全國注冊(cè)電氣工程師考試專業(yè)基礎(chǔ)部分短路電流計(jì)算

考試大綱要求：

4.5短路電流計(jì)算

4.5.1了解實(shí)用短路電流計(jì)算的近似條件

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法

4.5.3了解短路容量的概念

4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系

4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路

4.5.6掌握簡(jiǎn)單電網(wǎng)的正、負(fù)、零序序網(wǎng)的制定方法

4.5.7了解不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)

4.5.8了解不對(duì)稱短路的電流、電壓計(jì)算

4.5.9了解正、負(fù)、零序電流、電壓經(jīng)過Y/△－11變壓器后的相位變化14.5.1了解實(shí)用短路電流計(jì)算的近似條件

1．短路計(jì)算的基本假設(shè)條件

（1）磁路的飽和、磁滯忽略不計(jì)。系統(tǒng)中各元件的參數(shù)便都是恒定的，可以運(yùn)用疊加原理。（2）系統(tǒng)中三相除不對(duì)稱故障處以外都可當(dāng)作是對(duì)稱的。因而在應(yīng)用對(duì)稱分量法時(shí)，對(duì)于每一序的網(wǎng)絡(luò)可用單相等值電路進(jìn)行分析。（3）各元件的電阻略去不計(jì)。如果，即當(dāng)短路是發(fā)生在電纜線路或截面較小的架空線上時(shí)，特別在鋼導(dǎo)線上時(shí)，電阻便不能忽略。此外，在計(jì)算暫態(tài)電流的衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，微小的電阻也必須計(jì)及。（4）短路為金屬性短路。

2

2．無限大功率電源所謂無限大功率電源，是指當(dāng)電力系統(tǒng)的電源距短路點(diǎn)的電氣距離較遠(yuǎn)時(shí)，由短路而引起的電源輸出功率（電流及電壓）的變化（），遠(yuǎn)小于電源所具有的功率，即存在如下的關(guān)系，則稱該電源為無限大功率電源，記作。無限大功率電源的特點(diǎn)是：（1）由于，所以可以認(rèn)為在短路過程中無限大功率電源的頻率是恒定的。（2）由于，所以可以認(rèn)為在短路過程中無限大功率電源的端電壓也是恒定的。（3）電壓恒定的電源，內(nèi)阻抗必然等于零。因此可以認(rèn)為無限大功率電源的內(nèi)電抗。

4.5.1了解實(shí)用短路電流計(jì)算的近似條件3標(biāo)么值計(jì)算法計(jì)算短路電流的步驟如下：

1.選擇基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量基準(zhǔn)電壓可以選擇短路點(diǎn)所在的電網(wǎng)額定電壓?；鶞?zhǔn)容量可以選擇100MVA或系統(tǒng)短路容量。4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法4

2.求元件的電抗標(biāo)么值（1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值（）或（4-5-2）式中——基準(zhǔn)容量，MVA。

──系統(tǒng)高壓輸電線出口斷路器的啟斷容量，MVA；──系統(tǒng)短路容量，MVA。

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法5（2）變壓器電抗標(biāo)么值（4-5-3）式中──變壓器的額定容量，kVA；──變壓器的百分阻抗值。

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法6（3）架空、電纜線路電抗標(biāo)么值（4-5-4）式中──線路單位長(zhǎng)度的電抗值，

/km，可查找有關(guān)線路參數(shù)；──線路長(zhǎng)度，km；

──線路平均額定電壓，kV。4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法7（4）電抗器電抗標(biāo)么值電抗器的百分比電抗（）是以電抗器額定工作電壓和額定工作電流為基準(zhǔn)的，它歸算到新的基準(zhǔn)下的公式為（4-5-5）式中──電抗器的額定電壓，kV；──電抗器的額定電流，kA；──電抗器的百分阻抗值。

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法8

3．求短路回路總電抗標(biāo)么值從電源到短路點(diǎn)前的總電抗是所有元件的電抗標(biāo)么值之和。

4．求三相短路電流周期分量有效值

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法三相短路電流周期分量的標(biāo)么值為（4-5-7）

三相短路電流周期分量的有名值為

由上式可以看出，計(jì)算短路電流關(guān)鍵在于求出短路回路總電抗標(biāo)么值。94.5.3了解短路容量的概念短路容量數(shù)值為（4-5-8）式中——短路處的額定電壓，kV；

——t時(shí)刻短路電流周期分量的有效值，

kA。在標(biāo)么制中，若取，則（4-5-9）

短路容量的標(biāo)么值和短路電流的標(biāo)么值相等。

（4-5-10）

10一、短路暫態(tài)過程分析短路前4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系11

a相短路電流4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系12二、短路沖擊電流和最大有效值電流

短路沖擊電流ish——短路電流最大可能的瞬時(shí)值當(dāng)t＝0.01s時(shí)出現(xiàn)最大值：

出現(xiàn)條件：①φ≈90°②短路前空載（Im=0）

③α=04.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系13沖擊系數(shù)Ksh：且有：1≤Ksh≤2ish用途：校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路時(shí)的電動(dòng)力穩(wěn)定度。工程計(jì)算時(shí)：在發(fā)電機(jī)電壓母線短路，取Ksh=1.9；在發(fā)電廠高壓側(cè)母線或發(fā)電機(jī)出線電抗器后發(fā)生短路時(shí)，Ksh=1.8；在低壓地點(diǎn)短路時(shí)，Ksh=1.34.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系當(dāng)Ksh=1.9時(shí)，ish=1.9Ip=2.69Ip；

Ksh=1.8時(shí)，ish=1.8Ip=2.55Ip；

Ksh=1.3時(shí)，ish=1.3Ip=1.84Ip；14短路全電流的最大有效值Ish

：出現(xiàn)在短路后的第一周期內(nèi)，又稱為沖擊電流的有效值。當(dāng)Ksh=1.9時(shí)，Ish=1.62Ip；

Ksh=1.8時(shí)，Ish=1.52Ip。

Ksh=1.3時(shí)，Ish=1.09IpIsh用途：校驗(yàn)電氣設(shè)備熱穩(wěn)定。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系

最大有效值電流Ish——短路全電流的最大有效值15

【例】某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)短路容量為500MVA，試求配電所10kV母線上k-1點(diǎn)短路，車間變電所低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路時(shí)，三相對(duì)稱短路電流和短路容量。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系16解：（1）選定基準(zhǔn)值已知＝500MVA，為計(jì)算方便?。?00MVA；對(duì)k-1點(diǎn)短路＝10.5kV；

k-2點(diǎn)短路＝0.4kV。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系17（2）計(jì)算元件的電抗標(biāo)么值

1）電力系統(tǒng)

2）架空線路

3）電纜線路4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系18

4）電力變壓器5）繪出短路電路等效電路圖。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系19（3）求K-1點(diǎn)短路電路總電抗標(biāo)么值（4）求K-1點(diǎn)對(duì)稱短路電流有效值4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系20短路瞬時(shí)沖擊電流瞬時(shí)值為

短路電流的最大有效值為（5）求K-1點(diǎn)短路容量4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系21K-2點(diǎn):4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系224.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路一、對(duì)稱分量法任意一組不對(duì)稱的三相相量可以分解成三組對(duì)稱的三相相量。2324單相接地的故障報(bào)警啟動(dòng)信號(hào)由零序電壓獲知

4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路25線路上不會(huì)有零序分量流通4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路2627284.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路29=為簡(jiǎn)化，引入運(yùn)算符“a”,a=ej120°,則：矩陣形式：4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路30

分解：任一組不對(duì)稱的三相相量可分解為三組對(duì)稱的三相相量。T=T-1==4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路31

靜止元件中（線路，變壓器等）正序和負(fù)序電量的自感與互感關(guān)系是一樣的．∴Ｘ１＝Ｘ２≠Ｘ０

旋轉(zhuǎn)元件中（發(fā)電機(jī)﹑電動(dòng)機(jī)等），正﹑負(fù)序所形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向不一樣．∴Ｘ１≠Ｘ２≠Ｘ０4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路322.變壓器的各序電抗①正序電抗：Ｘ１=ＸT②負(fù)序電抗：Ｘ2=Ｘ1=ＸT

③零序電抗，Ｘ0≠Ｘ1。變壓器的零序電抗與變壓器的三相繞組接線方式和變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有關(guān)。4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路33(b)(a)(c)雙繞組變壓器接線4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路34三繞組變壓器接線(b)(a)(c)要看外電路能否再提供一個(gè)接地點(diǎn)。35(a)三相三柱式結(jié)構(gòu)（b）三相五柱式結(jié)構(gòu)在同一時(shí)刻，零序磁通在三柱中上下方向相同，不能在鐵心中構(gòu)成零序磁通回路，只能通過氣隙和鐵外殼構(gòu)成回路，由于磁阻很大，使得零序電流比正常勵(lì)磁電流大很多倍，從而使得互感器繞組過熱甚至燒毀。故三相三柱式電壓互感器不能用作絕緣監(jiān)視。36變壓器中性點(diǎn)接地阻抗的處理:

中性點(diǎn)接地阻抗Xn接在哪一側(cè)，就將3Ｘn的數(shù)值與該側(cè)漏抗串聯(lián)即可。例如：變壓器中性點(diǎn)采用Yn接線4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路3738正序網(wǎng)絡(luò)：與三相短路的等值線路相同，中性點(diǎn)接地阻抗和空載線路不計(jì)入。負(fù)序網(wǎng)：與正序網(wǎng)基本相同。不同之處：發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件用負(fù)序電抗代替正序電抗；將電源點(diǎn)接地。零序網(wǎng)：從短路點(diǎn)開始尋找零序電流通路，流得通的地方畫下來，流不通的地方去掉。

4.5.6掌握簡(jiǎn)單電網(wǎng)的正、負(fù)、零序序網(wǎng)的制定方法39電力系統(tǒng)接線圖：零序網(wǎng)絡(luò)40電力系統(tǒng)接線圖：正序網(wǎng)絡(luò)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)41

4.5.7了解不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)短路故障是指運(yùn)行中的電力系統(tǒng)或工廠供配電系統(tǒng)的相與相或相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接。

短路產(chǎn)生的原因主要是系統(tǒng)中帶電部分的電氣絕緣出現(xiàn)破壞。引起這種破壞的原因有過電壓、雷擊、絕緣材料的老化，以及運(yùn)行人員的誤操作和施工機(jī)械的破壞、鳥害、鼠害等。42短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零

不對(duì)稱短路

兩相短路接地

三相電路中都流過很大的短路電流，短路時(shí)電壓和電流保持對(duì)稱對(duì)稱短路

三相短路

短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對(duì)稱性被破壞

不對(duì)稱短路

兩相短路

短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會(huì)升高

不對(duì)稱短路

單相短路

特點(diǎn)

短路性質(zhì)

示

圖

表示符號(hào)

短路名稱

短路種類、表示符號(hào)、性質(zhì)及特點(diǎn)

43利用戴維南定理，可得：

故障點(diǎn)的序電壓方程：方程中有短路點(diǎn)各序電流及各序電壓，共六個(gè)未知量，方程的求解還需要三個(gè)方程。可由故障類型的邊界條件而得。7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)441.

單相接地故障，邊界條件：轉(zhuǎn)化為序分量邊界條件：∴(a2-a)=(a2-a)∴=∴7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)45復(fù)合序網(wǎng)由序網(wǎng)可以得序電壓，最后合成可得故障點(diǎn)的三相電壓。7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)1.

單相接地故障，邊界條件：46最后合成可以得到故障點(diǎn)三相電壓。

2.兩相短路復(fù)合序網(wǎng)7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)473.兩相短路接地7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)487.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)復(fù)合序網(wǎng)49正序等效定則故障相電流各種短路正序電流的計(jì)算式可用一個(gè)通式表示：n----是代表短路類型的符號(hào)；

7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)-----附加電抗，其值隨著短路類型不同而不同；

-----比例系數(shù)，其值視短路種類而定。50在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路情況下，短路點(diǎn)電流的正序分量，與在短路點(diǎn)每一相中加入附加電抗而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等，這就是正序等效定則。

正序等效定則7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)正序等效定則的圖形表示：51正序等效定則7.1不對(duì)稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)簡(jiǎn)單短路時(shí)的和值52

4.5.8了解不對(duì)稱短路的電流、電壓計(jì)算

詳見歷年真題講解534.5.9了解正、負(fù)、零序電流、電壓

經(jīng)過Y/△－11變壓器后的相位變化

1.Y/Y-0

正序、負(fù)序情況下，兩側(cè)電流、電壓均為同相位（即不必考慮相位變化），如果是Y0/Y0

零序電流、電壓也不產(chǎn)生相位移動(dòng)544.5.9了解正、負(fù)、零序電流、電壓

經(jīng)過Y/△－11變壓器后的相位變化

55三角側(cè)處短路中，不存在零序分量經(jīng)Y/△-11變壓器后，需作如下修正：2.Y/△-114.5.9了解正、負(fù)、零序電流、電壓

經(jīng)過Y/△－11變壓器后的相位變化

56實(shí)戰(zhàn)題目：1.以下符號(hào)表示兩相短路接地的是（）。A.f(1,1)

B.f（1）

C.f（2）

D.f（3）答案A2.三相系統(tǒng)短路類型中屬于對(duì)稱短路的是（）A.單相短路接地B.三相短路C.兩相短路D.A、B、C都不是答案B3.在短路的實(shí)用計(jì)算中，通常只用（）的有效值來計(jì)算短路功率。A.非周期分量電流B.短路全電流C.短路電流自由分量D.周期分量電流答案D4.下列關(guān)于正序網(wǎng)絡(luò)說法不正確的是（）。A.正序網(wǎng)絡(luò)是個(gè)有源網(wǎng)絡(luò)B.正序網(wǎng)絡(luò)包括空載線路和變壓器C.電源的正序電勢(shì)不為零D.正序網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算對(duì)稱短路時(shí)的網(wǎng)絡(luò)相同答案B5.在Y/△-11接法的變壓器的Y側(cè)施加負(fù)序電流，則在△側(cè)（）。A.線電流超前于Y側(cè)的線電流300

B.線電流與Y側(cè)的線電流同相位C.線電流落后于Y側(cè)的線電流300

D.相電流超前于Y側(cè)的相電流300

答案：C4.5短路電流計(jì)算576.沖擊系數(shù)的數(shù)值變化范圍是()。

A.0≤≤1B.1≤≤2C.0≤≤2D.1≤≤3答案：B7.三相短路的短路電流只包含()。

A.正序分量B.負(fù)序分量C.零序分量D.反分量答案：A8．電力系統(tǒng)K點(diǎn)發(fā)生單相短路（A相）對(duì)稱分量以A相為準(zhǔn)，其電流之間關(guān)系為()式所示。A.B.C.D.答案：D9.電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路接地，其復(fù)合序網(wǎng)為()。120120012120

ABCD答案：A5810．下圖系統(tǒng)在k點(diǎn)發(fā)生三相短路，各元件標(biāo)么值在元件下方，計(jì)算短路電流的總阻抗為()。A.xΣ=0.248B.xΣ=(0.125+0.105+0.08)∥(0.10)=0.075C.xΣ=0.41D.xΣ=0.31答案：D11.電力網(wǎng)某處的電流為2.5kA，當(dāng)取基準(zhǔn)值SN=100MVA,UN=10kV時(shí)，則該處電流的標(biāo)么值應(yīng)為()。A.B.C.D.答案：C12.單相短路的短路電流為30A、則其正序分量的大小為（