短路电流计算

1、短路电流计算 宁夏电力公司教育培训中心马全福概述 一、短路的原因、类型及后果 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 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. 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. 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. 其他原因： 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等.概述 3、三相系统中短路的类型： 基本形式:k（3） 三相短路； k（2） 两相短路； k（1） 单相接地短路；

2、 k（1.1） 两相接地短路； 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。概述 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。 （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

3、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。概述 二、计算短路电流的目的及有关化简 1、短路计算的目的 （1）选择电气设备的依据； （2）继电保护的设计和整定；（3）电气主接线方案的确定； （4）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 （1）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； （2）不考虑磁路饱和，认为短路回路各元件的电

4、抗为常数； （3）不考虑发电机转子的不对称性，用来代表。认为 ,即认为短路前发电机是空载的； （4）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。标么值计算方法与短路电流计算步骤 1、标么制 ：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： 例如:某发电机的端电压用有名值表示为UG=10.5kV,如果用标么值表示,就必须先选定基准值.若选基准值UB=10.5kV,则 若取基准值UB=10kV,则UG*=1.05; 若取基准值UB=1kV,则UG*=10.5。 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

5、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！与有名值同单位）基准值）实际有名值（任意单位标么值(15 .105 .10UUUBGG标么值计算方法与短路电流计算步骤 3、采用标么制的优点： （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。标么值计算方法与短路电流计算步骤 二、 基准值的选取 1.各量的基准值之间应服从： 功率方程： 欧姆定律： 通常选定 则： ， 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

6、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。 说明：通常取 （ ）UIS33UIZBBUS ,BBBUSI3BB2BBXSUZ100,BBavSMVA UU1.05avNUU标么值计算方法与短路电流计算步骤 三、不同基准值的标么值之间的换算 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 发电机、变压器 已知：SN、UN及X*N 求： SB、UB及X*B 则： 有名值： 标么值： 电抗器 有名值： 标么值：NNNNNSUXXXX222BBNNNBBUSSUX

7、XXXNNNNNIUXXXX323BBNNNBBUSIUXXXX标么值计算方法与短路电流计算步骤四、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，将其他电压级下的电抗有名值归算到基本电压级下： 其中：则： 归算到基本电压级的某个线段的电抗标么值应为： X)KK()n(X221 （待归算侧）基准侧）UUK(2BB221B2B221BB*USX)KK(SU)KK(XX)n(X)n(X 标么值计算方法与短路电流计算步骤2.有变压器联系的网络标么值计算的简化 条件：UB=Uav，用Uav计算变比，并用Uav代替元件的UN则： 发电机电抗

8、 的标么值 变压器 的标么值 线路中电抗的标么值 电抗器 的标么值 其中对线路、电抗器的计算中，为元件所在电压等级的平均额定电压dXNBNdBdSSXX %kU%100KBTT BBNUSXXXS2BBWLBWLUSXX%rX2BBNNrBrUSI3U100%XX标么值计算方法与短路电流计算步骤 五、短路电流计算步骤 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。 （3）根据计算目的确定系统运行方式，画相应的计算电路图。 （4）选电气设备：选择正常运行方式画

9、计算图； （5）短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。 （6）继电保护整定：比较不同运行方式，取最严重的。标么值计算方法与短路电流计算步骤 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。）标么值计算方法与短路电流计算步骤 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。 . 星角变换公式 角星变换公式23131231121XXXXXXnnnnnnXXXXXX321211223131232122XXXXXXnnnnnnXXXXXX132322323131231323XXXXXXnnnnnnXXXXXX2131331 标么值计算方法与短路电流计算步骤

10、 .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；供配电系统三相短路电流计算 一、“无限大”电力系统 1.定义：系统的容量S=，系统的内阻抗Z=0（R=0、X=0）. 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。 等值电源内阻抗123/GGGGZZZZ供配电系统三相短路电流计算 二、供配电系统三相短路电流计算 1.三相短路电流 1） 则： =

11、 其中： 短路时电源电压相位角(合闸相位角) 稳态分量，周期分量 暂态分量，非周期分量 2） 的有效值)sin(oumkkwtUdtdiLiRtLRoumoumkeZUwtZUi)sin()sin(npkpiiouRxartgkpinpikpi2mKPKUIIZ供配电系统三相短路电流计算 2.冲击短路电流 -短路电流最大瞬时值 当 时，短路瞬间 最大，则 也最大 又当 时，即 当 时， 最大。即： = 冲击系数 一般:高压网中， 0.05S时，则 1.8 大容量系统或发电机附近短路时， 发电厂高压母线； =1.85 低压网中， 则： 1-1.3 shi2ounpiki0,RxartgRX,2t

12、LRmmkeZUwtZUi)2sin(sTt01. 02ki)1 (201. 001. 0LRLRmsheZUeZUZUishKPKI2aTsheK01. 0121shKaTshK9 . 1, 1 . 0shaKTshK,008. 0sTashK供配电系统三相短路电流计算 3、短路电流全电流的有效值 近似认为： 则： 冲击电流全电流有效值：22npkpktIII2)(21aTtKPkteII2) 1(21shKPshKII供配电系统三相短路电流计算 三、“无限大”电源供电的简单电力网三相短路电流计算步骤 1.取基准值 ； 2.画出标么值表示的等值电路； 3.计算出从短路点到各电源点之间的等值阻

13、抗 ； 4.计算 。（ ） 5.计算 ，（其中 ） 说明： （1）短路电流应还原成有名值； （2）公式 中的为短路点所在电压等级平均额定电压 。,BBavS UUXkpI1,3BkpKPKPavUSIIIXXUshishkpshKIi2BBkpKPUSII3avU供配电系统三相短路电流计算 四、“短路容量”的概念及用途 1.某一点的短路容量该点短路时的短路电流该点短路前的电压 有名值： 标么值： 则：Sk的大小实际反映了该点短路电流的Ik大小，也就反映了该点到恒定电压点之间总电抗的大小。 2、可近似取某点的Sk 装于该点的断路器的额定开断容量SNOC3KavkSU I313avkKKavBU

14、ISIXU I三相短路的实用计算 一、运算曲线法 1.运算曲线：事先制作好的一种计算三相短路电流周期分量有效值的曲线。2.运算曲线法：利用运算曲线求短路发生后任意时刻t所对应的短路电流周期分量有效值的方法。3.算法的适用条件：计及自动励磁调节作用的发电机组供电的三相短路电流周期分量有效值的计算。4. 其中： （计算电抗标么值） 为从短路点至发电机端点的外电路电抗标么值。)X, t (fIca) t (KP1 xxXdca1x三相短路的实用计算 二、计算步骤 1. 忽略负荷，画等值电路，发电机以次暂态电抗 代表； 2取SB，UB=Uav ，计算各元件参数； 3网络化简。依据电源的类型以及距离短路点的电气距离远近将电源划分成几组，每一组等值成一个等值电源，容量为 ，无限大容量电源单独为一组。求出各等值电源至短路点的 ； 4将归算成对应于各等值电源容量下的 无限大容量电源的 不必归算。 dx ,21NNSS)(BcaXBNBcaNcaSSXX)()()(BcaX三相短路的实用计算 5查曲线，求出 。若 3.45，则 ； 无限大容量电源的 6计算有名值 ， ， 为短路点所在电压等级的平均额定电压。 无限大容量电源： 7短路点的短路电流： 注：各组的短路电流归算成有名值以后才能加减。I)(NcaX)(1NcaXI