第七章短路电流计算资料

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

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 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：

2BB221B2B

221

BB*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

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 2av4

B

N2av1)N*(12av3av4av2av3av1av2

U

S

SUX)UUUUUU

(

NBNSSX)*(1

NB)N*(224BN22)N*(22av3av4av2av3B*2SSXUSSUX)UUU

U(X

NBK

SS100

%U

av22B32av4

B32av3av4av2av3B*3USXU

SX)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。 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； §7-3 供配电系统三相短路电流计算 Three-phase short-circuit current calculation in power supply and distribution system

一、“无限大”电力系统 concept of infinite system

1. 定义：系统的容量S∞,系统的内阻抗0Z（0,0xR）. 2.“无限大”电力系统的特点：外电路电流变动时，其端口电压不变。 3．若系统阻抗不超过短路回路总阻抗的15%，则系统看作“无限大系统” 实用计算中，将配电网中的系统母线看作无限大容量系统。