空载的；
d、不考虑线路对地电容、变压器的励磁支路和高压电网中的电阻，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kV5.10UG,如果用标么值表示,就必须先选定基准值.若选基准值kV5.10UB,则.
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页脚 15.105.10UUUBGG;
若取基准值kV10UB,则05.1UG;
若取基准值kV1UB,则5.10UG.
可见:标么值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和参数；
（2） 易于判断电气设备的特征和参数的优劣；
（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：UIS3
欧姆定律：3UIZ
通常选定 BBUS,
则： BBBUSI3，BB2BBXSUZ
2、 三相对称系统中，不管是Y接线还是接线，任何一点的线电压（或线电流）的标么值与该点的相电压（或相电流）的标么值相等，且三相总功率的标么值与每相的功率标么值相等。故：采用标么制时，对称三相电路完全可以用单相电路计算。
3、 说明：通常取100,BBavSMVAUU（1.05avNUU）
三、不同基准值的标么值之间的换算
conversion among per-unit values based on different
reference values
1、 原则：换算前后的物理量的有名值保持不变。
步骤：（1）将以原有基准值计算出的标么值还原成有名值
（2）计算新基准值下的标么值
2、 发电机、变压器
已知：NNNXUS以及,
求：BBBXUS下的,
则： 有名值： NNNNNSUXXXX2 .
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页脚 标么值：22BBNNNBBUSSUXXXX
3、 电抗器
有名值：NNNNNIUXXXX3
标么值：23BBNNNBBUSIUXXXX
四、有变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标么值的计算
Per-unit value calculation in a network which has different
voltage class connected by transformers.
1、 先取某一电压级为基本电压级，并取基本电压级的基准电压BU，将其他电压级下的电抗有名值归算到基本电压级下：
X)KK()n(X221 其中：（待归算侧）基准侧）UUK(
则： 归算到基本电压级的某个线段的电抗标么值应为：
2BB221B2B221BB*USX)KK(SU)KK(XX)n(X)n(X
2、 有变压器联系的网络标么值计算的简化
条件：avBUU，用avU计算变比，并用avU代替元件的NU
则： 发电机电抗''dX的标么值 NBNdBdSSXX''''
变压器%kU的标么值 %100KBTTBBNUSXXXS
线路中电抗的标么值 2BBWLBWLUSXX
电抗器%rX的标么值 2BBNNrBrUSI3U100%XX
其中对线路、电抗器的计算中，BU为元件所在电压等级的平均额定电压
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页脚 证明：
取短路点所在电压等级为基本电压级，并取UUB
则：2BBN2N)N*(12321B*1USSUX)KKK(X
2av4BN2av1)N*(12av3av4av2av3av1av2USSUX)UUUUUU(
NBNSSX)*(1
NB)N*(224BN22)N*(22av3av4av2av3B*2SSXUSSUX)UUUU(XNBKSS100%U
av22B32av4B32av3av4av2av3B*3USXUSX)UUUU(X
则：归算到任一电压级下的电抗标么值相等。
五、短路电流计算步骤process of short-circuit current
calculation
1．确定计算条件，画计算电路图
1）计算条件：系统运行方式，短路地点、短路类型和短路后采取的措施。
2）运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。
根据计算目的确定系统运行方式，画相应的计算电路图。
选电气设备：选择正常运行方式画计算图；
短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。
继电保护整定：比较不同运行方式，取最严重的。
2．画等值电路，计算参数；
分别画各段路点对应的等值电路。 .
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标号与计算图中的应一致。
3．网络化简，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗。
⑴. 星—角变换公式 角—星变换公式
23131231121XXXXXXn nnnnnXXXXXX3212112
23131232122XXXXXXn nnnnnXXXXXX1323223
23131231323XXXXXXn nnnnnXXXXXX2131331
⑵.等值电源归算
（1） 同类型且至短路点的电气距离大致相等的电源可归并；
（2） 至短路点距离较远的同类型或不同类型的电源可归并；
（3） 直接连于短路点上的同类型发电机可归并；
