第4章电力系统短路计算2012
电力工程基础第4章习题答案
第四章4-1 什么叫短路？短路的类型有哪几种？短路对电力系统有哪些危害？答：短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。
短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有：短路电流所产生的热效应使设备发热急剧增加，短路持续时间较长时，可使设备因过热而损坏甚至烧毁；短路电流的力效应可引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短路时因系统电压大幅度下降，将会严重影响用户的正常工作，造成产品报废甚至设备损坏；短路情况严重时可导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性；不对称短路电流所产生的不平衡磁场会对邻近的平行线路产生电磁干扰，影响其正常工作。
4-2 什么叫标幺值？在短路电流计算中，各物理量的标幺值是如何计算的？答：某一物理量的标幺值，等于它的实际值与所选定的基准值的比值。
在短路电流计算中，常取基准容量d S =100MV A ，基准电压用各级线路的平均额定电压，即av dU U ，则基准电流d dd U S I 3，基准电抗d ddS UX 2。
4-3 什么叫无限大容量系统？它有什么特征？答：无限容量系统亦称无限大功率电源，是指系统的容量为无限大，内阻抗为零。
它是一个相对概念，真正的无限大功率电源是不存在的。
特征：在电源外部发生短路时，电源母线上的电压基本不变，即认为它是一个恒压源。
当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的5%～10%时，就可以认为该电源是无限大功率电源。
4-4 什么叫短路冲击电流sh i 、短路次暂态电流I 和短路稳态电流I ？在无限大容量系统中，它们与短路电流周期分量有效值有什么关系？答：短路冲击电流sh i 是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值；短路次暂态电流I是指短路瞬间（0t s ）时三相短路电流周期分量的有效值；短路稳态电流I 是指短路电流非周期分量衰减完后的短路全电流。
在无限大容量系统中，有p shshI Ki 2和p I II。
电气工程基础第4章短路电流及其计算解读
2019/9/30
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电抗器：通常给出INL、UNL和电抗百分数 X L %，其中
XL%
3INL X L U NL
100
X
* NL
100
∴
X
* L
XL Xd
XL% 100
U NL
Sd
XL%
Sd
U
2 NL
3I NL
U
2 d
100
S NL
U
2 d
X
* NL
Sd S NL
U
2 NL
U
X
* NG
，则
X
* G
X
* NG
Sd SN
变压器：通常给出SN、UN和短路电压百分数 U k % ，
由于
U
k
%
U U
k N
100
3I N X T UN
100
X
* NT
100
所以
X
* T
X
* NT
Sd SN
Uk% 100
Sd SN
式中，X
* NT
Uk% 100
为变压器的额定电抗标幺值。
则X1折算到第三段的标幺值为：
变换后数值不变。
X
* 1
X1 Xd
X
1
U U
av3 av1
2
Sd U2
av3
X
1
Sd U2
av1
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11
六、短路回路总电抗标幺值
将各元件的电抗标幺值求出后，就可以画出由电源到短路
电力系统分析之短路电流计算
电力系统分析之短路电流计算电力系统是由生产、输送、分配、及使用电能的发电机、变压器、电力线路和用户组成一个整体，它除了有一次设备外还应有用于保护一次设备安全可靠运行的二次设备。
对电力系统进行分析应包括正常运行时的运行参数和出现故障时的故障参数进行分析计算。
短路 是电力系统出现最多的故障，短路电流的计算方法有很多，而其中以“应用运算曲线”计算短路电流最方便实用。
应用该方法的步骤如下：1、 计算系统中各元件电抗标幺值； 1）、基准值，基准容量（如取基准容量Sj=100MV A ），基准电压Uj 一般为各级电压的平均电压。
2）系统中各元件电抗标幺值计算公式如下：发电机 ϕCos P S X Xe j d d /100%''"*⋅= 式中"*d X 为发电机次暂态电抗百分值 变压器 ej d b S S U X ⋅=100%*式中U d %为变压器短路电压的百分值 线路 20*ej j U S L X X ⋅= 式中X 0为每仅是电抗的平均值（架空线为0.4欧/公里）电抗器 2*3100%jj e e k k U S I U X X ⋅⋅=式中X k %为电抗器的短路电抗百分值 系统阻抗标幺值 Zhj x S S X =* S Zh 断路器的遮断容量2、 根据系统图作出等值电路图, 将各元件编号并将相应元件电抗标幺值标于元件编号下方；3、 对网络化简,以得到各电源对短路点的转移电抗,其基本公式有:串联X 1X 2X3X 3 =X 1+X 2并联三角形变为等值星形 星形变为等值三角形4、 将标幺值电抗转换为以各支路发电机容量为基准的计算电抗X js ，式中：∑j X ---以S j 为基准容量的标幺值电抗X js ---以S n 为基准容量的计算电抗 5、 短路电流计算： 1）、无限大容量电源的短路电流计算：当系统中X X =0，以供电电源为基准的计算电抗X js ≥3时，可以认为短路电流周期分量在整个短路时间内保持不变，即式中：∑*X ---以S j 为基准容量的标幺值电抗X js ---以S n 为基准容量的计算电抗 2）、有限容量电源的短路电流计算：有限容量电源的短路电流周期分量在短路时间内是变化的。
电力系统短路故障计算方法
电力系统短路故障计算方法电力系统短路故障计算是电力系统设计和运行中重要的一环。
短路故障是指电路中一段电路被突然接上一条导体形成的电路。
短路故障会导致电流瞬间急剧增加，可能引起设备损坏，甚至发生火灾等严重后果。
因此，对电力系统的短路故障进行计算也就显得尤为重要。
短路故障计算方法催生了许多标准，例如IEC、ANSI、IEEE 等。
在这些标准的指导下，电力系统短路故障计算方法主要分为两种，即瞬时值法与暂态稳定法。
瞬时值法是指在短期内计算电路中电流、电压等参数随时间变化的过程。
这种方法适用于瞬时故障计算和保护的设计。
瞬时值法所得结果可以作为暂态稳定法计算的基础数据，具有一定的参考意义。
暂态稳定法，主要是应用于长期计算，计算中需要考虑并列的各种负荷和电源的变化，以及电力系统中的电感和电容等诸多因素。
暂态稳定法具有研究电力系统稳态和暂态运行特性的重要价值。
在实际生产中，电力系统的短路故障往往在这两种方法的基础上相互补充。
做到了短路计算的准确性，才能保证设备的安全稳定运行。
而在电力系统设计中，还有一些必要的要素。
其一是设备的选择，如计算高应力区和低应力区。
如果在高应力区安装了性能一般的设备，可能后果非常严重，因此在这里必须选择耐压、抗短路能力强的设备。
其二是线路的绝缘，线路绝缘不达标可能会直接引起故障，对于保证电力系统的安全稳定运行至关重要。
综上所述，电力系统短路故障计算方法对于电力系统设计和运行中起着重要作用。
对于电力系统计算的准确性最终是要依靠实践中的验证。
在实践中，我们应该按照标准要求进行计算，以保证设备的安全运行，同时也为我们提供能够评估电力系统可靠性的参考。
电气工程基础之——电力系统的短路计算
U
2 N
SN
Sd
U
2 d
不同基准值的标幺值间的换算
• 电抗器通常给出其额定电压UN、额定电 流IN及电抗百分值XR（%）
X R(N )*
X R (%) 100
X R (d )*
X R (%) 100
U N Sd
3I N
U
2 d
不同基准值的标幺值间的换算
• 输电线路的电抗，通常给出每公里欧姆 值
Ø 架空线路因大风或导线履冰引起电杆倒塌等，或 因鸟兽跨接裸露导体等；
Ø 电气设备因设计、安装及维护不良所致的设备缺 陷引发的短路；
Ø 运行人员违反安全操作规程而误操作，如带负荷 拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就 加上电压等。
电力系统的短路故障
þ 短路的后果
Ø 强大的短路电流通过电气设备使发热急剧增加，短路持续时间 较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁；
1 e Ta
且有：
1≤Ksh≤2
工程计算时：
à 在发电机电压母线短路，取Ksh=1.9； à 在发电厂高压侧母线或发电机出线电
抗器后发生短路时，Ksh=1.85； à 在其他地点短路时，Ksh=1.8
Ø ish用途：校验电气设备和载流导体在短路
时的电动力稳定度(动稳定)。
无限大功率电源供电网络的三相短路
Ø 巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可 能使导体变形、扭曲或损坏；
Ø 短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步 电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损 坏；
Ø 短路将引起系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的 发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是 短路所导致的最严重的后果。
某花园小区供电方案
某花园小区供电方案某花园小区供电方案设计姓 名学 号院系、部 电气工程系 班 号完成时间2012年6月20日 ※※※※※※※※※※※ ※※ ※※※※※※※※2009级工厂供电课程设计摘要本次设计的课题是住宅小区供电系统的一次设计，根据配电自动化的内容和国内配电的发展状况，本着“安全性、可靠性、经济性以及易维护行”的原则，完成本次设计。
这次设计首先根据设计要求和设计设想进行负荷计算，然后进行无功功率补偿，选择变压器，再进行短路计算，最后根据计算结果进行设备和线路的选择和校验，确定主接线方案。
关键词：负荷计算无功补偿短路计算设备选择校验主接线目录摘要 (I)第1章设计任务 (1)1.1设计内容 (1)1.2设计依据 (1)1.3设计要求 (2)第2章负荷计算和无功功率补偿 (3)2.1 负荷计算 (3)2.2无功功率补偿 (5)第三章变电所主变压器及主接线方案的选择 (10)3.1变电所主变压器的选择 (10)3.2 变电所主接线方案的选择 (11)第4章短路电流的计算 (12)4.1临时施工短路电流计算 (12)4.2花园小区短路电流计算 (13)第5章变电所一次设备的选择校验 (17)5.110kV侧一次设备的选择校验 (17)5.2 380V侧一次设备的选择校验 (19)5.3 低压母线的选择 (20)第6章变压所进出线的选择 (21)6.110kV高压进线的选择 (21)6.2 380低压出线的选择 (21)第7章变电所二次回路方案的选择 (24)第8章降压变电所防雷 (25)第9章设计总结 (26)参考文献 (27)附表 (28)第1章设计任务1.1设计内容1、为花园小区临时施工现场选配变压器；2、花园小区长期供电变电所设计。
1.2设计依据花园小区总平面图如图所示1、临时施工现场用电情况如下：混凝土搅拌机2台，每台10kw，380v卷扬机2台，每台28kw，380v塔式起重机2台，每台20kw，380v振捣器10台，每台1kw，380v施工照明，5750w，220v生活照明，9000w，220v动力设备平均功率因数0.75，需要系数0.5，照明需要系数0.9.2、小区有两栋高层楼房(1) 1号楼24层分3个单元，2号楼18层，1个单元，各楼每个单元负一层均设有单元配电室，每个单元有15kw电梯两部，10kw风机和25kw高压水泵电动机2台，220kw热力泵电动机2台；(2) 两栋楼各有30kw消防水泵电动机各两台；(3) 1号楼每个单元住户用电设备容量为192kw，2号楼住户用电设备容量为144kw。
ch04-1电力系统故障分析及计算
Uq Eq jxd Id
Ud jxq Iq
U Ud Uq Eq jxq Iq jxd Id U Eq j(xq xd )Iq jxd I
id’
jX q
暂态电抗后电势E’
xd’ Eq’
+
uq
iq
ud
-
31
1、暂态电抗和暂态电势
id )
q xq iq
f xadid x f i f xad (i f id ) xf i f
iq
+
xq
ψq
-
无阻尼绕组Park方程的等值电路
25
戴维南定理 id’
Eq’
xd’
+
ψd
-
iq
+
xq
ψq
-
xa xf xad
xd’
磁链平衡等值电路 26
1、暂态电抗和暂态电势
从 d , f 方程中消去 i f ，得
)
ic
X
R' X' R' X'
i ip ia 强制分量 自由分量
ip
Im
sin(t
)
Um Z
sin(t
)
ia Ce pt C exp( t / Ta )
Ta
L R
Z R2 X 2
arctg X
R
8
i (0)
i(0_)
Im(0) sin( (0) )
Im(0) sin( (0) ) Im sin( ) C
△ifa
△if
定转子子各各绕绕组组磁磁链量变保化持为初零始值定子转三子相绕绕组组磁的链磁变链化保持为21初零值
（三）忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路 的物理分析
第四章 短路电流计算
IB
SB 3VB
, ZB
VB
V2 B
3I B SB
不同基准的标么值的换算
28
二、各元件的电抗标么值
（1）电力系统的电抗标么值
电力系统的电阻一般很小，不予考虑。
电力系统的电抗可由系统变电站高压输电线
出口断路器的启断容量Soc，或者由电力系统 的短路容量Sd来求。
U
2 s
X s
Xs XB
Soc UB2
中性点不接地和中性点经消弧线圈 接地的系统称小电流接地系统。
2
一、中性点直接接地系统
“大电流接地系统”
可靠性低
绝缘有利 适于110KV及以上
3
二、中性点不接地系统
“小电流接地系统”
可靠性高
绝缘不利 适于3～60KV
4
三、中性点经消弧线圈接地系统 消弧线圈的作用：产生感性电流分量，与接地 点容性电流分量相抵消，减小接地点电流，提高供 电可靠性。
第四章 短路电流计算
了解：短路原因、类型 及其后果；无限大容量电力 系统供电时短路过程分析。
重点：标幺值法，供 电系统各元件电抗标幺值， 短路电流计算方法、低压电 网短路电流的计算、三相短 路电流计算。
第一节 系统中性点运行方式
发电机、变压器绕组星形联结的结 点称为中性点。
中性点直接接地系统常称大电流接 地系统。
出现条件：①φ≈90° ②短路前空载（Im=0） ③α=0
故有
t
ia I pm cost I pme Ta
当t＝0.01s时出现最大值：
0.01
0.01
ish I pm I pme Ta (1 e Ta )I pm
K sh I pm
20
电力系统短路及短路电流计算-4
3U av
3 10.5
火电厂H2：
计算电抗
X CH 2
X 17
SH 2 Sj
0.208
2 25 / 0.8 100
0.13
4.4 有限大容量系统供电电路内三相短路
《发电厂变电所电气设备》
举例
第四章 电力系统短路及短路电流计算
《发电厂变电所电气设备》
第四章 电力系统短路及短路电流计算
4.4 有限大容量系统供电电路内三相短路
《发电厂变电所电气设备》
复习旧课
第四章 电力系统短路及短路电流计算
一、无限大容量系统的概念
是指由这种电源供电的电路内发生三相短路时，电源 的端电压恒定不变，电压的幅值和频率也都恒定不变，即 认定为该系统的容量为“无限大”，记作S =∞，电源的内 阻抗Z=0。
0.151
X *
0.1
0.088 2
0.151 2
0.22
4.4 有限大容量系统供电电路内三相短路
《发电厂变电所电气设备》
举例
第四章 电力系统短路及短路电流计算
（2）计算电抗
X C*
X
SN Sj
0.22 500 100
1.1
（3）计算短路电流及剩余电压
查附录一中汽轮机运算曲线得P307图3
《发电厂变电所电气设备》
运算曲线法
第四章 电力系统短路及短路电流计算
在短路电流计算中，一般是先求出统一基准功率Sj 下的某一电源支路的短路回路总电抗的标么值XΣ*，那 么，将其换算为计算电抗的公式：
X C*
X *
S N Sj
短路电流周期分量的标么值可表示为计算电抗 XC*和时间t的函数，即
Iz* = f（XC* ，t）
第四章短路电流计算
短路种类
短路电流基本概念—短路危害
短路的危害 短路电流的热效应使设备急剧发热，可能导致设备过热损坏 ； 短路电流产生很大的电动力，可能使设备永久变形或严重损坏 ； 短路时系统电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作 ； 短路可能使电力系统的运行失去稳定 ； 不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作 。
2.绘制计算用的等效电路图 • 按照所选择的短路计算点，用电抗符号表示电路中的各电气设备（元件），如图所示。在等效电路
图上，只需将被计算的短路电流所经过的一些元件绘出，并表明其编号和电抗值，其中分数的分子 标编号，分母标计算出的元件电抗值。根据等效电路就可以计算短路回路的总电抗和各短路参数。
短路计算的基本步骤
。
f0 i
zm
k的有关物理量
1. 短路电流次暂态值 短路电流次暂态值是指短路以后幅值最大的一个周期（即第一个周期）的短路电流周期分量的有效值。 在无限大容量系统中，短路电流周期分量幅值保持不变。
三相短路的有关物理量 2. 短路电流稳态值 短路电流稳态值（steady－state value）是指短路进入稳态后短路电流的有效值。 无穷大容量电源系统发生三相短路时，短路电流周期分量的幅值恒定不变，则
当R=X/3时，忽略电阻，误差仅增大5%。
忽略短路点的过渡电阻
按对称分析
假R 设 X/3
不忽略电阻 电 时 I流 三相 U短路 U 90.95U
3 R2X2 3X 10
3X
忽略电阻时 流 I三 相 U 短 1.0I5 路电 3X
无限大电源容量的暂态过程 • 电路对称，可以只取一相讨论
无穷大容量系统三相短路的暂态过程
I
(3) k
电力系统短路计算方法分析
电力系统短路计算方法分析概述电力系统是由发电机、变电站、输电线路、配电线路、负荷和自动化控制设备等组成的。
在这个大系统中，短路是很常见的一种故障。
短路会对电力系统造成损害，引起重大的事故，因此很有必要对电力系统进行短路计算，以确保电力系统的可靠性和安全性。
在本文中，我们将介绍电力系统短路计算的基本概念和常用方法。
这些方法包括短路电流计算方法、阻抗矩阵计算方法、节点分析法、传输矩阵法和元件双端阻抗法等。
短路电流计算方法短路电流计算是确定电力系统中短路电流大小的最常用方法。
在这种方法中，首先需要确定系统中所有活动发电机和负荷的短路电流。
这些短路电流可以通过使用相应的短路电流计算公式来计算得出。
短路电流计算方法的精度取决于所使用的短路电流计算公式的精度。
一般来说，越复杂的方法计算出的短路电流值越准确。
但是，这些方法需要更大的计算量和更长的计算时间。
阻抗矩阵计算方法阻抗矩阵计算方法是一种比较常用的计算短路电流的方法。
这种方法将电力系统建模为一组阻抗矩阵，短路电流可以通过使用矩阵乘法来计算得出。
使用阻抗矩阵计算方法，一个电力系统可以被分解为多个等效电路。
这种方法的精度非常高，但需要更多的计算时间。
节点分析法节点分析法是一种计算短路电流的简单有效的方法。
在这种方法中，电力系统被分解为多个节点。
然后通过计算每个节点的短路电流，可以得出整个系统的短路电流。
节点分析法适用于较小的电力系统。
它的优点是计算速度很快，但是在大型电力系统中，此方法的精度有限。
传输矩阵法传输矩阵法是一种比较复杂的短路电流计算方法。
在这种方法中，电力系统被建模为一个多端口网络。
利用传输矩阵法，可以计算出电力系统中任意两点之间的电流。
传输矩阵法的优点是可以计算任意两个点之间的电流，形成一张电路图，但是在大型电力系统中，此方法的计算量很大，需要更长的计算时间。
元件双端阻抗法元件双端阻抗法主要应用于高电压电力系统，其原理是根据电路中各个元件的双端阻抗数据计算短时电流。
论电力系统短路流计算方法
论电力系统短路流计算方法电力系统短路流计算是电力系统中的一个重要问题，其计算结果能够为电力系统保护和控制提供参考依据。
短路流指的是在电力系统短路故障情况下，电流通过故障点的大小，它的计算需要对电力系统结构和参数进行全面而深入的分析。
一、电力系统短路电力系统短路是指电力系统中，出现导体之间短路的现象。
短路会导致电流突然增大，电网产生大的电磁力，严重的会损坏设备，甚至整个系统会瘫痪。
应对电力系统短路的策略就是对其进行短路流计算和保护。
二、电力系统短路流计算方法电力系统短路流计算方法可以分为直接法和迭代法。
直接法是利用解析公式或神经网络等数学工具，直接计算短路电流的大小。
迭代法是基于最初的过渡过程，不断逼近短路过程。
这两种方法各有优缺点，我们选择方法应该根据具体情况做出选择。
1、直接法直接法根据短路的各项参量，如电阻、电压、电流等，通过公式直接计算电网中各个节点的短路电流。
直接法可以分为解析法和数值法，常用的解析法有两点法、三点法、Z法和M法。
解析法主要采用了降阶技巧、根据电流分配原理、曼恩公式等技术来求解，比较准确。
数值法主要采用追赶法等方法来求解，数值精度较高。
2、迭代法迭代法可以把电力系统短路视为含参量的非线性问题，采用不断逼近短路过程的方法来求解短路电流。
常用的迭代法有直接迭代法、Newton-Raphson法、高斯-赛德尔法、快速反应法等。
Newton-Raphson法是目前比较流行的迭代算法，能适应多种电网大小和复杂度，具有较高的求解精度和效率。
三、总结电力系统短路流计算是电力保护和控制的重要技术，其计算结果对电力系统的保护和控制具有重要的作用。
有不同的电力系统短路流计算方法，我们选择方法一定要根据具体情况而定。
此外，电力系统短路的计算结果只是参考性的，必须结合实际情况，综合分析确定具体的保护和控制策略。
电力系统的短路计算方法
电力系统的短路计算方法电力系统的短路计算是电力工程中的一项重要工作，它用于确定电力系统中可能出现的短路故障情况，并计算短路电流的大小。
短路电流是指在电力系统中由于设备故障或其他原因造成的电流突增现象，可能对设备和系统造成损坏甚至引发火灾等严重后果。
因此，进行短路计算是确保电力系统安全运行的必要步骤。
短路计算方法主要包括两种：潮流法和阻抗法。
潮流法是一种基于电力系统潮流计算的短路计算方法。
它通过建立电力系统的节点潮流方程，求解节点电压和功率的未知量，进而确定短路电流。
潮流法的基本原理是根据电力系统中的节点电压和功率之间的关系，通过迭代计算得到系统的潮流分布。
在短路计算中，我们需要假设短路点处的电压为零，然后通过潮流法计算其他节点的电压值，并根据电压值的变化来确定短路电流。
阻抗法是一种基于电力系统阻抗参数的短路计算方法。
它通过计算电力系统中各个设备的阻抗参数，并将其连接为等值电路，然后根据等值电路的阻抗来计算短路电流。
阻抗法的基本原理是利用电力系统中各个设备的阻抗参数，根据电路分析的方法计算短路电流。
在短路计算中，我们需要考虑电力系统中各个设备的阻抗值和连接方式，以及电源的类型和参数，然后根据电路的等效原理来计算短路电流。
在实际的短路计算中，我们首先需要收集电力系统的基本数据，包括各个设备的参数和连接方式，以及电源的类型和参数等。
然后，根据所采用的计算方法，建立电力系统的模型，并进行计算。
在计算过程中，我们需要注意选择合适的计算工具和算法，以及正确的计算参数和边界条件。
短路计算还需要考虑不同类型的短路故障，包括对称短路和非对称短路。
对称短路是指电力系统中出现的对称故障，即短路电流的各相之间相等。
非对称短路是指电力系统中出现的非对称故障，即短路电流的各相之间不相等。
在短路计算中，我们需要根据故障类型的不同，选择合适的计算方法和参数，以确保计算结果的准确性和可靠性。
电力系统的短路计算是电力工程中的重要内容，它用于确定电力系统中可能出现的短路故障情况，并计算短路电流的大小。
了解电力系统中的短路计算方法
了解电力系统中的短路计算方法电力系统中的短路计算是评估电力系统中电流短路情况的一种方法。
短路是指电力系统中两个导体之间产生的异常高电流，通常由导线之间的接触不良、设备故障或其他故障引起。
短路计算的目的是评估短路故障对电力系统设备的影响，以确保电力系统的稳定运行和人员安全。
短路计算通常包括以下几个步骤：1. 收集系统数据在进行短路计算之前，我们需收集电力系统的数据。
这些数据通常包括系统的拓扑结构、设备参数、额定电压和额定电流等。
这些数据是计算短路电流和评估电力系统能力的基础。
2. 确定短路故障类型在进行短路计算之前，我们需要确定短路故障的类型。
常见的短路故障类型包括单相短路、两相短路和三相短路。
不同类型的短路故障会导致不同的电流流向和大小，因此我们需要根据短路故障的类型来选择不同的计算方法。
3. 计算短路电流根据系统数据和短路故障类型，我们可以使用不同的方法来计算短路电流。
常见的短路计算方法包括对称分量法、潮流计算法和有限元法等。
这些方法可以精确地计算短路电流，并提供电流的分布情况和短路电流的大小。
4. 评估电力系统能力通过计算短路电流，我们可以评估电力系统设备的能力来承受短路电流。
这通常涉及到比较短路电流和设备额定电流之间的差别。
如果短路电流超过设备的额定电流，可能会引起设备过载，从而导致设备的烧毁或其他故障。
因此，评估电力系统能力是确保电力系统稳定运行的重要步骤。
5. 采取必要的措施进行短路保护如果短路电流超过设备的额定电流，我们需要采取必要的措施来保护电力系统。
这通常涉及到在电力系统中安装短路保护设备，如熔断器或断路器。
短路保护设备可以在短路发生时及时切断电路，从而保护设备和人员的安全。
总结起来，了解电力系统中的短路计算方法对于确保电力系统的稳定运行和人员的安全至关重要。
通过收集系统数据、确定短路故障类型、计算短路电流、评估系统能力并采取必要的短路保护措施，我们可以有效地诊断和解决系统中的短路问题。
chap4电力系统短路计算
分子：向着基本段一侧 的变压器的额定电压。
得到归算到基本电压级的系统各元件
阻抗标幺值一般算式：
X d
X ( N )
U
2 N
SN
Sd U2
d (n)
(K1
K2 Kn)2
X ( N )
Sd SN
U
2 N
U2 d
以元件自身额定值为 基准时的标幺值。
含一个变压器时：
若以U d 为基准电压级，则确定Ud(1)时，应满足：
d
对 Y 型连接对称三相系统：
（1）
对电压：U l
Ul U ld
U
U Ud
Ul/ Uld /
3 Ul 3 Uld
Ul
线电压与相电压标幺值相等。
（2） 对电流：线电流 = 相电流，
线电流与相电流标幺值相同。
对 Δ 型连接对称三相系统：
（1）
对电流： Il
Il I ld
Ud U d (1)
x1 y1
k1
U d (1)
Ud k1
Ud x1 / y1
分子： 基准段
分母： 归算段
含二个变压器时：
若仍以U d 为基准电压级，确定Ud (1) 和U d (2)的时候应满足：
Ud U d (1)
x1 y1
U d (1) k ， 1
U d (2)
x2 y2
k2
U d x1 x2
U y y d (2)
1
2
U d (2)
Ud x1 x2
电力系统短路计算
电力系统短路计算电力系统短路计算是电力系统设计和运行中必不可少的一部分。
它可以帮助电力系统工程师和运行人员了解电力系统在故障情况下如何运行以及如何保证电力系统的安全和可靠性。
短路计算可以评估有关电路、设备和保护设备等方面的短路能力，以确保系统的各个部分在短路故障发生时能够正常运行并保持稳定。
在电力系统中，短路事件是很常见的，短路是指电流在较短的路径上流动，而忽略其他路径。
短路的发生可能会导致系统的电压下降、电力设备的损坏或停机、电网安全风险等问题。
因此，短路计算变得至关重要，因为它可以评估系统中各个部分的短路能力，在未来的短路事件中预测和避免电网可能遇到的问题。
在进行短路计算时，需要考虑电力系统中的如下因素：1.系统拓扑：即电网的结构，包括电源、传输线路、变电站、负载和支路等，对于每一种情况，都需要作出相应的短路计算。
2.电流限制:当短路电流大于设备或电路能承受的额定电流时，必须考虑电流限制措施和保护措施。
3.短路电流：由于电网中的电流是动态变化的，因此在进行短路计算时，需要考虑电流的大小及方向，以及在不同情况下产生的短路电流。
4.接地方式:系统中接地方式的不同会导致不同的短路电流，所以在计算时必须考虑这一因素。
5.保护系统：保护系统可以检测系统中的短路事件，并通过切断电流或跳闸进行响应。
在计算过程中，需要考虑保护系统的类型、保护设备的额定动作电流等，以确保系统在短路时可以正常运作。
总的来说，电力系统短路计算是一项复杂的任务，需要综合考虑许多因素才能得出正确的结果。
然而，通过短路计算，可以为系统的设计、运行和维护提供有用的信息，有助于保证电力系统的安全和可靠性。
第4章电力系统短路计算2012
.
.
1.分析计算
边界条件转换
. . 1 . . I ka 0 ( I ka I kb I kc ) 0 3 . . . . . I ka I ka1 I ka 2 0 I ka1 I ka 2 . . . . . . . . 2 2 a U ka1 a U ka 2 U ka 0 a U ka1 a U ka 2 U ka 0 U ka1 U ka 2
· Ukc1 · Ukb2
· · Ukc Ukb
（a）
· Ukb1 · Ukc2
两相短路时短路处的电压电流相量图
（a）电压相量图；（b）电流相量图
12
两相短路（续）
3. 主要特征 （1）无零序分量。 （2）复合序网是并联型。 （2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，而方 向相反，数值上为正序电流的 3 倍。 （3）当在远离发电机（认为）的地方发生两相短 路时，其故障相电流等于同一点三相短路电流 3 倍 2 。因此，可以通过对正序网络进行三相短路 计算来求两相短路的电流。
.
I ka1
.
U ka1
正序等值网络
Z1 R1 jX 1 当R1 0时，Z1 jX 1
E a1 U ka
.
. (0)
----短路点短路前相电压
3
（3）120系统的计算方法 解析法： 基本方程 边界条件方程
（联立求解）
复合序网法：根据边界条件，将各独立序网
适当连接，形成复合序网，进而在复合序网中直 接求解。
18
二、单相接地短路-（一） 金属性短路
K
(1 ) a
边界条件方程 . . 2 . 以a相为基准相， a I ka1 a I ka 2 I ka 0 0 . . . 2 a I ka1 a I ka 2 I ka 0 0 . . . U ka1 U ka 2 U ka 0 0
电力系统短路电流计算
（2） 等效电路
在同步发电机机端发生三相短路时，其超瞬态和瞬态状态下的等效电路 ( 单相 ) 如图 1.2.2.1 所示。
Ra
X"d
X 'd
E" E'
图 1.2.2.1 同步发电机机端三相短路等效电路图
1.2.2.2 三相短路电流 （1） 当三相同时短接在一起时，就产生三相短路状态，此时在每相中都产生短路电流，它是一复 杂的时间函数。同步发电机典型的三相机端短路的短路电流随时间变化的波形图如图 1.2.2.2 所示。 该短路电流由对称短路电流 ( 交流分量 ) 和直流分量组成。
附录 1 电力系统的短路计算
1.1 一般规定
1.1.1 一般要求 1.1.1.1 本附录适用于船舶交流电力系统三相短路的短路电流和短路功率因数的计算。两相短路 的短路电流值，可取为相应三相短路的短路电流值的 0.866 倍。 1.1.1.2 本计算方法适用于交流 50Hz 或 60Hz 非网格形，且中性点通过阻抗接地或中性点绝缘的 低压和高压三相电力系统。 1.1.1.3 采用本计算方法计算短路发生后 100ms 以内的短路电流，其计算结果具有足够的精确度。 其计算结果可用作： (1) 校核所选用的保护电器的短路接通能力和短路分断能力； (2) 校核汇流排等元件的电动力稳定性和热稳定性； (3) 为电力系统保护的设计和整定提供依据； (4) 为在必要时选择适当的限流设备，以能将短路电流限制在保护电器的能力范围之内提供依据。 1.1.1.4 在计算最大短路电流时，应考虑最恶劣情况，即应计及对应于船舶或海上设施电站最大 负载工况下： (1) 所有可能并联连接于主汇流排的发电机 ( 包括短时转移负载的发电机在内 ) 所馈送的短路电流； (2) 所有可能投入运行的电动机所馈送的短路电流。 1.1.1.5 一般应计算下列各处的短路电流： (1) 发电机输出端； (2) 主汇流排； (3) 应急配电板、区配电板以及分配电板的汇流排； (4) 电力和照明变压器次级侧。 此外，为电力系统保护的设计和整定需要，有时还应进行馈电线末端短路电流的计算。 1.1.1.6 计算所需要的发电机、电动机、变压器和电缆等的各项特征参数，应由产品制造厂提供， 并保证足够的精确度。
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· Uk a
N2
Z 2Σ
2
· I ka2
N2
K2
并联型
（a）
（b）
7
两相短路（续）
量值计算
120系统
Ea1 Z1 Z 2 Ika 1 Z 2
8
I ka1 I ka 2
U ka1 U ka 2 Ea 1 Ika 1 Z1 Ika 2 Z 2
.
Z1Σ
.
E a1
I ka1
.
U ka1
Z2Σ
.
I ka 2
.
U ka 2
Z0Σ
.
I ka 0
.
U ka 0
复合序网
20
单相接地短路（续）
相分量计算
电流
I ka I ka1 I ka 2 I ka 0 3 I ka1 . I kb 0 . I kc 0
. . . . .
21
单相接地短路（续）
相分量计算
电压
. U ka . U kb . U kc
0 a 2 U ka1 aU ka 2 U ka 0 I ka1[(a a ) Z 2 (a 1) Z 0 ]
2 2 . . . .
18
二、单相接地短路-（一） 金属性短路
K
(1 ) a
边界条件方程 . . 2 . 以a相为基准相， a I ka1 a I ka 2 I ka 0 0 . . . 2 a I ka1 a I ka 2 I ka 0 0 . . . U ka1 U ka 2 U ka 0 0
· Ukc1 · Ukb2
· · Ukc Ukb
（a）
· Ukb1 · Ukc2
两相短路时短路处的电压电流相量图
（a）电压相量图；（b）电流相量图
12
两相短路（续）
3. 主要特征 （1）无零序分量。 （2）复合序网是并联型。 （2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，而方 向相反，数值上为正序电流的 3 倍。 （3）当在远离发电机（认为）的地方发生两相短 路时，其故障相电流等于同一点三相短路电流 3 倍 2 。因此，可以通过对正序网络进行三相短路 计算来求两相短路的电流。
复合序网的制定（解决问题的关键）
方法： （1）边界条件方程转换（abc120） （2）故障点的等效变换 ------使两相的情况一样 ------和金属性短路形式一样
15
两相短路（续）
（二）经过渡阻抗短路（续） 1.边界条件转换
a K
(2)
N1
· E a1∑
Z1∑
K1
I ka 0, I kb I kc U kb U kc I kb Z f
· Ukc2 · Ukc1 · Ukc · Uka2 θU · Uka 0
· Ukb2
· I kb2
· I ka
(1)
· I ka 0 · I kb1
（b）
· I ka2
单相接地短路处的电压电流相量图 （a）电压相量图；（b）电流相量图
23
单相接地短路（续）
分析与观察
.
U kb
.
U kc
(a 2 a) (a 2 1) Z 0 / Z 2 M u 2 (a a ) (a 1) Z 0 / Z 2
9
两相短路（续）
量值计算 abc系统
U ka U ka1 U ka 2 2U ka1 2 Ika1Z 2 或U ka Ea1 Ika1 (Z1 Z 2 ) 2U U U 1 U U kb ka1 ka 2 ka1 ka 2 U 2U U 1 U U kc ka1 ka 2 ka1 ka 2
(1) (1) k
当 Z 0 Z1 时，I k(1) I k(3)。
后果? 如何避免?
28
二、单相接地短路（续）
（二） 经过渡电阻单相接地 边界条件方程
K
I kb 0 . I kc 0 . . U ka I ka Rg
.
.
I ka
.
.
I kb
I kc
25
单相接地短路（续）
主要特征
（4）短路点故障相的电压等于零，而两个非故障
相电压的幅值相等。
（5）两个非故障相电压间的相位差为 U
化范围为60°≤
，变
U
<180°。
26
• 思考题 单相接地故障的故障相电流的大小是否总 是小于三相短路时的相电流？为什么？
请同学分析、作答
27
假设Z 2 Z1 3E1 E1 3 3 (3) K ,I Ik Z 0 Z1 Z 2 Z 0 Z1 2 Z 0 2 Z1 Z1
4
（4）电气量 A）短路点的电气量 B）故障起始时或稳态时的基频分量 （5）基准相---a相
5
一、两相短路--（一） 金属性短路
(2 K bc )
K
边界条件方程
. I ka 0 . . I kb I kc . . U kb U kc
.
I ka
I kb I kc
第四章 简单不对称故障分析计算
• 4-2（4）横向不对称故障的分析计算 几点说明 （1）电力网络----双端电源系统 规定正方向：电压 相 地 电流 电源 短路点 （2）计算的基础 -----各基本序网已建立，且综合电势和各序 综合阻抗已求出。
1
短路点K
· IM a M
a b c
· IN a · IM b · IN b · IM c · IN c
.
.
1.分析计算
边界条件转换
. . 1 . . I ka 0 ( I ka I kb I kc ) 0 3 . . . . . I ka I ka1 I ka 2 0 I ka1 I ka 2 . . . . . . . . 2 2 a U ka1 a U ka 2 U ka 0 a U ka1 a U ka 2 U ka 0 U ka1 U ka 2
短路点bc两相经过渡阻抗短路 （a）系统接线图，（b）复合序网图
16
两相短路（续）
（二）经过渡阻抗短路（续） 2.故障点等效变换
a b c 1 2 Zf · I ka · I kb 1 2 Zf · I kc K' (a) (b) 1 2 Zf N2 Z2∑ K2' 1 2 Zf K2 K
(2)
N1
b c
· Ika1
Zf Z2∑ · I ka · I kb · I kc Zf (a) (b) N2
· Ika2
K2
转换为对称分量 表示
I ka 0 0, I ka1 I ka 2 U ka1 U ka 2 I ka1Z f
.
I ka1
.
U ka1
正序等值网络
Z1 R1 jX 1 当R1 0时，Z1 jX 1
E a1 U ka
.
. (0)
----短路点短路前相电压
3
（3）120系统的计算方法 解析法： 基本方程 边界条件方程
（联立求解）
复合序网法：根据边界条件，将各独立序网
适当连接，形成复合序网，进而在复合序网中直 接求解。
. . . I ka1 I ka 2 I ka 0 . . . U ka1 U ka 2 U ka 0 0
19
单相接地短路（续）
序分量计算
. . . . E a1 I ka1 I ka 2 I ka 0 Z1 Z 2 Z 0 . . U E I. Z I. ( Z Z ) a1 ka1 1 ka1 2 0 ka1 . . U ka 2 I ka 2 Z 2 . . U ka 0 I ka 0 Z 0
29
二、单相接地短路（续）
（二） 经过渡电阻单相接地 边界条件方程
以a相为基准相，转化到120系统
. . 2 . a I ka1 a I ka 2 I ka 0 0 . . . 2 a I ka1 a I ka 2 I ka 0 0 . . . . . . U ka1 U ka 2 U ka 0 ( I ka1 I ka 2 I ka 0 ) Rg
（2）短路处故障相中的各序电流大小相等、方向相 (1) 同，故障相中的电流 Ika 3Ika1 3Ika 2 3Ika 0 ，而两个 非故障相中的电流均等于零。 （3）短路处正序电流的大小与在短路点原正序网络 (2) Z Z 2 Z 0 而发生三相短 上增加一个附加阻抗 路时的电流相等。
Z0 与 的比值有关 Z 2
M 、U
X 0 u 600 0 X 0 0 u 180 X 1 X 2 X 0 u 1200
24
单相接地短路（续）
主要特征
（1）短路处出现了零序分量。复合序网是串联型。
两相短路（续）
量值计算 abc系统
I ka I ka1 I ka 2 0 2 2 I I ( ) I j 3I I kb ka1 ka 2 ka1 ka1 I 2 I ( 2 ) I j 3I I kc ka1 ka 2 ka1 ka1
E a1 ——在同一点发生三相短路时的短路电流。 Z1