短路电流及其计算课后习题解析

习题和思考题

3-1.什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？短路电流计算的目的是什么？

答：所谓短路，就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。

在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路，其余均称为不对称短路。在供电系统实际运行中，发生单相接地短路的几率最大，发生三相对称短路的几率最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。

供电系统发生短路的原因有：

（1）电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。

（2）运行人员不遵守操作规程发生的误操作。如带负荷拉、合隔离开关（内部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置），检修后忘拆除地线合闸等；

（3）自然灾害。如雷电过电压击穿设备绝缘，大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。

发生短路故障时，由于短路回路中的阻抗大大减小，短路电流与正常工作电流相比增加很大（通常是正常工作电流的十几倍到几十倍）。同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大，三相短路时，短路点的电压可能降低到零。因此，短路将会造成严重危害。

（1）短路产生很大的热量，造成导体温度升高，将绝缘损坏；

（2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏；

（3）短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热而烧坏；（4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便；

（5）严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃；

（6）单相对地短路时，电流产生较强的不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。

计算短路电流的目的是:

（1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。

（2）选择和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路故障。

（3）确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。

3-2什么叫无限大容量电力系统？无限大与有限电源容量系统有何区别？对于短路暂态过程有何不同？

答：所谓无限大容量电源系统是指电源的内阻抗为零，在短路过程中电源的端电压恒定不变，短路电流周期分量恒定不变。事实上，真正无限大容量电源系统是不存在的，通常将电源内阻抗小于短路回路总阻抗10％的电源看作无限大容量系统。一般工矿企业供电系统的短路点离电源的电气距离足够远，满足以上条件，可作为无限大容量电源供电系统进行短路电流计算和分析。

所谓有限容量电源系统是指电源的内阻抗不能忽略，且是变化的，在短路过程中电源的端电压是衰减的，短路电流的周期分量幅值是衰减的。通常将电源内阻抗大于短路回路总阻抗10% 的供电系统称为有限大电源容量系统。

有限大容量电源系统短路电流的周期分量幅值衰减的根本原因是：由于短路回路阻抗突然减小和同步发电机定子电流激增，使发电机内部产生电磁暂态过程，即发电机的端电压幅值和

同步电抗大小出现变化过程，由其产生的短路电流周期分量是变化的。所以，有限容量电源系统的短路电流周期分量的幅值是变化的，历经从次暂态短路电流（I ）暂态短路电流（I ）稳态短路电流（I∞）的衰减变化过程。

3-3解释和说明下列术语的物理含义：短路电流的周期分量p i ，非周期分量np i ，短路全电流，短路冲击电流sh i ，短路冲击电流有效值sh I ，短路次暂态电流"

I ，短路稳态电流∞I ，短路容量k S 。

答：短路电流的周期分量:电力系统发生突然短路时，短路电流中所含的工频交流分量. 短路电流非周期分量是短路发生后大约十个周波时间内，呈指数曲线衰减的暂态电流，因为短路电流有电抗，电路电流不可能突变，使其产生反向电流。 短路全电流

k I 就是短路电流的周期分量和非周期分量之和np p k i i I +=。

短路电流最大可能的瞬时值，称为短路冲击电流，用

sh i 表示。

如果短路时在最不利的条件下发生，在第一个周期内的短路电流有效值最大，称为短路全电流的最大有效值，简称冲击电流的有效值，用sh I 表示。短路次暂态电流是短路周期分量在

短路后第一个周期的有效值，用"

I 表示。

短路稳态电流是指短路电路非周期分量衰减完毕以后的短路全电流，其有效值用∞I 表示。

在无限大容量电源系统中

p

I I =∞。

短路容量是指电力系统在规定的运行方式下，关注点三相短路时的视在功率，它是表征 电力系统供电能力强弱的特征参数，其大小等于短路电流与短路处的额定电压的乘积。 3-4 试说明采用欧姆法和标幺值法计算短路电流各有什么特点？这两种方法各适用于什么场合？

答：欧姆法就是用元件的实际工作的阻抗计算短路电流，再按照变压器变比逐级折算； 标幺值法是把各个电压等级的阻抗按统一标准比对得出一个虚拟的值（标幺值），短路计算后，在按电压等级分别归算。

标幺制法相对于欧姆法来说有3个主要的特点：采用标幺制易于比较电力系统各元件的特性及参数，能够简化计算公式，能在一定程度上简化计算工作。

系统大，电压等级多，用标幺值比较方便；系统小，直接使用欧姆法简便。

3-5在无限大容量供电系统中，两相短路电流和三相短路电流有什么关系？

答：无限大功率电源供电系统短路时，两相短路电流较三相短路电流小，计算三相短路电流就可求得两相短路电流。 两相短路存在正序阻抗和负序阻抗,三相短路只有正序阻抗,所以两相短路电流比三相短路电流小。

3-6 什么是短路电流的热效应？为什么要用稳态短路电流I ∞和假想时间j t 来计算？ 答：供配电系统发生短路时，短路电流非常大。如此大的短路电流通过导体或电器设备，一方面会产生很大的电动力，即电动力效应；另一方面会产生很高的温度，即热效应。在电路

发生短路时,极大的短路电流将使导体温度迅速升高,称之为短路电流的热效应。 短路全电流的幅值和有效值都随时间变化，这就使热平衡方程的计算十分困难和复杂。因此，一般采用一个恒定的短路稳态电流∞I 来等效计算实际短路电流所产生的热量。

由于通过导体的短路电流实际上不是∞I ，因此假定一个时间，在此时间内，设导体通过∞I 所产生的热量，恰好与实际短路电流kt I 在实际短路时间k t 内所产生的热量相等。这一假定的时间，称为短路发热的假想时间，也称热效时间，用ima t 表示。

3-7 什么是短路电流的电动力效应？它应该采用哪一个短路电流来计算？

答：供电系统在短路时，由于短路电流特别是短路冲击电流很大，因此相邻载流导体之间将产生强大的电动力，可能使电器和载流部分遭受严重的破坏。因此，电气设备必须具有足够的机械强度，以承受短路时最大电动力的作用，避免遭受严重的机械性损坏。通常把电气设备承受短路电流的电动效应而不至于造成机械性损坏的能力，称为电气设备具有足够的电动稳定度。

电气设备的动稳定性常用设备动稳定电流（即极限允许通过电流）来表示。当电气设备的动

稳定电流峰值max i （或最大值）大于)3(sh i 时，或动稳定电流有效值m ax I 大于)

3(sh I 时，设备的

机械强度就能承受冲击电流的电动力，即电气设备的动稳定性合格。否则不合格，应按动稳定性要求进行重选。

3-8在短路点附近有大容量交流电动机运行时，电动机对短路电流计算有何影响？

答：供电系统中的负荷主要是异步电动机和同步电动机。当系统突然发生三相短路时，电网电压的急剧下降，当运行电动机距短路点较近时，其反电势将大于外加电压，电动机变为发电运行状态，成为一个附加电源，向短路点馈送电流。当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过系统短路容量的1%时，或者交流电动机总容量超过100kW 时，应计入交流电动机在附近短路时的反馈冲击电流的影响。

只有在计算短路冲击电流时，才考虑异步电动机的影响。

同步电动机的运行状态分过激磁和欠激磁。在过激磁状态下，当短路时，其次暂态电势

E ''大于外加电压，不论短路点在何处，都可作为发电机看待。对于欠激磁的同步电动机，

只有在短路点附近，电压降低很多时，才能作为发电机看待。一般在同一地点装机总容量大于1000kW 时,才作为附加电源考虑。

3-9对一般电器，其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么？对母线其短路动稳定度和热稳定度校验的条件是什么？

答：（1）一般电器的热稳定度校验条件:

ima t t I t I 2

)3(2

∞≥

式中，t I 为电器的热稳定电流；t 为电器的热稳定试验时间。 以上的可t I 和t 由有关手册或产品样本查得。 （2）母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件:

k k θθ≥max .

式中，m ax .k θ为导体在短路时的最高温度。如前所述，要确定导体的比较k θ麻烦，因此也可根据短路热稳定度的要求来确定其最小截面。由上式可得满足热稳定要求的最小允许截面（2

mm ）为 C

t I A A t I S ima

L k ima )3()

3(min ∞∞

=-=

式中，)

3(∞I 为三相短路稳态电流（A ）；C 为导体的热稳定系数（2

/mm s A ）。

将计算出的最小热稳定截面与所选用的导体截面比较，当所选标准截面min S S b ≥时，热稳定性合格，否则应重新选择截面。 （3）一般电器的动稳定度校验条件

由上述可知，对于成套电气设备，因其长度l 、导线间的中心距a 、形状系数s k 均为定值，故此力只与电流大小有关。因此，电气设备的动稳定性常用设备动稳定电流（即极限允许通

过电流）来表示。当电气设备的动稳定电流峰值max i （或最大值）大于)

3(sh i 时，或动稳定电流有效值m ax I 大于)3(sh I 时，设备的机械强度就能承受冲击电流的电动力，即电气设备的动稳

定性合格。否则不合格，应按动稳定性要求进行重选。即

)3(max sh i i ≥ 或 )3(max sh I I ≥

式中max i 、m ax I 分别为电器的动稳定电流峰值和有效值，可由有关手册或产品样本查得。 （4）硬母线的动稳定度校验条件 按下列公式校验

)

3(C

al σσ≥ 式中al σ为母线材料的最大允许应力（pa ），硬铜母线（TMY 型），140=al σMpa ，硬铝母

线（LMY 型），70=al σMpa ，)3(C σ为母线通过)

3(sh i 时所受到的最大计算应力。

上述最大计算应力按下式计算

W

M C =

)3(σ

式中M 为母线通过)3(sh i 时所受到的弯曲力矩；当母线档数为1~2时，8)

3(max .l F M B =；当母线档数大于2时，10)3(max

.l F M B =；这里的)3(max .B F 按式（3-67）计算，l 为母线的档距；W 为母

线的截面系数；当母线水平放置时（如图3-18所示），2h b W =；这里的b 为母线截面的水平宽度，h 为母线截面的垂直宽度。

3-10某一地区变电所通过一条长6km 的10kV 电缆线路供电给某厂一个装有两台并列运行的S9-800(Dyn11)型变压器的变电所。地区变电所出口断路器的断流容量为400MV .A,试用欧

姆法求该厂变电所10kV 高压母线上和380V 低压母线上的短路电流)3(k I 、)

3("I 、)

3(∞I 、)

3(sh i 、

)3(sh

I 和短路容量)

3(k S ，并列出短路计算表。 解：1.求10kv 高压母线的三相短路电流和短路容量

（1）计算短路电流中各元件的电抗及总电抗 1）电力系统的电抗：

()Ω=?==28.04005.102

211A

MV kV S U X OC c 2）电缆线路的电抗：由表3-3得km

X Ω=08.00，所以

Ω=Ω?==48.0608.002l X X

3）总电抗为 ()Ω=Ω+Ω=+=∑-76.048.028.0211X X X k

（2）计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值 ()

()kA kV

X U I k c k 98.776.035.1031131=Ω?=∑

=

--

2）三相短路次暂态电流和稳态电流

()()()

kA I I I k 98.73133''===-∞

3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值

()()()

kA

kA I

I kA

kA I i sh sh 05.1298.751.151.135.2098.755.255.23''33''3=?===?==

4)三相短路容量

()()

A MV kA kV I U S k c k ?=??==--13.14598.75.103331131

求380v 低压母线线路的短路电流和短路容量 (1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1）电力系统的电抗

()Ω?=?=

=-42

22'

11044004.0A

MV kV S U X oc c 2)电缆线路的电抗

Ω?=??? ????=???

? ??=-4

2

2

120'21097.65.104.0608.0kV kV U U l X X c c 3)电力变压器的电抗：有附录表查的5%=k U ，因此

()Ω=??

=?≈=01.08004.01005

100%2

2243A

kV kV S U U X X N c k 4)计算其总电抗为

()Ω?=++=∑--3

4321210097.6//X X X X X k

(2)计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值 ()

()kA kA X U I k c k 88.3710097.634

.033

2232=??=∑

=

--- 2)三相短路次暂态电流和稳态电流

()()()

kA I I I k 88.373233''===-∞

3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值

()()()

kA

kA I

I kA

kA I i sh sh 29.4188.3709.109.17.6988.3784.184.13''33''3

=?===?==

4）三相短路容量

()()

A MV kA kV I U S k c k ?=??==--24.2688.374.03332232

3-11 试用标幺值法重做题3-10。 解：（1）确定基准值

取kV U kV U A MV S c c d 4.0,5.10,10021==?=

而

kA

kV

A MV U S I kA kV

A

MV U S I c d d c d d 1444.03100350.55.103100322

11=??===??==

(2）计算短路电流中各主要元件的电抗标幺值

1）电力系统的电抗标幺值25.04001001=??==*

A

MV A MV S S X oc d 2)电缆线路的电抗标幺值

由表3-3查的km X /08.00Ω=，因此 44.05.10100608.022102=??==*

c d U S l

X X

3）电力变压器的电抗标幺值

由附录表查的 ,5%=k U 因此

25.68.010005.0%

*

43=???===*

A MV A

MV S S u X X NT d k

(3)计算高压母线的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

1）总电抗标幺值

()69

.044.025.0*

2*1*1=+=+=∑

-X X X k

2)三相短路电流周期分量有效值

()

()

kA kA X

I I k d k 97.769

.050.5*

1131==∑=-- 3）其他三相短路电流

()()()

kA I I I k 97.73133''===-∞

()()()

kA

kA I

I kA

kA I i sh sh 03.1297.751.151.132.2097.755.255.23''33''3

=?===?==

4)三相短路容量 ()

()

A MV kA X S S k d k ?==

∑

=

--93.14469

.0100

*131 （4）计算低压侧母线线路的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1）总电抗标幺值

()815.3//*

4*

3*

2*

1*

2=++=∑-X X X X X k

2）三相短路电流周期分量有效值 ()

()kA kA

X I I k d k 75.37815

.3144*2232==

∑

=

--

3）其他三相短路电流

()()()

kA I I I k 75.373233''===-∞

()()()

kA

kA I

I kA

kA I i sh sh 15.4175.3709.151.146.6975.3784.155.23''33''3=?===?==

4)三相短路容量 ()

()A MV kA X S S k d k ?==

∑

=--21.26815

.3100

*232

题目短路电流及其计算

题目：短路电流及其计算 讲授内容提要：三相短路、两相短路及单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 教学目的：掌握三相短路、两相短路及单相短路电流的计算，会根据短路条件进行设备校验。 教学重点：欧姆法和标幺值法计算短路电流的方法，掌握短路热稳定和动稳定校验的方法。 教学难点：欧姆法和标幺值法计算短路电流的方法 采用教具和教学手段：多媒体及板书 授课时间：年月日授课地点：新教学楼教室 注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。

第三章 短路电流及其计算 本次课主要内容：三相短路、两相短路及单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 计算过程：绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。 一、欧姆法进行三相短路计算 22 ) 3(3∑ ∑ += X R U I C K 计算高压短路时电阻较小，一般可忽略。 、电力系统的阻抗计算 OC C S S U X 2= 、电力变压器的阻抗计算 2)(N C K T S U P R ?≈ N C K T S U U X 2 100%? ≈ 、电力线路的阻抗计算 l R R WL 0= l X X WL 0= 、阻抗换算 2'' )(C C U U R R = 2'' )(C C U U X X = 三、标幺制法三相短路电流计算 、基准值 基准容量 MVA S d 100= （可以任意选取） 基准电压 c d U U = （通常取短路计算电压） 基准电流 C d d d d U S U S I 33==

基准电抗 d C d d d S U I U X 2 3= = 、元件标幺值： 电力系统电抗标幺值： OC d d C OC C d S S S S S U S U X X X ===*//22 电力变压器电抗标幺值： N d K d C N C K d T T S S U S U S U U X X X ?=?==*100%/100%2 2 电力线路电抗标幺值： 22/C d O d C O d WL WL U S l X S U l X X X X ?===* 、短路电流标幺值及短路电流计算 *)* 3()3(2) 3()3(1 3/3/∑ * ∑ ∑∑* = =====X I I I I X X S U U S X U I I I d d K K d C C d C d K K 、三相短路容量 ** ) 3()3(33∑ ∑== =X S X U I U I S d c d C K K 四、两相短路电流的计算 ∑ =Z U I C K 2) 2( 866.02/3/) 3()2(==K K I I 五、单相短路电流的计算 ∑ ∑∑++=321)1(3Z Z Z U I K ? 工程计算 0 )1(-= ??Z U I K 第四节 短路电流的效应和稳定度校验 一、短路电流的电动效应和动稳定度 动稳定度校验 一般电器： )3(max ) 3(max sh sh I I i i ≥≥

短路电流计算案例

短路容量及短路电流的计算 1、计算公式： 同步电机及发电机标么值计算公式： r j d d S S x X ?= 100%""* （1-1） 变压器标么值计算公式： rT j k T S S u X ?= 100%* （1-2） 线路标么值计算公式： 2*j j L L U S L X X ??= （1-3） 电抗器标么值计算公式： j j r r k k U I I U x X ? ?= 100%* （1-4） 电力系统标么值计算公式：s j s S S X = * （1-5） 异步电动机影响后的短路全电流最大有效值： 2 ""2""])1()1[(2)(M M ch s s ch M s ch I K I K I I I -+-++=?? （1-6） 其中：%"d x 同步电动机超瞬变电抗百分值 j S 基准容量，100MV A j U 基准容量，10.5kV j I 基准电流，5.5kA r S 同步电机的额定容量，MV A rT S 变压器的额定容量，MV A %k u 变压器阻抗电压百分值 L X 高压电缆线路每公里电抗值，取0.08km /Ω 高压电缆线路每公里电抗值，取0.4km /Ω L 高压线路长度，km

r U 额定电压，kV r I 额定电流，kA %k x 电抗器的电抗百分值 s S 系统的短路容量，1627MV A "s I 由系统送到短路点去的超瞬变短路电流，kA "M I 异步电动机送到短路点去的超瞬变短路电流，kA ，rM qM M I K I 9.0"= rM I 异步电动机的额定电流，kA qM K 异步电动机的启动电流倍数，一般可取平均值6 s ch K ?由系统馈送的短路电流冲击系数 M ch K ?由异步电动机馈送的短路电流冲击系数，一般可取1.4~1.7 2、接线方案 图1 三台主变接线示意图 3、求k1点短路电流的计算过程 3.1网络变换

电力系统短路电流计算书

电力系统短路电流计算书 1 短路电流计算的目的 a. 电气接线方案的比较和选择。 b. 选择和校验电气设备、载流导体。 c. 继电保护的选择与整定。 d. 接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e. 大、中型电动机起动。 2 短路电流计算中常用符号含义及其用途 a. 2I －次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 b. ch I －三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳 定及断路器额定断流容量。 c. ch i －三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 d. I ∞－三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e. "z S －次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f. S ∞－稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3 短路电流计算的几个基本假设前提 a. 磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原理。 b. 在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c. 各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。 d. 短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4 基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b ＝100MVA ，基准电压U b 取各级电压的平均 电压，即 U b ＝U p ＝，基准电流 b b I S =；基准电抗 2b b b b X U U S ==。

常用基准值表（S 基准电压U b （kV ） 37 115 230 基准电流I b （kA ） 基准电抗X b （Ω） 132 530 各电气元件电抗标么值计算公式 元件名称 标 么 值 备 注 发电机（或电动机） " % "*100 cos d b N X S d P X φ =? "%d X 为发电机次暂态电抗的百 分值 变压器 %" * 100 k b N U S T S X = ? %k U 为变压器短路电压百分值， S N 为最大容量线圈额定容量 电抗器 2%*100 3k N b N b X U S k I U X =? ? %k X 为电抗器的百分电抗值 线路 2*0b b S l U X X l =? 其中X 0为每相电抗的欧姆值 系统阻抗 *b b kd S S c S S X = = S kd 为与系统连接的断路器的开断容量；S 为已知系统短路容量 其中线路电抗值的计算中，X 0为： a. 6~220kV 架空线 取 Ω/kM b. 35kV 三芯电缆 取 Ω/kM c. 6～10kV 三芯电缆 取 Ω/kM 上表中S N 、S b 单位为MVA ，U N 、U b 单位为kV ，I N 、I b 单位为kA 。 5 长岭炼油厂短路电流计算各主要元件参数 系统到长炼110kV 母线的线路阻抗（标么值） a. 峡山变单线路供电时： 最大运行方式下：正序； 最小运行方式下：正序 b. 巴陵变单线路供电时： 最大运行方式下：正序

短路电流计算方法

供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法. 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念. 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流 和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(Ω) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值

短路电流及其计算

短路电流及其计算 第一节短路电流概述 本节将了解短路的原因及危害，掌握短路的种类，并知道短路电流计算的基本方法。 一、短路的概念 短路时至三相电力供电系统中，相与相或相与地的导体之间非正常连接。 在电力系统设计和运行中，不仅要考虑正常工作状态，而且还必须考虑到发生事故障碍时所照成的不正常工作状态。实际运行表明，在三相供电系统中，破坏供电系统正常运新的故障最为常见而且危害最大的就是各种短路。当发生短路时，电源电压被短接，短路回路阻抗很小，于是在回路中流通很大的短路电流。 对中性点不接地的系统又相遇相之间的短路；对于中性点接地的系统又相遇相之间的短路，一项于几项与大地相连接以及三相四线制系统中相与零项的连接等，其中两相接地的短路实际上是两相短路。常见的短路形式如图3—1所示 2.短路的基本种类 在三相供电系统中，短路的类型主要有： （1）三相电路 三相短路是指供电系统中，三相在同一点发生短接。用“d（3）”表示，如图3-1a所示。（2）两相电路 两相短路是指三相供电系统中，任意两项在同一地点发生短接。用“d（2）”表示，如图3-1b 所示。 （3）单相电路 单相短路是指在中性点直接接地的电力系统中，任一项与地发生短接。用“d（1）”表示，如图3-1c所示。 （4）两相接地电路 两相接地的短路是指在中性点直接接地的电力系统中，不同的两项同时接地所形成的两相短路，用“d（1-1）”表示，如图3-1d所示。 按短路电流的对称性来说，发生三相短路时，三项阻抗相等，系统中的各处电压和电流仍保持对称，属于对称性短路，其他形式的短路三相阻抗都不相等，三相电压和电流不对称，均为不对称短路。

电力系统下课程设短路电流计算

《电力系统分析》课程设计报告题目：3G9bus短路电流计算 系别电气工程学院 专业班级10级电气四班 学生姓名 学号 指导教师 提交日期 2012年12月10日

目录 一、设计目的 (3) 二、短路电流计算的基本原理和方法 (3) 2.1电力系统节点方程的建立 (3) 2.2利用节点阻抗矩阵计算短路电流 (4) 三、3G9bus短路电流在计算机的编程 (6) 3.1、三机九节点系统 (6) 3.3输出并计算结果 (13) 四．总结 (15)

一、设计目的 1.掌握电力系统短路计算的基本原理； 2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB 语言或FORTRAN 或C 语言或C++语言）； 3.采用计算机语言对短路计算进行计算机编程计算。 二、短路电流计算的基本原理和方法 2.1电力系统节点方程的建立 利用节点方程作故障计算，需要形成系统的节点导纳（或阻抗）矩阵。一般短路电流计算以前要作电力系统的潮流计算，假定潮流计算的节点导纳矩阵已经形成，在此基础上通过追加支路的方式形成电力短路电流计算的节点导纳矩阵YN 。 1）对发电机节点 在每一发电机节点增加接地有源支路 i E 与i i i Z R jX =+串联 求短路稳态解: i Qi E E = i i qi Z R jX =+ 求短路起始次暂态电流解:i i E E ''= i i i Z R jX ''=+ 一般情况下发电机定子绕组电阻忽略掉，并将i E 与i i i Z R jX =+的有源支路转化成电流源 i i i I E Z =与导纳 1 i i i i i Y G B R jX =+= +并联的形式 2）负荷节点的处理 负荷节点在短路计一算中一般作为节点的接地支路，并用恒定阻抗表示，其数值由短路前瞬间的负荷功率和节点实际电压算出，即首先根据给定的电力系统运行方式制订系统的等值电路，并进行各元件标么值参数的计算，然后利用变压器和线路的参数形成不含发电机和负荷的节点导纳矩阵 YN 。 2?k LDk LDk LDk LDk V Z R jX S =+= 2 ?LDk LDk LDk LDk k S Y G jB V =+=

(完整版)短路电流的计算方法

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

短路电流计算

短路电流计算 第一节概述 一、电力系统或电气设备的短路故障原因 （1）自然方面的原因。如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等，造成单相接地短路和相间短路。 （2）人为原因。如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误，导致电气地设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。 （3）设备本身原因。如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等造成单相接地短路和相间短路。 二、短路种类 1.单相接地短路 电力系统及电气设备最常见的短路是单相接地,约占全部短路的75%以上。对大电流接地系统，继电保护应尽快切断单相接地短路。对中性点经小电阻或中阻接地系统，继电保护应瞬时或延时切断单相接地短路。对中性点不接地系统，当单相接地电流超过允许值时，继电保护亦应有选择性地切断单相接地短路。对中性点经消弧线圈接地或不接地系统，单相接地电流不超过允许值时，允许短时间单相接地运行，但要求尽快消除单相接地短路点。 2.两相接地短路 两相接地短路一般不超过全部短路的10%。大电流接地系统中，两相接地短路大部分发生于同一地点，少数在不同地点发生两相接地短路。中性点非直接接地的系统中，常见是发生一点接地，而后其他两相对地电压升高，在绝缘薄弱处将绝缘击穿造成第二点接地，此两点多数不在同一点，但也有时在同一点，继电保护应尽快切断两相接地短路。 3.两相及三相短路 两相及三相短路不超过全部短路的10%。这种短路更为严重，继电保护应迅速切断两相及三相短路。

4.断相或断相接地 线路断相一般伴随相接地。而发电厂的断相，大都是断路器合闸或分闸时有一相拒动造成两相运行，或电机绕组一相开焊的断相，或三相熔断器熔断一相的两相运行，两相运行一般不允许长期存在，应由继电保护自动或运行人员手动断开健全相。 5.绕组匝间短路 这种短路多发生在发电机、变压器、电动机、调相机等电机电器的绕组中，虽然占全部短路的概率很少，但对某一电机来说却不一定。例如，变压器绕组匝间短路占变压器全部短路的比例相当大，这种短路能严重损坏设备，要求继电保护迅速切除这种短路。 6.转换性故障和重叠性故障 发生以上五种故障之一，有时由于故障的演变和扩大，可能由一种故障转换为另一种故障，或发生两种及两种以上的故障（称之复故障），这种故障不超过全部故障的5%。 第二节 对称短路电流计算 一、阻抗归算 为方便和简化科计算，通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量bs S （一般取100MVA 或1000MVA 基准容量）和基准电压bs U （一般取电网的平均额定电压bv U ）时的基准标么阻抗（以下不作单独说明，简称标么阻抗）；归算至额定容量的标么阻抗称相对阻抗。 （一）标么阻抗的归算 1.发电机等旋转电机阻抗的归算 发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗对值，其标么可按下式计算 bs G G GN S X X S * = （1-1） 式中 G X * ——发电机在基准条件下电抗的标么值； G X ——发电机额定条件电抗的标对值； G X ——基准容量（MVA ）；

3短路电流和计算课后习题解析

习题和思考题 3-1.什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？短路电流计算的目的是什么？ 答：所谓短路，就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。 在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路，其余均称为不对称短路。在供电系统实际运行中，发生单相接地短路的几率最大，发生三相对称短路的几率最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。 供电系统发生短路的原因有： （1）电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。 （2）运行人员不遵守操作规程发生的误操作。如带负荷拉、合隔离开关（部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置），检修后忘拆除地线合闸等； （3）自然灾害。如雷电过电压击穿设备绝缘，大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。 发生短路故障时，由于短路回路中的阻抗大大减小，短路电流与正常工作电流相比增加很大（通常是正常工作电流的十几倍到几十倍）。同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大，三相短路时，短路点的电压可能降低到零。因此，短路将会造成严重危害。 （1）短路产生很大的热量，造成导体温度升高，将绝缘损坏； （2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏； （3）短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热而烧坏； （4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便； （5）严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃； （6）单相对地短路时，电流产生较强的不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。 计算短路电流的目的是: （1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。

变压器短路电流的实用计算方法

变压器短路电流的实用计算方法 胡浩，杨斌文，李晓峰 （湖南文理学院，湖南常德415000） 基金项目：湖南省科技厅计划项目（2007FJ3046） 1前言 在电力系统中，对于电气设备的选用、电气接线方案的选择、继电保护装置的设计与整定以及有关设备热稳定与动稳定的校验等工作，都需要对变压器的短路电流进行计算。短路电流的计算，一般采用有名制或标幺值算法，再者是应用曲线法。然而,无论哪种方法应用起来都比较繁琐，尤其是对于企业的技术人员与农村的电工，因缺乏相应的技术资料，又不能从变压器铭牌上查到所有计算短路电流的数据，所以想快速算出短路电流值是相当困难的。笔者在多年的实际工作中，依据变压器的基本原理与基本关系式，总结出快速计算短路电流值的实用方法，以满足现场与工程上的需要。 2变压器低压三相短路时高压侧短路电流的计算 变压器的阻抗电压是在额定频率下，变压器低压绕组短接，高压绕组施加逐步增大的电压，当高压绕组中的电流达到额定电流时，所施加的电压为阻抗电压Ud，一般以高压侧额定电压U1N为基础来表示： Ud%=Ud/U1N×100% （1） 由变压器的等值电路可知，低压侧短路后的阻抗折算到高压侧，与高压侧阻抗相加后得总的阻抗Zd，在阻抗电压Ud时，高压绕组电流为额定值I1N， 即： I1N=Ud/Zd （2） 如果高压绕组的电压为U1，则此时高压绕组的电流I1为： I1=U1/Zd （3） 由式（2）和式（3）可得： I1=U1/Ud*I1N （4） 对于单个变压器，其容量远小于电力系统的容量，故可以认为当变压器低压侧出现短路时，高压侧电压不变，即为U1N，代入式（4）就可得到变压器低压侧短路时，高压侧的短路电流I1d： I1d=U1N/Ud*I1N （5） 将式（1）中的Ud代入式（5）得： I1d=I1N/Ud%×100 （6） 而变压器高压绕组的额定电流I1N可表示为： I1N=SN/√3U1N （7） 式中SN———变压器的额定容量 将式（7）代入式（6）可得： I1d=100SN/√3U1NUd% （8） 由式（6）或式（8）可计算出变压器低压三相短路时，高压侧的短路电流值。 3变压器低压三相短路时低压侧短路电流的计算 由于变压器的励磁电流仅为I1N的1%~3%，忽略励磁电流，则高、低压绕组的电流I1、I2与电压U1、 U2的关系为： I1/I2=U2/U1=U2N/U1N 式中

单相短路电流计算

1、替代定理 在任意具有唯一解的电路中，某支路的电流为i k ，电压为u k ，那么该支路可以用独立电压源u k ，或者独立电流源i k 来等效替代，如下图所示。替代后的电路和原电路具有相同的解。 图 2、叠加定理 由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立 电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。 注意点：（1）只适用于线性电路；（2）一个电源作用，其余电源为零，如电 压源为零即电压为零——>短路，电流源为零即电流为零——>开路；（3）各回路电压和电流可以叠加，但功率不能叠加。 3、三相系统及相量图的应用 、 交流变量 正常的电力系统为三相系统，每相的电压和电流分量均随着时间作正弦变 化，三相间相互角偏差为120°，比如以A 相为基准，A 相超前B ，B 相超前C 各120°，就构成正序网络，如下式所示： )120sin()360240sin()240sin(); 120sin(); sin( ++=+-+=-+=-+=+=?ω?ω?ω?ω?ωt U t U t U u t U u t U u m m m c m b m a 以A 相为例，因为三角函数sin 是以360°（或2π）为周期变化，所以随 着时间t 的流逝，当?ω+t 值每增长360°（或2π）时，电压ua 就经过了一个

周期的循环，如下图所示： 图 如上图，t代表时间，?代表t=0时刻的角度（例如上图中ua当t=0时位于?），ω表示角速度即每秒变化多少度。例如电网的频率为50Hz，原点，即代表0 = 每秒变化50个周期，即变化50*360°或者50*2π。此处360°和2π仅是单位制的不同，分别为角度制和弧度制，都是代表一个圆周；值得注意的是用360°来分析问题更加形象，而2π为国际单位制中的标准单位，计算时更通用。 向量的应用 用三角函数分析问题涉及较为繁琐的三角函数计算，图的正弦波形图可表示出不同周期分量的峰值和相差角度，但使用范围有限。为此，利用交流分量随时间做周期变化，且变化和圆周关系密切的特点，引入向量如下，方便交流分量的加减乘除计算： :

短路电流计算案例之欧阳家百创编

短路容量及短路电流的计算 欧阳家百（2021.03.07） 1、计算公式： 同步电机及发电机标么值计算公式： r j d d S S x X ?= 100%""*（1-1） 变压器标么值计算公式：rT j k T S S u X ?= 100%*（1-2） 线路标么值计算公式：2*j j L L U S L X X ??=（1-3） 电抗器标么值计算公式：j j r r k k U I I U x X ? ?= 100%*（1-4） 电力系统标么值计算公式：s j s S S X = *（1-5） 异步电动机影响后的短路全电流最大有效值： 2 ""2""] )1()1[(2)(M M ch s s ch M s ch I K I K I I I -+-++=?? （1-6）

其中：%"d x 同步电动机超瞬变电抗百分值 j S 基准容量，100MV A j U 基准容量，10.5kV j I 基准电流，5.5kA r S 同步电机的额定容量，MV A rT S 变压器的额定容量，MV A %k u 变压器阻抗电压百分值 L X 高压电缆线路每公里电抗值，取 0.08km /Ω 高压电缆线路每公里电抗值，取0.4km /Ω L 高压线路长度，km r U 额定电压，kV r I 额定电流，kA %k x 电抗器的电抗百分值 s S 系统的短路容量，1627MV A "s I 由系统送到短路点去的超瞬变短路电流，kA

"M I 异步电动机送到短路点去的超瞬变短路电流，kA ， rM qM M I K I 9.0" = rM I 异步电动机的额定电流，kA qM K 异步电动机的启动电流倍数，一般可取平均值6 s ch K ?由系统馈送的短路电流冲击系数 M ch K ?由异步电动机馈送的短路电流冲击系数，一般可取 1.4~1.7 2、接线方案 图1 三台主变接线示意图 3、求k1点短路电流的计算过程 3.1网络变换 （a ） （b ） （c ） （d ）

电力系统短路电流计算书

电力系统短路电流计算书 Final revision by standardization team on December 10, 2020.

电力系统短路电流计算书 1短路电流计算的目的 a.电气接线方案的比较和选择。 b.选择和校验电气设备、载流导体。 c.继电保护的选择与整定。 d.接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e.大、中型电动机起动。 2短路电流计算中常用符号含义及其用途 I－次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 a. 2 I－三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳定及b. ch 断路器额定断流容量。 i－三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 c. ch d.I∞－三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e."z S－次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f.S∞－稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3短路电流计算的几个基本假设前提 a.磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原 理。 b.在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c.各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。

d.短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b＝100MVA，基准电压U b取各级电压的平均电压，即 U b ＝U p ＝ ，基准电流 b b I S = ；基准电抗2 b b b b X U U ==。 常用基准值表（S b＝100MVA） 各电气元件电抗标么值计算公式

2013年短路电流计算案例平时复习用习题

案例题 1，有一台三绕组变压器，容量为25MV A ，电压为110/35/10KV ，阻抗电压U k %按第二种组合方式(即降压型)为U k12%=10.5，U k13%=18，U K23%=6.5，接入110KV 供电系统，系统短路容量S S ”=1500MV A,见下图。 (1)阻抗电压的这种组合，则高、中、低三个绕组排列顺序自铁芯向外依次为(C )。 A 、中—低—高 B 、高—中—低 C 、低—中—高 D 、高—低—中 (2)每个绕组的等值电抗百分值为(D)。 A 、1x =11 2x =7 3x =－0.5 B 、1x =7 2x =－0.5 3x =11 C 、1x =－0.5 2x = 11 3x =7 D 、1x =11 2x =－0.5 3x =7 (3)取基准容量S j =100MV A ，则每个绕组归算到基准容量时的电抗标幺值为( B )。 A 、28.01=*x 02.02-=*x 44.03=*x B 、44.01=*x 02.02-=*x 28.03=*x C 、28.01=*x 44.02=*x 02.03-=*x D 、44.01=*x 28.02=*x 02.03-=*x 1 2 1 37KV K 3

(4)短路点K 1的超瞬态三相短路电流周期分量有效值"K I 为(A )。 A 、3.2KA B 、3.71KA C 、1.98KA D 、2.17KA (5)短路点K 2的超瞬态三相短路电流周期分量有效值"K I 为(D )。 A 、7.64KA B 、11.29KA C 、13.01KA D 、6.99KA 1题答案 (1)C (2)D (3)B (4)A (5)D 计算过程 (2)()%U %U %U 2 1 %2313121k k k x -+= ()115.6185.102 1 =-+= ()%U %U %U 2 1 %1323122k k k x -+= ()5.0185.65.102 1 -=-+= ()%U %U %U 2 1 %1223133k k k x -+= ()75.105.6182 1 =-+= (3)44.025 10010011% 11=?==*r j S S x x 02.025 100 1005.0% 22-=?-= =*r j S S x x

短路电流计算公式

变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4 因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144

某系统单相、两相接地短路电流的计算

1 课程设计的题目及目的 课程设计选题 如图1所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120，Uc=1∠120. （1）求系统C 的正序电抗； （2）求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件；

2设计原理 基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中型点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络 X c X T X L X T X d ” C V fa(1) G + + +

短路电流计算案例

1、计算公式： 同步电机及发电机标么值计算公式： r j d d S S x X ?=100%""* （1-1） 变压器标么值计算公式： rT j k T S S u X ?= 100%* （1-2） 线路标么值计算公式： 2*j j L L U S L X X ??= （1-3） 电抗器标么值计算公式： j j r r k k U I I U x X ? ?= 100%* （1-4） 电力系统标么值计算公式：s j s S S X = * （1-5） 异步电动机影响后的短路全电流最大有效值： 2 ""2""])1()1[(2)(M M ch s s ch M s ch I K I K I I I -+-++=?? （1-6） 其中：%"d x 同步电动机超瞬变电抗百分值 j S 基准容量，100MVA j U 基准容量， j I 基准电流， r S 同步电机的额定容量，MVA rT S 变压器的额定容量，MVA %k u 变压器阻抗电压百分值 L X 高压电缆线路每公里电抗值，取km /Ω 高压电缆线路每公里电抗值，取km /Ω L 高压线路长度，km r U 额定电压，kV

r I 额定电流，kA %k x 电抗器的电抗百分值 s S 系统的短路容量，1627MVA "s I 由系统送到短路点去的超瞬变短路电流，kA "M I 异步电动机送到短路点去的超瞬变短路电流，kA ，rM qM M I K I 9.0"= rM I 异步电动机的额定电流，kA qM K 异步电动机的启动电流倍数，一般可取平均值6 s ch K ?由系统馈送的短路电流冲击系数 M ch K ?由异步电动机馈送的短路电流冲击系数，一般可取~ 2、接线方案 图1 三台主变接线示意图 3、求k1点短路电流的计算过程 网络变换 （a ） （b ） （c ） （d ） （e ） （f ） （g ） （h ） （i ） （j ） （k ） 图2 求k1点短路电流网络变换图 用标么值计算各线路电抗 根据图1中所给数值，用标么制计算个电抗值： X1=s X *+L X *= s j S S +2j j L U S L X ? ?=+= X2=X3=X4=rT j k T S S u X ?= 100%*=

电力系统分析短路电流的计算汇总

1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为0=a U ， 1201-∠=b U ， 1201∠=c U 。试求：（1）系统C 的正序电抗； （2）K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流（假设故障前线路电流中没有电流）。 系统C 发电机G 15. 01=T X 15 . 00=T X 25 . 02=T X 25. 02==''X X d 图1-1

1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件； 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1. 在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2. 正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3. 负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入 代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4. 零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1. 单相(a相接地短路 单相接地短路是，故障处的三个边界条件为： 0fa V = ； 0fb I = ； 0fc I =

历年注电考试短路电流计算题目解析

2005年发输变电 解：取基准容量60B S =MV Ａ，则1*2*0.1G G X X == 11 %(201010)102 K U =+-=，因此1*0.1T X =，同理可得2*0.1T X =，3*0T X = *(0.10.1)||(0.10.1)0.1X j j j ∑=++= ，32.99f I = =，选A 。 解：1*1000.11000G X = =，1*0.1T X =，*0.03l X =，2*0.1T X =，1*100 0.12833 G X == 当f3点短路时，*1 (0.10.1)||(0.030.10.12)9 X j j j ∑=+++= *31001 9 f X M ∑= =，因此f3点短路容量为900,选C 。

解：12=0.10.10.2X X ∑∑=+=，1121 2.5 2.5270() o a I j j X X ∑∑= =-=∠+，21 2.5 2.590o a a I I j =-==∠ 对于YN,d11接线，存在下列关系：1130 2.5300o o A a I I =∠=∠，2230 2.560o o A a I I =∠-=∠ 12 2.5A a a I I I =+=。 解：12=0.10.20.3X X ∑∑=+=，00.20.2X ∑=+，13 33f a I I X ∑ ===，选D 。 2008 供配电 解：12=0.10.10.150.35X X ∑∑=++= 0(0.1 0.45)//0.170.13 X ∑=+=

11201 1.205a I X X X ∑ ∑∑= =++ ，所以30.907f a I I ==，选D 。 2007 发输变 解：此题缺少条件，右边变压器参数应该和2008供配电52题一样，因此经过类似计算可得： 11201 1.1236a I X X X ∑∑∑==+ +30.846f a I I == 1120*()*230131.79a a U I X X ∑∑=+=，选A 。 解：1250=1.2 =0.31000G X 12250=50*0.4=0.378115l X 2 22503 =50*0.4*=0.2275115l X 322502 =50*0.4 *=0.1515 115l X =0.105T X 2=0.12G X (0.30.378)//0.151+0.105+0.12+0.2270.469X ∑=+=（ ） 2.677f I KA = = 冲击电流为2.55=6.82f I ，选A 。