第七章-电力系统短路及短路电流计算

发电厂及变电站

气

电设备

7

上海交通大学顾洁

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第七章

电力系统短路及短路电流计算

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目录

7.1 概述

7.2 无限大容量电源供电系统的短路过程分析

7.3 有限容量电源，短路电流的计算方法

73有限容量电源短路电流的计算方法

7.4 短路电流的实用计算

3

7.1 短路的一般概念

71短路的一般概念

4

电力系统短路相关概念

电力系统短路基本概念一、电力系统短路相关概念1.2.短路的种类3.短路的原因

4 4.

短路对设备和系统的危害

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1.短路的定义

短路是相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接。在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相或多相接地(或接中性线)。

2.短路的种类

三相短路(5%)

对称短路

单相接地短路(65%)

不对称短路两相短路(10%)

两相接地短路(20%)

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3.短路的图例及表示符号

代表符号

示意图

短路种类

f （3）

三相短路

f（1,1）

两相短路接地

f

两相短路 f （2）

7单相短路f（1）

()I k

B

(3)

(2)

I k A

(2)

k

负荷

8

续上页

A

k

I (1)

(1)

C

k

C k

I k

B k

I k

k I B k

)

e)f)

4.短路的影响

•使短路点附近支路的电流大幅度增加，引

起导体发热或变形；

•系统电压大幅度下降，造成产品报废、设

备损坏等后果；

•短路故障会破坏系统的稳定运行。

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二、实用短路电流计算的近似条件

1．短路计算的基本假设条件（1）不计各电源间的摇摆。

（2）各元件的电阻略去不计。如果，即当短路是发生∑∑>X R 1在电缆线路或截面较小的架空线上时，特别在钢导线上时，电阻

便不能忽略。此外，在计算暂态电流的衰减时间常数时，微小的3

电阻也必须计及。

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二、实用短路电流计算的近似条件1．短路计算的基本假设条件

（3）负荷电流忽略不计。

（3）负荷电流忽略不计

（4）系统中三相除不对称故障处以外都可当作是对称的。因而在应用对称分量法时，对于每一序的网络可用单相等值电路进行分析。

分析

（5）磁路的饱和、磁滞忽略不计。系统中各元件的参数便都是恒定的，可以运用叠加原理。

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7.2 恒定电势源供电系统的三相短路7.2恒定电势源供电系统的三相短路

（无限大容量电源）

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一无限大容量电源供电系统的概念、无限大容量电源供电系统的概念

无限大容量电源

1、无限大容量电源。

指电源内阻抗为零，供电容量相对于用户负荷容量大得多的电力系统，不管用户的负荷如何变动甚至发生短路时，电源电力系统不管用户的负荷如何变动甚至发生短路时电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压均维持不变。

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无限大功率电源的特点2、无限大功率电源的特点所谓无限大功率电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源输出功率（电流及电压）的变化，远小于电源所具有的功率，则称该电源为无限大功率电源，记作。∞

=S 无限大功率电源的特点是：

（1）由于，所以可以认为在短路过程中无限大功率P P Δ>>电源的频率是恒定的。

（2）由于，所以可以认为在短路过程中无限大功

所认为在短路程中无限大功率电源的端电压也是恒定的。

（3）电压恒定的电源，内阻抗必然等于零。因此可以认为Q Q Δ>>15电压恒定的电源，内阻抗必然等于零因此可以认为无限大功率电源的内电抗。0=X

二短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析

(3) k R L X L

R∑X∑

G

Q电源

a)

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)

u

G

b)

1.短路电流的暂态变化过程

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续上页等效电路的电压方程为

sin k di R i L U t ω+=k m t

d ϕΣΣ解之得,短路电流为t −sin()a T k pm k i I t Ce

ωαϕ=+−+短路前负荷电流为当t ＝0时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，即i =i ＝sin()

m i I t ωαϕ=+−k00，可求得积分常数，即

sin()m I αϕ−−

sin()sin()

m pm k C I I αϕαϕ=−−−则得短路电流

sin()[sin()sin()]k pm k m pm k i I t I I e ωαϕαϕαϕ=+−+−−−p np

i i =+19

式中，i p 为短路电流周期分量;i np 为短路电流非周期分量。

¾三相短路后周期分量的求解

pm sin()

P k i I t ωαϕ=+−m E pm 22

()I R L ω=+arctan()

k L ωϕ=20R