第6章　短路電流計算（4）

1、第六章第六章 短路電流計算短路電流計算 1 本章考試大綱要求 掌握短路電流計算方法 熟悉短路電流計算結(jié)果的應(yīng)用 熟悉影響短路電流的因素及限制短路 電流的措施。 2 與本章相關(guān)的規(guī)程規(guī)范和手冊 3 2 導(dǎo) 體 和 電 器 選 擇 設(shè) 計 技 術(shù) 規(guī) 定 dl/t5222-2005 附錄f 短路電流實用計算 62工業(yè)和民用配電設(shè)計手冊(第三版)， 水利電力出版社，2005 63鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊上冊，冶金工業(yè) 出版社，1996 60電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣一次線部 分），中國電力出版社，1989 3 一、短路電流計算方法（掌握） 1.高壓系統(tǒng)短路電流計算 1)標(biāo)么值的基本關(guān)系 2)系統(tǒng)元件電抗

2、標(biāo)么值的計算 3)三相短路電流計算 4)不對稱短路電流計算 2.低壓系統(tǒng)短路電流的計算方法 1)計算條件 2)三相和兩相短路電流的計算 3)單相短路(包括單相接地故障)電流的計算 4)低壓網(wǎng)絡(luò)電路元件阻抗的計算 4 三相短路作為短路電流基本計算 供配電系統(tǒng)可能發(fā)生三相，兩相或單相短路，設(shè)計時 已采取措施，使單相短路電流不超過三相短路電流， 第四章中敘述了中性點(diǎn)的接地方式，110kv以下的系統(tǒng) 都不采用中性點(diǎn)直接接地的方式，故三相短路電流通 常是最大的，只有在靠近發(fā)電機(jī)出口處短路時除外， 此時，兩相短路電流的大小視短路點(diǎn)與電源距離的遠(yuǎn) 近而定，見后面兩相短路電流計算 5 對稱分量法 三相網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任

3、一組不對稱量（電流、電壓等）都可以分解為三個對稱分量， 即正序、負(fù)序和零序分量 ，由于對稱分量的獨(dú)立性，故可利用重迭原理， 分別計算，然而從對稱分量中求出實際的短路電流或電壓值。所謂對稱， 即三個矢量大小相等且相互間相位角相等。所謂平衡，即三個矢量的和等 于零 正序分量-一組平衡的三相電流（電壓），大小相等而相位角互差120 的矢量，按反時針方向旋轉(zhuǎn)，次序是a-b-c 負(fù)序分量-一組平衡的三相電流（電壓），大小相等而相位角互差120 的矢量，按反時針方向旋轉(zhuǎn)，次序是a-c-b 零序分量-一組不平衡的三相電流（電壓），大小相等而相位角互差0 的矢量，即同相位 正序分量和負(fù)序分量是既對稱而又平衡的

4、系統(tǒng)，零序分量是對稱但不平衡 的系統(tǒng) 三相短路是對稱的短路，無負(fù)序及零序分量；兩相短路是不對稱短路，無 零序分量；單相短路是不對稱短路，正序、負(fù)序及零序分量都有 6 三相短路-對稱短路 k點(diǎn)發(fā)生三相短路，電路分成兩個回路，第一回路與電源相連，但回路阻抗 變小，電流必然增大。第二回路為被短接的回路，該回路電流由原來的電 流不斷衰減，直至儲能元件中所儲藏的能量全部變?yōu)槠渲须娮杷牡臒?能為止。(儲能元件有用戶的感應(yīng)電動機(jī)等） 7 兩相短路-不對稱短路 8 單相接地短路-不對稱短路 9 短路電流計算中的計算條件 電力網(wǎng)在正常工作時三相對稱 所有電源的電動勢相位角相同 短路回路各元件的磁路系統(tǒng)為不飽

5、和狀態(tài)， 即感抗為一常數(shù) 輸電線路的電容略去不計 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗及變壓器的勵磁 電流 所有同步電機(jī)都具有自動調(diào)整勵磁裝置 短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間 （32f.1節(jié)） 10 高壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算條件 確定短路的流時，應(yīng)按最大短路電流的正常運(yùn)行 方式，不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接 線方式 （325.0.4條） 要計算網(wǎng)絡(luò)在最大或最小運(yùn)行方式下的短路電流， 前者用來校驗電氣設(shè)備的動熱穩(wěn)定，后者用來校 驗繼電保護(hù)的靈敏系數(shù) （62 p124) 計算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在流過所校驗電器和導(dǎo)體的短 路電流為最大的地點(diǎn) （325.0.6條） 架空及電纜線路的有效電阻，只有在短路點(diǎn)總電 阻 大于總

6、電抗 的三分之一時才計入其有效電 阻 （63p177） r x 11 短路電流的計算步驟 畫出計算三相短路電流用的計算電路和等值電抗（或 阻抗）圖，并標(biāo)上要計算的短路點(diǎn) 對電路中的每一元件編號并計算出電抗（或阻抗）值 標(biāo)在圖上 進(jìn)行電路化簡，逐步化簡到短路點(diǎn)前只剩一個等效元 件，自它的一端施以電勢，另一端就是短路點(diǎn)，求出 短路電流值，這一等效元件稱為綜合電抗（或阻抗） 如有多個電源時，可采用電抗網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換公式或分布系 數(shù)法來求得每一電源所提供的短路電流，然后加以綜 合。 電路中各元件的參數(shù)，可用標(biāo)幺值或有名值來表明 12 標(biāo)幺值與有名值 用標(biāo)幺值進(jìn)行計算時，各元件電抗必須換算為選 定的基準(zhǔn)容量下

7、的標(biāo)幺值，才能進(jìn)行串、并聯(lián)或 星一三角變換的化簡計算 用標(biāo)幺值進(jìn)行計算時，基準(zhǔn)電壓采用元件所在級 的平均電壓uav 用有名值進(jìn)行計算時，必須把各電壓級所在元件 電抗的標(biāo)幺值或有名值，換算到短路計算點(diǎn)所在 基準(zhǔn)電壓級內(nèi)的有名值，才能進(jìn)行串、并聯(lián)或星 一三角變化的化簡計算 標(biāo)幺值廣泛地用于高壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流計算 有名值一般用于低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流計算 13 平均電壓uav 我國電力系統(tǒng)各級電壓的平均電壓uav取 用標(biāo)稱線電壓 的1.05倍。 uav1.05un 即3.15、6.3、10.5、37、 63、115kv 14 標(biāo)幺值的基本關(guān)系 標(biāo)幺值是一相對值，電參數(shù)的標(biāo)幺值 為其有名值與基準(zhǔn)值之比：

8、容量標(biāo)幺值 電壓標(biāo)幺值 電流標(biāo)幺值 電抗標(biāo)幺值 j s s s * j u u u * j i i i * j x x x * 15 標(biāo)幺值的基本關(guān)系 式中 為容量、電壓、 電流、電抗的有名值 為容量、電壓、 電流、電抗的基準(zhǔn)值 各基準(zhǔn)值之間的關(guān)系式是功率方程式 和歐姆定律 jjjj xius、 xius、 jjj ius3 j j j j j s u i u x 2 3 16 標(biāo)幺值的基本關(guān)系 通常我們選定和，則利用上 式可求出和 標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)是： 相電壓與線電壓的標(biāo)幺值相同 單相功率和三相功率的標(biāo)幺值相同 電流標(biāo)幺值與容量標(biāo)幺值相同，即 j s j u j i j x * si 17 元件

9、參數(shù)的換算 1. 標(biāo)幺值 當(dāng)我們提出某元件的阻抗標(biāo)幺值時，一定要指明它 的基準(zhǔn)容量，否則就沒有意義了。因元件的阻抗標(biāo) 幺值是指每相的值，故同步電機(jī)、變壓器和電抗器 樣本上給出的標(biāo)幺值，是以他們每相的額定容量為 基準(zhǔn)的 在三相電力系統(tǒng)中，電路元件電抗的標(biāo)幺值x*可用 下式表示 （1） 2 * 3 j j j j j u s x u xi x x x 18 已知以額定容量為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值，換算到 以基準(zhǔn)容量為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值，可用下式計 算 （以額定容量為基準(zhǔn)） （以基準(zhǔn)容量為基準(zhǔn)） 上二式可換寫為 故 r r r u xi x 3 * j j j u xi x 3 * r r r i u xx

10、 3 * j j j i u xx 3 * j j j r r r i u x i u x 33 * 19 （2） 作近似計算時可認(rèn)為 則 （3） 屬于這一類元件有同步電機(jī)、變壓器和電抗器 jr jr rj ui iu xx * avjr uuu r j rj s s xx * 20 同步電機(jī) 同步電機(jī)在發(fā)生突然短路時會出現(xiàn)一個暫態(tài)過程，短路開始瞬 間，滯后的短路電流欲使定子的漏磁通增大，但轉(zhuǎn)子上的勵磁線 圈和阻尼線圈內(nèi)產(chǎn)生的自由電流都阻止漏磁通的增大，此一時期 稱為超瞬變（次暫態(tài)）過程，以后隨著阻尼線圈中自由電流的消 失，但勵磁線圈的時間常數(shù)較大，自由電流仍然起著作用，這一 時期稱為瞬變（暫

11、態(tài)）過程，當(dāng)上述兩個線圈都不起作用時，即 進(jìn)入穩(wěn)態(tài) 同步電機(jī)在暫態(tài)過程中電抗的變化為： xd（超瞬變電抗） xd （瞬變電抗） xs (穩(wěn)態(tài)電抗 ） xd xd xs 短路開始時（零秒時)呈現(xiàn)的是超瞬變電抗，故用xd 來計算 i 已知同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值xd%（百分值與標(biāo)幺值的 關(guān)系為x%=100x*)，則按（3）式換算（電抗標(biāo)幺值下腳標(biāo) j 可 不寫），得： 21 r j d d s s x x 100 % * 變壓器 變壓器的阻抗是繞組間的漏抗。制造廠給出的是短路電壓百分 值uk%。短路電壓的定義是當(dāng)變壓器二次側(cè)短路的情況下，二 次側(cè)流過額定電流時，一次側(cè)所施加額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即：

12、 uk% ur=ir z 而阻抗標(biāo)幺值的定義是 該阻抗在流過額定電流所產(chǎn)生的壓降與 額定電壓之比，即： 或 對比上述兩式，得zt =uk%，則可按（3）式換算，得： 當(dāng)電阻值允許不計時： r j k t s s u z 100 % * r j k t s s u x 100 % * 22 r r t u zi z * ziuzrr t * 電抗器 電抗器的電抗由每相的自感確定，已知電 抗器的百分電抗值xk%，則按（2）式換算， 得： 這里為什么不按（3）式而用（2）式來換算， 因為電抗器在電路內(nèi)起限流作用，需要較準(zhǔn) 確地計算，另外也可能會用高一級額定電壓 電抗器，例如10kv電抗器用于6kv系

13、統(tǒng)，因此 要用額定電壓而不用平均電壓來計算 j j r rk k u i i ux x 100 % * 23 已知元件電抗的有名值，換算到以基準(zhǔn)容量的 電抗標(biāo)幺值，可用下式計算 （4） 屬于這一類元件有架空線路和電纜線路 22 * 33 j j j jj j j j u s x u ui x u xi x 24 架空和電纜線路 已知線路單位長度的電抗歐姆值，例如每公 里的歐姆值，則以此數(shù)乘以實際公里數(shù)，得出 電抗的有名值，然后換算到以基準(zhǔn)容量的電抗 標(biāo)幺值，可用（4）式，得： 同樣，電阻標(biāo)幺為： 2 * j j l u s xx 2 * j j l u s rr 25 已知電力系統(tǒng)短路容量的有

14、名值，換算到以基 準(zhǔn)容量的標(biāo)幺值 已知電力系統(tǒng)某點(diǎn)的短路容量 的有名值。 因 將xs有名值換算到以基準(zhǔn)容量的標(biāo)幺值，按（1）式， 并將以上xs值代入，得 現(xiàn) 故 s s 2 33 s av avk avav k av s s u ui uu i u x 2 2 2 * j j s av j j ss u s s u u s xx j avuu 26 * s j s s s x 基準(zhǔn)電壓相同，從某一基準(zhǔn)容量sj1下的標(biāo)幺值 x*1換算到另一基準(zhǔn)容量sj下的標(biāo)幺值x*，可按 (3)式計算 1 1* j j s s xx 27 2. 有名值 已知元件以額定容量為基準(zhǔn)的電抗百分值,且該 元件在基準(zhǔn)電壓

15、級內(nèi)，換算到有名值，可用 （5）式或（6）式： (5) 或 (6) 屬于這類元件有同步電機(jī)、變壓器和電抗器。 r r r i u xx 3 * r r r s u xx 2 * 28 同步電機(jī) 已知同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值，換算有 名值可按（6）式 r rd d s ux x 2 100 % 29 變壓器 已知變壓器的阻抗電壓百分值，換算至有名 值，可按（6）式 r rk t s uu x 2 100 % 30 電抗器 已知電抗器的電抗百分值，換算至有名值可 按（5）式 31 r rk k i ux x 3100 % 將電壓uj1下的電抗值x1換算到另一電壓uj2下 的電抗值x2，可按下式

16、2 1 2 2 12 j j u u xx 32 已知電力系統(tǒng)短路容量的有名值，換算到基準(zhǔn) 電壓級，可按下式 以上各元件的標(biāo)幺值和有名值的換算公式均列在 62工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版p128 表4-2中 2 s j s s u x 33 電路元件阻抗標(biāo)幺值和有名值的換算公式 序 號 元件名稱標(biāo)幺值有名值（ ） 1同步電機(jī)（同步發(fā)電機(jī)或電動機(jī)） 2變壓器 當(dāng)電阻值允許忽略不計時當(dāng)電阻值允許忽略不計時 3電抗器 4線路 5電力系統(tǒng)（已知短路容量 ) 6 基準(zhǔn)電壓相同，從某一基準(zhǔn)容量 下的標(biāo)幺值換算到另一基準(zhǔn)容 量下的標(biāo)幺值 7 將電壓下的電抗值換算到 另一電壓下的電抗值 s s 1 j s 1

17、* x * xj s 1 j u 1 x 2 x 2j u r j d r j d d s s x s s x x * 100 % 3 2 * 10 r j t s s pr 2 * 2 *ttt rzx r j k t s s u z 100 % * r j k t s s u x 100 % * j j r rk j r rk k u i i ux u s i ux x j 100 % 3100 % 2 * 2 * 2 * , j j j j u s rr u s xx * s j s s s x 1 1* j j s s xx r r d r rd d s u x s ux x 2 2

18、100 % 3 2 2 3 2 1010 3 rt r r t s pu i p r 22 ttt rzx r rk t s uu z 2 100 % r rk t s uu x 2 100 % r rk k i ux x 3100 % 2 s j s s u x 2 1 2 2 12 j j u u xx 34 符號說明 同步電機(jī)的額定容量，mva 變壓器的額定容量，mva（對于三繞組變壓器，是指最大容量繞 組的額定容量）； 同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗相對值； 同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值； 變壓器阻抗電壓百分值； 電抗器的電抗百分值； 額定電壓（指線電壓），kv； 額定電流，ka 線路每相電抗值、

19、電阻值， 系統(tǒng)短路容量，mva 基準(zhǔn)容量，mva； 基準(zhǔn)電流，ka 變壓器短路損耗，kw 基準(zhǔn)電壓，kv,對于發(fā)電機(jī)實際是設(shè)備電壓 (62p128表4-2） r s rt s d x % d x % k u r u r i rx、 s s j s % k x j i p j u 35 常用電抗網(wǎng)絡(luò)圖變換公式 x1 2xxnx x1 2x nx x n xxx x 111 1 21 + x=x1+x2+xn 23x x12 31x 23x x12x31 x1 x2x3 32xx 1x 312312 3123 3 312312 2312 2 312312 3112 1 xxx xx x xxx x

20、x x xxx xx x 2 13 1331 1 32 3223 3 21 2112 x xx xxx x xx xxx x xx xxx x1 2x 1ss2 x dd s1 2s 1 x d x x1 2x 3x 1ss23s d 1ss23s 2 x 1 xx 2 x 3 1 2 2 2 2 1 1 1 x xx xxx x xx xxx 21 21 33 3 31 31 22 2 32 32 11 1 xx xx xxxxx xx xx xxxxx xx xx xxxxx 21 21 xx xx x + 36 37 38 三相三繞組變壓器電抗百分值的 等值變換 ( 62p131) 23

21、ku % 13ku %12ku % x3% %2x 1%x 1 %x%=3 uuukkk132312 2 2 1 132312kkkuuu 2%=x% %x%=1 uuukkk121323 2 高壓 低壓中壓低壓 高壓 1 中壓 39 短路電流要計算的參數(shù) 短路沖擊電流（短路全電流最大瞬時值或短路 電流峰值） 短路全電流最大有效值（第一周期的短路全電 流有效值） 或超瞬態(tài)短路電流有效值（起始或0秒時的周 期分量有效值） 短路后0.2秒的周期性分量有效值 或穩(wěn)態(tài)短路電流有效值（時間為無窮大時的 周期分量有效值） 超瞬態(tài)短路容量 穩(wěn)態(tài)短路容量 ( 62p124) pi p i i k i 2 .

22、0 i k i i s k s 40 無限大電源容量系統(tǒng)（遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)端） 在以電源容量為基準(zhǔn)的短路計算電抗時， 可視為遠(yuǎn)端短 路，遠(yuǎn)端短路的特點(diǎn)為: 1）在整個短路過程中電源母線電壓維持不變 2） 短路電流周期分量不衰減 （62p134） 3 * c x 41 無限大電源容量的短路電流 短路電流變化曲線如下： (62p124圖4-1） 圖上： 短路沖擊電流 穩(wěn)態(tài)短路電流 短路電流非周期分量 超瞬態(tài)短路電流有效值 0秒時短路電流非周期分量 因認(rèn)為母線電壓維持不變，故)( 2.0 iiii k k或 p i k i dc i i a ip a k22i i dci i2 2k=2 2i 42 無限

23、大電源容量的三相短路電流計算 （1）用標(biāo)幺值計算 而 代入前式得： 或 (因uav=uj) 式中： 短路電流周期分量標(biāo)幺值 短路容量標(biāo)幺值 基準(zhǔn)電流 ka 短路容量 mva 基準(zhǔn)容量 mva 電源對短路點(diǎn)的綜合電抗 標(biāo)幺值 短路電流初始值 ka 如網(wǎng)絡(luò)綜合電阻 時，則必須用 來取代 c av k x u i 3 k i * k s * j i k s j s c x * k i 43 j j c c i u xx 3 * c j j j c av k x i i u x u i 3 3 cjc j k xix i i 11 c j jjkjkk x s sisisss * * cc xr *

24、3 1 c z *c x * （2）用有名值計算 ka 如時，則應(yīng)計入 故 ka 式中： 短路點(diǎn)所在級網(wǎng)絡(luò)平均電壓 kv 短路電路總阻抗 短路電路總電阻 短路電路總電抗 ( 62p134) c av k k x u ii 3 av u c z c r c x cc xr 3 1 c r 22 3 3 cc av c av k k xr u z u ii 44 有限電源容量系統(tǒng)（靠近發(fā)電機(jī)端） 在以電源容量為基準(zhǔn)的短路計算 電抗時，可認(rèn)為該系統(tǒng)為有限 電源容量系統(tǒng)，在整個短路過程中， 其特點(diǎn)可認(rèn)為： 1）電源母線電壓要改變 2）短路電流周期分量要衰減 3）電源的內(nèi)阻抗不能忽略不計 ( 62p13

25、6) 3 * c x 45 有限電源容量的短路電流 短路電流變化曲線如下： (62p124) i22 kip a id c k 22 i t i 46 短路電流的變化與發(fā)電機(jī)的電參數(shù)和電壓自動裝置的特 性有關(guān)，具體工程中一般采用運(yùn)算曲線法計算短路過程某一 時刻的短路電流周期分量。將電源對短路點(diǎn)的綜合電抗標(biāo)幺 值換算到以電源容量為基準(zhǔn)的計算電抗值 ，查對應(yīng)的發(fā) 電機(jī)運(yùn)算曲線或查對應(yīng)的發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線數(shù)字表，得到短路 電流周期分量的標(biāo)幺值，用下列公式計算短路t秒后的周期分 量有效值： 式中發(fā)電機(jī)的額定電流 各類發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線或運(yùn)算曲線數(shù)字表見有關(guān)設(shè)計手 冊，例如62工業(yè)與民用配電設(shè)計第三版p138

26、147。在 繪制上述曲線時，同步發(fā)電機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)如表4-19所示。如 實際發(fā)電機(jī)的時間常數(shù)t與表4-19相差較大時，應(yīng)按式4-21， 4-22來修正 rjkt iii * 有限電源容量的短路電流計算 rj i c x 47 靠近發(fā)電機(jī)處近端短路的三相短路電流初始值也可用下式計算： 對于汽輪發(fā)電機(jī) ka 對于水輪發(fā)電機(jī) ka 式中 ij 基準(zhǔn)電流 ka e 發(fā)電機(jī)超瞬態(tài) 電動勢，工程計算中可認(rèn)為 e =urg kv urg 發(fā)電機(jī)額定電壓 kv urg=1.05un un 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓 kv xd 發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)電抗 xw 發(fā)電機(jī)出口至短路點(diǎn)間的短路電路電抗 x*d x*w 以發(fā)電機(jī)額定總?cè)萘繛榛?/p>

27、準(zhǔn)的xd 和xw的標(biāo)幺值 k 考慮到水輪發(fā)電機(jī)的超瞬態(tài)電抗xd 值比較大而引入的計算系 數(shù)，見62p137表4-14 （62p137) 有限電源容量的短路電流計算 48 x )(3 wd k xx ke i )(3 wd k xx e i x wd j xx i wd j xx ki 兩相不接地短路電流計算 兩相短路電流初始值為： 對于汽輪發(fā)電機(jī) 對于水輪發(fā)電機(jī) 對比上頁，得： 即兩相短路電流為三相短路電流的0.866倍，因 ip、ip 均正比于ik故也為0.866倍 兩相短路電流的穩(wěn)態(tài)值視短路點(diǎn)與電源距離的遠(yuǎn)近而定，在發(fā)電機(jī)出口處 短路時，兩相短路電流為三相短路電流的1.5倍； 在x*c3時

28、，兩相短路電流與三相短路電流之比可考慮為0.866倍 一般估算為： x*c 0.6 ik2 ik3 x*c = 0.6 ik2 = ik3 x*c ik3 x*c為以電源容量為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值 62工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版p15249 )(2 wd k xx e i x)(2 wd k xx ke i x 32 2 3 kkii 單相接地電容電流計算 （1）用公式計算 式中 c 導(dǎo)線對地電容 f/km i0 每相電容電流 a un 額定線電壓 v xc 容抗 ic 單相接地電容電流 a 舉例：計算10kv芯線截面為185mm2電纜的單相接地電容電流，已知對地電容 為0.30f/km -6

29、= 1.63 a /km （2） 電 （2）電容電流ic的估算 架空線路 ic=(2.73.3)lun10-3 a 式中 l架空線路長度 km un額定線電壓 kv 2.7系數(shù)，用于無架空地線 3.3系數(shù)，用于有架空地線 同桿雙回線的電容電流為單回路的1.31.6倍. 接地電容電流也可作簡化估算 電纜線路ic=0.1unl，即ic= 架空線路ic= (3)變電所增加的接地電容電流見62p153表4-20 50 c n x u i 3 0 c xc 1 cu x u x u iin c n c n oc3 3 3 3 3 103 . 03141000033cuinc 350 lun 10 lun

30、 在無載電路內(nèi)某相電壓過零的瞬間 突然發(fā)生三相短路，由于電流不能突變 （lenz定律）產(chǎn)生一短路電流的非周期 分量，于是在起始的半周內(nèi)，即0.01秒， 出現(xiàn)短路沖擊電流ip，波形見下圖 三相短路沖擊電流和全電流最大有效值 i t idc p 2 t ki a 51 其中沖擊系數(shù) (1)短路沖擊電流 ff t kk t kp eiiaeii 01.0 01.0 222 k p k t ikie f 01.0 221 f t p ek 01.0 1 p i (2)第一周期全電流有效值 p i 22 (（直流值）交流有效值） p i 1 01.0 p t ke f 2 2 2 12 pkkp kii

31、i k p ik 2 121 由于 故 52 式中： 為短路電流非周期分量時間常數(shù)， 如電路只有電抗，則 如電路只有電阻，則 故 工程計算中， 的取值為 1.當(dāng)短路發(fā)生在單機(jī)容量為12000kw及以上的發(fā)電機(jī)端時， 取 2.短路點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電廠，短路電路的總電阻較小，總電抗較 大，即 3.在電阻較大的電路中，即 短路電流非周期分量衰減較快， 則 (62p149五節(jié)） f t r x r x t f 314 2, pf kt 1,0 pf kt 12 p k ppp iik，, k p k pp iiiik 62.1,69.2,9 .1 ，時，或s05.0, 3 3 1 f t r x xr 時，或

32、3 3 1 r x xr k p k pp 1.09i,i84.1i3 .1，ik k p k pp iiiik 55.2,51.1, 8 .1 53 元件短路功率法 元件短路功率法中各元件的阻抗或?qū)Ъ{，直接用元件的短路功率來表示， 它是假設(shè)元件的進(jìn)線端連接在一個端電壓為up的無限大容量系統(tǒng)，在出 線端三相短路時流經(jīng)該元件的視在功率，即為元件的短路功率。對于同 步電機(jī)來說，是指該電機(jī)運(yùn)行在ed“=up時，其端頭三相短路時的短路功 率 6kv及以上的網(wǎng)絡(luò)可忽略電阻，故元件短路功率為： 同步電機(jī) mva 電抗器 mva 變壓器 mva 線路 mva 式中 sd-元件的短路功率 mva se -元件

33、的額定容量 mva ie -元件的額定電流 ka up-元件所接網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的平均線電壓 kv ue-元件的額定電壓 kv -同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值 xk%-電抗器的電抗百分值 uk%-變壓器阻抗電壓百分值 x-線路每相電抗值 54 % 100 d e d x s s % 100 k e d u s s x u s p d 2 % d x ek p e d ux ui s % 3100 2 元件短路功率法 由于短路功率與元件的導(dǎo)納成正比，故元件短路功率的串聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)納 的串聯(lián)，亦即相當(dāng)于阻抗的并聯(lián)，短路功率的并聯(lián)相當(dāng)于阻抗的串聯(lián)， 故： 串聯(lián)化簡 并聯(lián)化簡 62p135表4-13就是用串聯(lián)化簡公

34、式計算的 (63上冊p217) 55 21 21 sdsd sdsd sd 21sdsdsd sd1 sd2 sd sd1sd2 sd 同步電動機(jī)對短路電流的影響 同步 電動機(jī)提供的短路電流與同步發(fā)電 機(jī)一樣但按有限電源容量考慮。同步電 動機(jī)在短路過程任一時刻，所給出的短 路電流周期分量可利用運(yùn)算曲線計算,見 62p150六節(jié) 56 異步電動機(jī)對沖擊短路電流的影響 在靠近短路點(diǎn)處接有高壓異步電動機(jī)時，要 將它們作為附加電源來考慮。但他們提供的短 路電流衰減很快，在t0.01秒時即可忽略不計， 故只在計算沖擊電流和短路最大有效值時才考 慮。在下列情況下，可不考慮其助增影響。 （1）異步電動機(jī)與短

35、路點(diǎn)的連接已相隔一個變 壓器； （2）由異步電動機(jī)送出到短路點(diǎn)的短路電流所 經(jīng)過的元件（如具有一定阻抗的線路、變壓器 等）與由系統(tǒng)送至短路點(diǎn)的短路電流是經(jīng)過同 一元件時 （63p219第4.5.2節(jié)） 57 異步電動機(jī)對沖擊短路電流的影響 異步電動機(jī)提供的反饋電流計算見62 工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版p151 公式（4-26)、(4-27)、(4-28)、(4-29)、(4- 30)，其中短路電流峰值系數(shù)，一般取 1.4 1.7,正確數(shù)據(jù)可查p151圖4-15。 58 低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算條件 高壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計算條件同樣適用于低壓網(wǎng)絡(luò)外，尚 有以下特點(diǎn)： 配電變壓器的電源按無限大系統(tǒng)容量考

36、慮 要計入各元件的電阻并采用有名值計算，但短路點(diǎn)的電弧電 阻、導(dǎo)線連接點(diǎn)、開關(guān)設(shè)備和電器的接觸電阻可忽略不計 電路電阻較大，短路電流直流分量衰減較快，一般可不考慮， 只有在離配電變壓器低壓側(cè)很近處，如20m以內(nèi)大截面線路 上或低壓配電屏內(nèi)部發(fā)生短路時才考慮 配電線路電阻的計算溫度，在計算三相最大電流時，導(dǎo)體計 算溫度取20；在計算單相短路時，取20時的1.5倍 計算380/220v網(wǎng)絡(luò)三相短路電流時，計算電壓取電壓系 數(shù)c為1.05，計算單相接地故障電流時，c取1.0 （62p162) n cu 59 低壓網(wǎng)絡(luò)三相短路電流計算 1)三相起始短路電流周期分量有效值 式中短路電路總阻抗，總 電阻，

37、總電抗 其中包括高壓系統(tǒng)、變壓器、低壓母線 和配電線路的電阻和電抗，分別以 來表示。 這些數(shù)據(jù)可以從62工業(yè)與民用配電設(shè)計 手冊第三版p154159中查得 (62p162) ka xr z cu i kk k n , 2303 22 kkk xrz、 llmmttss xrxrxrxr、 m 60 低壓網(wǎng)絡(luò)三相短路電流計算 2)三相短路沖擊電流和全電流有效值 計算同高壓系統(tǒng)，但沖擊系數(shù)要按電路中的值 計算或查曲線。 3)異步電動機(jī)對沖擊短路電流的助增 僅當(dāng)短路點(diǎn)附近所接電動機(jī)額定電流之和大于短路電 流的1%( )時，才予以考慮。 計算同高壓系統(tǒng)，但電動機(jī)起動電流倍數(shù)可取67,短路 電流沖擊系數(shù)

38、取1.3 4)兩相短路電流與三相短路電流之比仍可考慮為 5)只要 ,變壓器低壓側(cè)短路時的 短路電流交流分量不衰減 (62p163) kk xr 、 01. 0ii rm 2 3 2 2222 sstt xrxr 61 低壓網(wǎng)絡(luò)單相短路電流計算 tn接地系統(tǒng)的單相短路電流 式中為短路電路的總相保阻抗，總 相保電阻，總相保電抗(), 其中包括高壓系統(tǒng)、 變壓器、低壓母線和配電線路的相保電阻和相保阻 抗,分別以 來表示，這些數(shù)據(jù)可以從62工業(yè)與民用配電設(shè) 計手冊第三版p154-159中查得 (62p163) ka xr z cu i pp p n k , 2203 22 1 ppp xrz 、 m

39、llmmttss pppppppp xrxrxrxr 、 62 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 高壓系統(tǒng)阻抗 1)相阻抗 如不知其 和 的確切數(shù)據(jù)，可認(rèn)為： 式中 變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量 mva 歸算到變壓器低壓側(cè)的高壓 系統(tǒng)阻抗，電阻和電抗 (62p154) m ss cu z ss n s 3 2 160 10 s r s x ss xr1 . 0 ss zx995. 0 s s sss xrz、 m 63 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 2)相保阻抗 無論d,yn11或y,yn0接線的變壓器，低壓 側(cè)發(fā)生單相短路，零序電流均不能在三相 三線制且中性點(diǎn)又不接地的高壓系統(tǒng)中流 過，高壓側(cè)對于零序電流相當(dāng)于

40、開路，可 視若無此零序阻抗，又由于短路點(diǎn)離發(fā)電 機(jī)較遠(yuǎn)，可認(rèn)為所有元件的負(fù)序阻抗等于 正序阻抗，故高壓系統(tǒng)的相保電阻及相保 電抗可按下式計算 m r rrrr s sssps , 3 2 3 1 021 m x xxxx s sssps , 3 2 3 1 021 64 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 式中 系統(tǒng)的正序、 負(fù)序和零序電阻 系統(tǒng)的正序、 負(fù)序和零序電抗 (62p154) sss xxx 021 、 sss rrr 021 、 m m 65 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 配電變壓器阻抗 1)相阻抗 式中 變壓器低壓側(cè)額定線電壓 kv 變壓器短路損耗 kw 變壓器額定容量 kva 變壓器阻抗電壓百

41、分值 (62p128表4-2） m s uu z r rk t ,10 100 % 3 2 m s pu r r r t ,10 6 2 2 mrzx ttt , 22 r u p r s % k u 66 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 2) 相保阻抗 式中系統(tǒng)的正序、 負(fù)序和零序電阻 系統(tǒng)的正序、 負(fù)序和零序電抗 mrrrr tttpt , 3 1 021 mxxxx tttpt , 3 1 021 ttt rrr 021 、 m ttt xxx 021 、 m 67 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 低壓矩形母線 1)相電阻 式中 集膚效應(yīng)系數(shù)，見電力設(shè)計手冊，例如62 工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版p53

42、9表9-61。 鄰近效應(yīng)系數(shù)，取1.03 20時的電阻率，銅母線取0.0172 鋁母線取0.0282 l 母線長度 m a 母線截面 mm2 m a l kkr lfjfm ,10 3 20 jf k lf k 20 mmm 2 mmm 2 68 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 若取，l=1m則每米長度的交流電阻為 對于相母線 對于保護(hù)母線 式中 相母線截面 mm2 保護(hù)母線截面 mm2 mm a kr jfm ,1003. 1 320 mm a kr jfm ,1003. 1 320 mm a kr p jfm ,1003. 1 320 a p a 69 低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計算 2) 相保電阻 因 式中 相母線正序電阻 相母線負(fù)序電阻 相母線零序電阻 保護(hù)母線零序電阻 mpmmmpm rrrrr 0021 3 1 pmmp rr3 0 mmmm rrrr 021 mmrrrrr p