短路電流計算(中南大學(xué)講義).

1、第三章 短路電流計算第一講21無限大電量電源系統(tǒng)的三相短路過程分析無限大電量電源系統(tǒng)的三相短路過程分析短路概述短路概述3無限大容量電源系統(tǒng)三相短路電流計算無限大容量電源系統(tǒng)三相短路電流計算短路概述短路概述 電力系統(tǒng)運行有三種狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、非正常運行狀態(tài)和短路故障。電力系統(tǒng)運行有三種狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、非正常運行狀態(tài)和短路故障。 短路就是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接。短路就是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接。短路原因及后果短路原因及后果a a短路原因短路原因（1 1）短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。）短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。（2 2）誤操作及誤接。）誤操

2、作及誤接。（3 3）飛禽跨接裸導(dǎo)體。）飛禽跨接裸導(dǎo)體。（4 4）其它原因。）其它原因。b b短路后果短路后果電力系統(tǒng)發(fā)生短路，短路電流數(shù)值可達幾萬安到幾十萬安。電力系統(tǒng)發(fā)生短路，短路電流數(shù)值可達幾萬安到幾十萬安。（1 1）產(chǎn)生很大的熱量，很高的溫度，從而使故障元件和其它元件損壞。）產(chǎn)生很大的熱量，很高的溫度，從而使故障元件和其它元件損壞。（2 2）產(chǎn)生很大的電動力，該力使導(dǎo)體彎曲變形。）產(chǎn)生很大的電動力，該力使導(dǎo)體彎曲變形。（3 3）短路時，電壓驟降。）短路時，電壓驟降。（4 4）短路可造成停電。）短路可造成停電。（5 5）嚴重短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成系統(tǒng)癱瘓。）嚴重短路要影響電力

3、系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成系統(tǒng)癱瘓。（6 6）單相短路時，對附近通信線路，電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。）單相短路時，對附近通信線路，電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。 c 短路故障的種類短路故障的種類 短路種類、表示符號、性質(zhì)及特點短路種類、表示符號、性質(zhì)及特點 短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零，為零， 不對稱短路不對稱短路 兩相短路接地兩相短路接地 三相電路中都流過很大的短路電流，短路時電三相電路中都流過很大的短路電流，短路時電壓和電流保持對稱，短路點電壓為零壓和電流保持對稱，短路點電壓為零 對稱短路對稱短路 三相短路三相短路 短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流短

4、路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞的對稱性被破壞 不對稱短路不對稱短路 兩相短路兩相短路 短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會升高非故障相電壓會升高 不對稱短路不對稱短路 單相短路單相短路 特點特點 短路性質(zhì)短路性質(zhì) 示示 圖圖 表示符表示符號號 短路名稱短路名稱 ) 1 (k)2(k) 1 , 1 (k)3(k圖圖3-1 短路的類型短路的類型 a) 三相短路三相短路 b) 兩相兩相短路短路 c) 單相短路單相短路 d) 單相接中心點短路單相接中心點短路 e) 兩相接地短路兩相接地短路 f) 兩相短路接地兩相短路接

5、地c c 短路種類短路種類 選擇、檢驗電氣設(shè)選擇、檢驗電氣設(shè)備，以三相短路計備，以三相短路計算為主。算為主。 校驗繼電器保護裝校驗繼電器保護裝置用兩相或單相短置用兩相或單相短路電流。路電流。c c 短路種類短路種類短路形式：短路形式：兩相接地短路兩相接地短路 1 . 1k短路短路 對稱短路對稱短路 3k不對稱短路不對稱短路 單相短路單相短路 兩相短路兩相短路 單相接地短路單相接地短路 1k單相接中性點短路單相接中性點短路 1k兩相短路兩相短路 2k兩相短路接地兩相短路接地 1 . 1k三相短路用三相短路用 表示，二相短路表示，二相短路 表示，單相短路用表示，單相短路用 表示，表示，兩相接地短路

6、用兩相接地短路用 表示。表示。只有三相短路，屬對稱短路。只有三相短路，屬對稱短路。 3k 2k 1k1 . 1k 其他形式的短路，都屬不對稱短路。其他形式的短路，都屬不對稱短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。c c 短路種類短路種類從短路電流大小來看，一般三相短路的短路電流值最大，造成的危害也最嚴從短路電流大小來看，一般三相短路的短路電流值最大，造成的危害也最嚴重；而兩相短路的短路電流值最小。重；而兩相短路的短路電流值最小。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，為了使電

7、力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇校驗電氣設(shè)備用的短路電流采用系統(tǒng)最大運行方式下的三因此作為選擇校驗電氣設(shè)備用的短路電流采用系統(tǒng)最大運行方式下的三相短路電流。相短路電流。而在繼電保護而在繼電保護(如過電流保護如過電流保護)的靈敏度計算中，則采用系的靈敏度計算中，則采用系統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路電流統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路電流。d 短路電流計算的目的與基本假設(shè)短路電流計算的目的與基本假設(shè)短路電流計算的目的短路電流計算的目的 為確保電氣設(shè)備在短路情況下不致?lián)p壞，減輕短路危害和防止故障擴大，必為確保電氣設(shè)備在短路情況下不致?lián)p壞，減輕短路危害和防止故障擴大，必須事先

8、對短路電流進行計算。計算短路電流的目的是：須事先對短路電流進行計算。計算短路電流的目的是：(1) 選擇和校驗電氣設(shè)備。選擇和校驗電氣設(shè)備。(2) 進行繼電保護裝置的選型與整定計算。進行繼電保護裝置的選型與整定計算。(3) 分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能，選擇限制短路電流的措施。分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能，選擇限制短路電流的措施。(4) 確定電力線路對通信線路的影響。確定電力線路對通信線路的影響。 短路計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，準確地整定供配電系統(tǒng)的保短路計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，準確地整定供配電系統(tǒng)的保護裝置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，保證供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短

9、路時，保護裝置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，保證供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時，保護裝置能可靠動作。護裝置能可靠動作。 短路電流計算的基本假設(shè)短路電流計算的基本假設(shè) 選擇和校驗電氣設(shè)備時，一般只需近似計算在系統(tǒng)最大運行方式下可能通過設(shè)備選擇和校驗電氣設(shè)備時，一般只需近似計算在系統(tǒng)最大運行方式下可能通過設(shè)備的最大三相短路電流值。的最大三相短路電流值。 設(shè)計繼電保護和分析電力系統(tǒng)故障時，應(yīng)計算各種短路情況下的短路電流和各母設(shè)計繼電保護和分析電力系統(tǒng)故障時，應(yīng)計算各種短路情況下的短路電流和各母線接點的電壓。線接點的電壓。 要準確計算短路電流是相當(dāng)復(fù)雜的，在工程上多采用近似計算法。這種方法建要準確計算短

10、路電流是相當(dāng)復(fù)雜的，在工程上多采用近似計算法。這種方法建立在一系列假設(shè)的基礎(chǔ)上，計算結(jié)果稍偏大。基本假設(shè)有：立在一系列假設(shè)的基礎(chǔ)上，計算結(jié)果稍偏大?；炯僭O(shè)有：(1) 忽略磁路的忽略磁路的飽和飽和與與磁滯磁滯現(xiàn)象，認為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定?，F(xiàn)象，認為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定。(2) 忽略各元件的電阻忽略各元件的電阻。高壓電網(wǎng)中各種電氣元件的電阻一般都比電抗小得多，各阻。高壓電網(wǎng)中各種電氣元件的電阻一般都比電抗小得多，各阻抗元件均可用一抗元件均可用一等值電抗等值電抗表示。表示。但短路回路的總電阻大于總電抗的但短路回路的總電阻大于總電抗的1/3 時，應(yīng)計入電時，應(yīng)計入電氣元件的電阻。氣元件的電阻。此外

11、，在計算暫態(tài)過程的時間常數(shù)時，各元件的電阻不能忽略。此外，在計算暫態(tài)過程的時間常數(shù)時，各元件的電阻不能忽略。(3) 忽略短路點的過渡電阻忽略短路點的過渡電阻。過渡電阻是指相與相或者相與地之間短接所經(jīng)過的電阻。過渡電阻是指相與相或者相與地之間短接所經(jīng)過的電阻。一般情況下，都以金屬性短路對待，只是在某些繼電保護的計算中才考慮過渡電阻。一般情況下，都以金屬性短路對待，只是在某些繼電保護的計算中才考慮過渡電阻。(4) 除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，實際的電力系統(tǒng)通常都可以看做三相對稱的除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，實際的電力系統(tǒng)通常都可以看做三相對稱的。2 無限大容量電源系統(tǒng)的三相短路過程分析無限

12、大容量電源系統(tǒng)的三相短路過程分析電力系統(tǒng)的容量即為其各發(fā)電廠運轉(zhuǎn)發(fā)電機的容量之和。電力系統(tǒng)的容量即為其各發(fā)電廠運轉(zhuǎn)發(fā)電機的容量之和。實際電力系統(tǒng)的容量和阻抗都有一定的數(shù)值。系統(tǒng)容量越大，則系統(tǒng)內(nèi)實際電力系統(tǒng)的容量和阻抗都有一定的數(shù)值。系統(tǒng)容量越大，則系統(tǒng)內(nèi)阻抗就越小。阻抗就越小。無限大容量電源系統(tǒng)，指其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力無限大容量電源系統(tǒng)，指其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當(dāng)用戶供配電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，系統(tǒng)，當(dāng)用戶供配電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所電力系統(tǒng)變電所中母線上的電壓能基本維持不變中母線上的電壓能基本維持不變。如果電力系統(tǒng)的

13、電源總阻抗不超過短路回路總阻抗的如果電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路回路總阻抗的5%10%，或電力，或電力系統(tǒng)的容量超過用戶供電系統(tǒng)容量系統(tǒng)的容量超過用戶供電系統(tǒng)容量50倍時，可將電力系統(tǒng)看作無限大容倍時，可將電力系統(tǒng)看作無限大容量電源系統(tǒng)。量電源系統(tǒng)。用戶供配電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎用戶供配電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，也就是說可將電力系統(tǒng)看作無限大容量電源系統(tǒng)。維持不變，也就是說可將電力系統(tǒng)看作無限大容量電源系統(tǒng)。按無限大容量電源系統(tǒng)計算所得的短路電流是裝置通過的最大短路電流。按無限大容量電源系統(tǒng)計算所得的短路電流是裝置通過的最

14、大短路電流。因此，在估算裝置的最大短路電流時，就可以認為短路回路所接電源是因此，在估算裝置的最大短路電流時，就可以認為短路回路所接電源是無限大容量電源系統(tǒng)。無限大容量電源系統(tǒng)。三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析 電力系統(tǒng)的短路故障往往是突然發(fā)生的。電力系統(tǒng)的短路故障往往是突然發(fā)生的。 短路發(fā)生后，電系統(tǒng)就由工作狀態(tài)經(jīng)過一個暫態(tài)過程短路發(fā)生后，電系統(tǒng)就由工作狀態(tài)經(jīng)過一個暫態(tài)過程(或稱短路瞬變過程或稱短路瞬變過程)，然后進入短路后的穩(wěn)定狀態(tài)。然后進入短路后的穩(wěn)定狀態(tài)。 電流也將由原來正常的負荷電流突然增大，再經(jīng)過電流也將由原來正常的負荷電流突然增大，再經(jīng)過暫態(tài)過程暫態(tài)過程達到短路后的達到短路

15、后的穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值。由于暫態(tài)過程中的短路電流比起穩(wěn)態(tài)值要大得多，所以暫態(tài)過程雖然。由于暫態(tài)過程中的短路電流比起穩(wěn)態(tài)值要大得多，所以暫態(tài)過程雖然時間很短，但它對電氣設(shè)備的危害遠比穩(wěn)態(tài)短路電流的危害要嚴重得多。時間很短，但它對電氣設(shè)備的危害遠比穩(wěn)態(tài)短路電流的危害要嚴重得多。設(shè)電源相電壓設(shè)電源相電壓u? mU?sint，正常負荷電流為，正常負荷電流為iImsin(t? )。這個微分方程的解為：這個微分方程的解為：當(dāng)當(dāng)t0 發(fā)生三相短路瞬間，由于短路回路存在著電感，因此電流不能突變，即發(fā)生三相短路瞬間，由于短路回路存在著電感，因此電流不能突變，即 i 0 = i k0得短路電流為得短路電流為ip為短路電

16、流周期分量；為短路電流周期分量； inp為短路電流非周期分量。為短路電流非周期分量。當(dāng)當(dāng)t時時(實際上經(jīng)過實際上經(jīng)過10個周期左右時間個周期左右時間)， inp0，這時，這時短路電流周期分量是因短路后電路阻抗突然減小很多，而按歐姆定律應(yīng)突然增大很多倍的電流；短路電流非周期分量則是因短路電路含有感抗，電路電流不可能突變，而按楞次定律感應(yīng)的用以維持短路初瞬間( t0 時)電流不致突變的一個反向衰減性電流。此電流衰減完畢后，短路電流達到穩(wěn)定狀態(tài).有關(guān)短路的物理量有關(guān)短路的物理量1 短路電流周期分量I 次暫態(tài)短路電流有效值，即短路后第一個周期的短路電流周期分次暫態(tài)短路電流有效值，即短路后第一個周期的短

17、路電流周期分量量ip的有效值。的有效值。在無限大容量供電系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)母線電壓維持不變，所以短路電流的在無限大容量供電系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)母線電壓維持不變，所以短路電流的周期分量有效值周期分量有效值(用用 I k表示表示)在短路全過程中也維持不變，即在短路全過程中也維持不變，即I Ik。Ikm短路電流周期分量的幅值短路電流周期分量的幅值2 短路電流非周期分量 以維持短路初瞬間的電流不致突變而由電感上引起的自感電動勢所產(chǎn)生的一個反向電流。 inp是按指數(shù)規(guī)律衰減的，經(jīng)歷是按指數(shù)規(guī)律衰減的，經(jīng)歷35即衰減至零，短路的暫態(tài)過程結(jié)束，即衰減至零，短路的暫態(tài)過程結(jié)束，短路進入穩(wěn)態(tài)。由衰減時間常數(shù)短路進入穩(wěn)

18、態(tài)。由衰減時間常數(shù)=L / R 知，電路中電阻越大，暫態(tài)過程知，電路中電阻越大，暫態(tài)過程越短促。暫態(tài)過程結(jié)束后的短路電流稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，短路穩(wěn)態(tài)電流只越短促。暫態(tài)過程結(jié)束后的短路電流稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，短路穩(wěn)態(tài)電流只含短路電流的周期分量。含短路電流的周期分量。I 次暫態(tài)短路電流有效值次暫態(tài)短路電流有效值3. 短路全電流短路全電流 ik就是其周期分量 ip和非周期分量 inp之和，即某一瞬時t的短路全電流有效值Ikt 是以時間t為中點的一個周期內(nèi)的ip的有效值 I pt和 inp在t 時刻的瞬時值inpt的方均根值，即4. 短路沖擊電流與沖擊電流有效值：短路沖擊電流為短路全電流中的最大瞬時值ks

19、h 短路電流沖擊系數(shù)短路電流沖擊系數(shù)短路全電流 ik的最大有效值是短路后第一個周期的短路電流有效值，用 Ish表示短路沖擊電流有效值短路沖擊電流有效值對于高壓電路的短路對于高壓電路的短路對于低壓電路的短路對于低壓電路的短路對于無限大系統(tǒng)對于無限大系統(tǒng)（3 3） ( (3 3) )s sh h2 2. .5 55 5I Ii i（3 3） ( (3 3) )s sh h1 1. .5 51 1I II I（3 3） ( (3 3) )s sh h1 1. .8 84 4I Ii i（3 3） ( (3 3) )s sh h1 1. .0 09 9I II I34)34)(2(235)35)(2(

20、2值值的的習(xí)習(xí)慣慣表表示示法法。短短路路電電路路周周期期分分量量有有效效為為無無限限大大系系統(tǒng)統(tǒng)中中，I I為為短短路路穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)電電流流有有效效值值I II II II Ik kk k 5. 短路穩(wěn)態(tài)電流短路穩(wěn)態(tài)電流 短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流，其有短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流，其有效值用效值用I表示。表示。 短路穩(wěn)態(tài)電流只含短路電流的周期分量，短路穩(wěn)態(tài)電流只含短路電流的周期分量，所以所以I I k I 。 為了表明短路的類別，凡是三相短路電流，可在相應(yīng)的三相短路電流符號為了表明短路的類別，凡是三相短路電流，可在相應(yīng)的三相短路電流符

21、號右上角加注右上角加注(3) 。同樣地，兩相或單相短路電流，則在相應(yīng)的短路電流符號右。同樣地，兩相或單相短路電流，則在相應(yīng)的短路電流符號右上角加注上角加注(2)或或(1)，而兩相接地短路電流，則加注，而兩相接地短路電流，則加注(1，1)。在。在不致引起混淆不致引起混淆時，時，三相短路電流各量也可不加注三相短路電流各量也可不加注(3)。無限大容量電源系統(tǒng)的三相短路電流計算無限大容量電源系統(tǒng)的三相短路電流計算有名值法有名值法標幺值法標幺值法短路容量法短路容量法如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用短路如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用短路容量表示，稱短路容量法。容量表示，稱短路容量

22、法。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用相對如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用相對值表示，稱標幺值法。值表示，稱標幺值法。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用有名如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用有名值即有單位的值表示，稱有名值法。值即有單位的值表示，稱有名值法。短路計算的方法短路電流的計算方法有歐姆法短路電流的計算方法有歐姆法(又稱有名單位制法又稱有名單位制法) 、標幺制法、標幺制法(又稱相對單位制又稱相對單位制法法)和短路容量法和短路容量法(又稱兆伏安法又稱兆伏安法)。這里介紹一般常用的歐姆法和標幺制法。歐。這里介紹一般常用的歐姆法和標幺制法。歐姆法屬最

23、基本的短路電流計算法，但標幺制法在工程設(shè)計中應(yīng)用廣泛。關(guān)于短姆法屬最基本的短路電流計算法，但標幺制法在工程設(shè)計中應(yīng)用廣泛。關(guān)于短路容量法，不加以介紹。路容量法，不加以介紹。歐姆法因其短路計算中的阻抗都采用有名單位歐姆法因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆歐姆”()而得名。而得名。在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，其三相短路電流周期分量有效值可按三相電路歐姆定律公式計算，即Uc短路點的短路計算電壓短路點的短路計算電壓(或稱為平均額定電壓或稱為平均額定電壓)。由于線路首端短路時其短路最為嚴重，因此按線路首端電壓考慮，即短路由于線路首端短路時其短路最為嚴重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計算電壓

24、取為比線路額定電壓計算電壓取為比線路額定電壓UN 高高5；按我國電壓標準，；按我國電壓標準，Uc有有0.4,0.69, 3.15,6.3,10.5,37kV 等；等； Z|、R、X分別為短路電路的總阻抗分別為短路電路的總阻抗模模、總電阻和總電抗值、總電阻和總電抗值 ()在高壓電路的短路計算中，正常總電抗遠比總電阻大，所以一般只計電抗，不所以一般只計電抗，不計電阻計電阻。在計算低壓側(cè)短路時，也只有當(dāng)短路電路的RX/ 3時才需要考慮電阻。如果不計電阻，則三相短路電流的周期分量有效值為三相短路容量為采用歐姆法進行短路電流計算的關(guān)鍵是確定短路回路的阻抗。 供電系統(tǒng)中各主要元件阻抗計：電源系統(tǒng)、電源變壓

25、器和電源線路 供電系統(tǒng)中的母線、線圈型電流互感器的一次繞組、低壓斷路器的過電流脫扣線圈及開關(guān)的觸頭(觸點)等的阻抗，相對來說很小，在短路計算中可略去不計。 在略去一些阻抗后，計算出來的短路電流自然稍有偏大；但用稍偏大的短路電流來校驗電氣設(shè)備，倒可以使其運行的安全性更有保證。電力系統(tǒng)的電阻一般很小，不予考慮。而電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系電力系統(tǒng)的電阻一般很小，不予考慮。而電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站高壓饋電線統(tǒng)變電站高壓饋電線出口斷路器的斷流容量出口斷路器的斷流容量Soc 來估算，這斷流容量就來估算，這斷流容量就看作是電力系統(tǒng)的極限短路容量看作是電力系統(tǒng)的極限短路容量Sk。因此電力系統(tǒng)的電

26、抗為。因此電力系統(tǒng)的電抗為:1 電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的阻抗ococNS=3I U斷路器的開斷電流發(fā)電機出口專用斷路器 斷路器能接通、分斷承載線路正常電流，也能在規(guī)定的異常電路條件下（例如短路）和一定時間內(nèi)接通、分斷承載電流的機械式開關(guān)電器。 斷路器功能是電力系統(tǒng)中控制和保護用的電工設(shè)備。其功能主要有：控制功能。根據(jù)運行需要，用斷路器把一部分電力設(shè)備和線路投入或退出運行。保護功能。在電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時，通過電流互感器和繼電保護系統(tǒng)發(fā)出的分閘信號，使斷路器自動分斷，將故障部分迅 2 電力變壓器的阻抗電力變壓器的阻抗變壓器的電阻：變壓器的電阻：RT變壓器的電抗變壓器的電抗XT：可由變壓器的短

27、路電壓(即阻抗電壓) Uk%來近似地計算。因式中 Uk%變壓器的短路電壓百分值，可查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本。3 電力線路的阻抗電力線路的阻抗由已知截面的導(dǎo)線或電纜的單位長度電阻R0值求得可由已知截面和線距的導(dǎo)線或已知截面和電壓的電纜單位長度電抗X0值求得必須注意：在計算短路電路的阻抗時，假如電路內(nèi)含有變壓器，則電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)該統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓去。阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。元件的阻抗值是與電壓平方成正比的。因此阻抗換算的公式為就短路計算中考慮的幾個主要元件的阻抗來說，只有電力線路的阻抗有時需要換算，例如計算低壓側(cè)的短路電流時，高壓側(cè)的線路阻抗就需要換算到低壓側(cè)。而

28、電力系統(tǒng)和電力變壓器的阻抗，由于它們的計算公式中均含有Uc2，因此計算時Uc直接代以短路點的計算電壓，就相當(dāng)于阻抗已經(jīng)換算到短路點一側(cè)了。補充： 電阻，電抗，阻抗，容抗這四者的區(qū)別？阻抗包括電阻，感抗，容抗。阻抗定義 在具有電阻、電感和電容的電路里,對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示電抗包括感抗和容抗，電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗,用X表示。電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗。 某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為500MVA。試求。試求用戶配電所用戶配電所10kV母線上母線上k1

29、點短路和車間變電所低壓點短路和車間變電所低壓380V母線上母線上k-2點短路的點短路的三相短路電流和短路容量。三相短路電流和短路容量。1 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗：A 電力系統(tǒng)的電抗B 架空線路的電抗，查手冊得X0=0.38/km，因此C 繪k 1點的等效電路，并計算其總電抗得某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為500MVA。試求。試求用戶配電所用戶配電所10kV母線上母線上k1點短路和車間變電所低壓點短路和車間變電所低壓380V母線上母線上k-2點短路的點短路的三相短路電流和短路容量。三相短路電流和短路容量。2

30、 計算k1 點的三相短路電流和短路容量A 三相短路電流周期分量有效值B 三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流C 三相短路沖擊電流及其有效值D 三相短路容量3 求k-2點的三相短路電流和短路容量(Uc2 =0.4kV)A 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗：電力系統(tǒng)的電抗架空線路的電抗電纜線路的電抗 查手冊得X0=0.08/km，因此電力變壓器的電抗 由手冊得Uk%=4.5B 計算k-2 點的三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流三相短路沖擊電流及其有效值三相短路容量注意：短路計算中考慮的幾個主要元件的阻抗來說，只有電力線路的阻抗有時需要換算，例如計算低壓側(cè)

31、的短路電流時，高壓側(cè)的線路阻抗就需要換算到低壓側(cè)。而電力系統(tǒng)和電力變壓器的阻抗，由于它們的計算公式中均含有Uc2，因此計算時Uc直接代以短路點的計算電壓，就相當(dāng)于阻抗已經(jīng)換算到短路點一側(cè)了。歐姆法的不足：計算k-1和k-2短路阻抗時，第一二段電抗值要重新計算。線路電抗計算若遇到變壓器要等效轉(zhuǎn)換。變壓器短路損耗值需查手冊或產(chǎn)品技術(shù)指標，不同型號的變壓器短路損耗值不同，給就算帶來麻煩。用有名值法進行短路計算的步驟歸納為：用有名值法進行短路計算的步驟歸納為：q 繪制短路回路等效電路繪制短路回路等效電路q 計算短路回路中各元件的阻抗值計算短路回路中各元件的阻抗值q 求等效阻抗，化簡電路求等效阻抗，化簡

32、電路q 計算三相短路電流周期分量有效值及其它短路參數(shù)計算三相短路電流周期分量有效值及其它短路參數(shù)q 列短路計算表列短路計算表短路計算的是否合理，首先是看短路計算點選擇是否合理。這涉及到短路計算的目的。用來選擇校驗電氣設(shè)備的短路計算，其短路計算點應(yīng)選擇為使電氣設(shè)備可能通過最大短路電流的地點。一般來講，用來選擇校驗高壓側(cè)設(shè)備的短路計算，應(yīng)選高壓母線為短路計算點；用來選擇校驗低壓側(cè)設(shè)備的短路計算，應(yīng)選低壓母線為短路計算點。但是如果線路裝有限流電抗器(用來限制短路電流)，則選擇校驗線路設(shè)備的短路計算點，應(yīng)選在限流電抗器之后。在電力系統(tǒng)計算短路電流時，如計算低壓系統(tǒng)的短路電流，常采用有名單位制；但計算高

33、壓系統(tǒng)的短路電流，由于有多個電壓等級，存在著阻抗換算問題，為使計算簡化，常采用標幺制。采用標幺值法進行短路電流計算采用標幺值法進行短路電流計算標幺制中各元件的物理量不用有名單位值，而用相對值來表示。相對值( )就是實際有名值(A)與選定的基準值(Ad)間的比值，即標幺值是沒有單位的。另外，采用標幺值法計算時必須先選定基準值。按標幺值法進行短路計算時，一般先選定基準容量Sd和基準電壓Ud。確定了基準容量Sd和基準電壓Ud以后，根據(jù)三相交流電路的基本關(guān)系，基準電流Id就可按下式計算：基準電抗Xd則計算：容量標幺值電壓標幺值電流標幺值電抗標幺值工程設(shè)計中，為計算方便起見通常取基準容量Sd=100MV

34、A，基準電壓Ud通常就取元件所在處的短路計算電壓，即取Ud =Uc。標幺值法計算的優(yōu)點標幺值法計算的優(yōu)點(1) 在三相電路中，標幺值相量等于線量。(2) 三相功率和單相功率的標幺值相同。(3) 當(dāng)電網(wǎng)的電源電壓為額定值時(U1)，功率標幺值與電流標幺值相等，且等于電抗標幺值的倒數(shù)(4) 兩個標幺值相加或相乘，仍得同一基準下的標幺值。由于以上優(yōu)點，用標幺值法計算短路電流可使計算簡便，且結(jié)果明顯，便于迅速及時地判斷計算結(jié)果的正確性標幺值( (per-unit valueper-unit value) ) 用相對值表示元件的物理量，稱為標幺制。 任意一個物理量的有名值與基準值( (reference

35、 value reference value ) )的比值稱為標幺值，標幺值沒有單位。即 容量、電壓、電流、阻抗的標幺值分別為A A、k kV V、k kA A、 ）物物理理量量的的基基準準值值（MMV VA A、k kV V、k kA A、 ）物物理理量量的的有有名名值值（MMV V標標么么值值 d dd dd dd dZ ZZ ZZ ZI II II IU UU UU US SS SS Sd d2 2d dd dd dd dd dd dd dd dd dd dd dd dd dd dd dS SU U和Z和ZU U3 3S SI I，故，故Z ZI I 3 3和電壓方程U和電壓方程UI I

36、U U3 3遵循功率方程S遵循功率方程S和Z和Z、I、I、U、U基準容量S基準容量S通常Sd=100MVA,Ud=線路平均額定電壓為基準電壓。標幺值法短路計算的有關(guān)公式基準容量，工程設(shè)計中通常取Sd =100MVA基準電壓，通常取元件所在處的短路計算電壓，Ud =Uc, 一般為額定電壓的1.05倍電力系統(tǒng)的電抗標幺值電力變壓器的電抗標幺值電力線路的電抗標幺值無限大容量電源系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標幺值：由此可求得三相短路電流周期分量有效值三相短路容量的計算公式為出口容量或遮斷容量額定容量總電抗標幺值短路電流計算時，需要計算短路回路中各個電氣元件的阻抗及短路回路總阻抗。1線路的電阻標幺值

37、和電抗標幺值短路回路元件的標幺值阻抗（整合）2 2d dd d0 0d dWLWLWLWL2 2d dd d0 0d dWLWLWLWLU US SX XZ ZX X和X和XU US SR RZ ZR RR R2變壓器的電抗標幺值d dc ck kZ ZN Nd dZ Zd d2 2C CN N2 2C CZ Zd dT TT TU U可可查查手手冊冊，U U%為為短短路路阻阻抗抗百百分分比比，U U%U U1 10 00 0S S%S SU US SU U1 10 00 0S S%U UU UX XX XX X3電力系統(tǒng)的電抗標幺值（1）已知電力系統(tǒng)電抗有名值XS （2）已知電力系統(tǒng)出口處的

38、短路容量SocSoc OCOCd dd d2 2C COCOC2 2C Cd dS SS SS SS SS SU US SU UX XX X系統(tǒng)電抗標么值為：X系統(tǒng)電抗標么值為：X2 2d dd dS SS SU US SX XX XRT較電抗XT小得多短路回路元件的標幺值阻抗5短路回路總阻抗 d d(3)(3)K KX XS SS S某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為500MVA。試求。試求用戶配電所用戶配電所10kV母線上母線上k1點短路和車間變電所低壓點短路和車間變電所低壓380V母線上母線上k-2點短路的點短路的

39、三相短路電流和短路容量。三相短路電流和短路容量。解：(1) 確定基準值而得：(2) 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)(已知Soc= 500MVA)架空線路(查手冊得X0= 0.38/km)電纜線路的電抗 (查手冊得X0=0.08/km)電力變壓器(由手冊得Uk%= 4.5)然后繪制短路電路的等效電路：（3）求k 1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流單位：MVA變成KVA三相短路容量(4) 求k-2 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量采用標幺值法計算與采用歐姆法計算的結(jié)果完全相同采用標幺值法計算與采用歐姆法計算的結(jié)果完全相同1 14 44 4k kA A0 0. .4 43 31 10 00 0U U3 3S SI I5 5. .5