第3部分短路电流及其计算

对于一般供电系统来说，可将电力系统看作无限大容量 电源。
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(二）无限大容量系统三相短路的物理过程
无限大容量电源供电 •的三相电路上发生 •三相短路的电路图。 从电源至短路点的阻抗：
Z RWL jX WL
从短路点至负荷阻抗
Z RL jX L
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2

2.54 103
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③电力变压器的电抗： 有附录表2得%=4.5,因此
X3

X4

U
Z
%
U
2 C2
100S N
4.5 (0.4kV)2
100 1000kV A
8103
④绘k-2点短路的等效电路如图所示，并计算其总电抗如下：
X (k2) X1 X 2 X 3 // X 4 3.2 104 2.54 103 8 103 6.86 103
7.85 k A
I (3) sh
1.51I (3)
1.51 3.08kA
4.65 k A
④三相短路容量：
S (3) K 1

3UC1

I (3) k 1

3 10.5kV 3.08kA 56MV A
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求k-2点的三相短路电流和短路容量 U C2 0.4kV
稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电 磁干扰等出现。
•Байду номын сангаас三、短路的形式
三相短路
I (3) k
两相短路
I (2) k
单相短路 两相接地短路
I
(1) k
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第1节 短路的原因、后果及形式
一、短路的原因 绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、 动物造成等
二、短路的后果 产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏； 电压骤停、影响电气设备正常运行； 停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏； 不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现
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③三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值:
i (3) sh
1.84 I (3)
1.84 33.7kA
62 k A
I (3) sh
1.09 I (3)
1.09 33.7kA
36 .7k A
④三相短路容量：
S (3) K 2

3UC2
F (3) c

F (3)
F (3) c
1.4F (3)
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3.硬母线的动稳定度校验条件
满足动稳定度的校验条件: 硬铜（TMY）最大允许应力： 硬铝（LMY）最大允许应力：
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(2)计算三相短路电流和短路容量 ①三相短路电流周期分量有效值：
I (3) k 1

U C1

3X (K 1)
10.5kV 3.08kA 3 1.97
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③三相短路冲击电流
i (3) sh

2.55 I (3)

2.55 3.08kA
采用三相短路冲击电流
i (3)
sh
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（二）短路动稳定度校验的条件
• 1.一般电器的动稳定度校验（包
im a x

i (3)
sh
括开关电器和电流互感器等）
I mxa

I (3) sh
2.绝缘子的动稳定度校验条件 满足动稳定度校验条件是
母线在绝缘子上平放： 竖放
Fal

F (3) c
和基准电压 Ud Uc
Sd 100 MVA
基准容量，工程设计中通常取
基准电压，通常取元件所在的短路计算电压，取
选定了基准容量和基准电压以后，
可按下式计算基准电流：
Id
Sd 3U d
Sd 3U C
按下式计算基准电抗：
Xd
Ud 3I d

U
2 C
Sd
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2、元件标幺值：
• 电力系统电抗标幺值：
计算短路电流目的： 1.选择和校验电气设备。 2.整定继电保护装置的动作电流
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第2节 无限大容量电力系统发生三相 短路时的物理过程和物理量
一、 无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程 无限大容量电力系统： 指供电容量相对于用户供电系统的用电容量大的多的 电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时， 电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。 或者电力系统容量大于用户供电系统容量50倍时， 可将电力系统视为无限大容量系统。
短路电流计算过程： 绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、 计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。
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短路计算的方法
欧姆法 标幺制法
工程设计中采用 的单位
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电流单位: kA 电压单位: kV
短路容量、断流容量: MV A 设备容量单位为：kW kV.A
阻抗单位为：
•系统正常运行时：电路的负荷电流
I U 3 Z Z
•当系统发生三相短路时
Ik
U I 3Z
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（三）短路有关的电流量
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• 1.短路电流周期分量： ip(0) 2I
• 2.短路电流非周期分量： inp(0) 2I
• 3.短路全电流：
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二、采用欧姆法进行三相短路计算
短路计算
短路电流
S (3) k

3Uc
I
(3) k
短路容量
I
(3) k

Uc 3 Z
Uc
3
R2

X
2
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短路计算中三大主要元件：
（一）电力系统的阻抗：
XS

U
2 c
Soc
（二）电力变压器的阻抗
1.变压器的电阻: 2.变压器的电抗:
RT

Pk
(Uc SN
)2
XT

U
k
%U
2 c
100SN
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(三) 电力线路的阻抗
1.线路的电阻
RWL R0l
2.线路的电抗：
XWL X 0l
注意：在计算短路电路
的阻抗时，假如电路 R R(Uc )2
内含有电力变压器，
Uc
则电路各元件的阻抗 都应统一换算到短路
X X (Uc )2
第3章 短路电流及其计算
第1节 短路的原因、后果及形式 第2节 无限大容量电力系统发生三相短路时的物 理过程和物理量 第3节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 第4节 短路电流的效应和稳定度校验
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教学内容： 短路的原因、后果及其形式；
无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量； 三相短路电流的计算； 两相和单相短路电流的计算； 短路电流的效应和稳定度校验。
2 C
3、短路电流标幺值及短路电
流计算
I (3) K

I
(3) K
Id
UC / Sd /
3X 3U C

U
2 C
Sd X

1
X

I
(3) K

I
I (3)*
K
d

Id
X
*
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4、三相短路容量
SK(3)
3I
U (3)
KC

3IdUc
X
*

Sd
X
*
四、两相短路电流的计算
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• 解 1、求k-1点的三相短路电流和短路容量 （UC1=10.5KV)
• (1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗
• ①电力系统的电抗；由附录表3可查得SN1010Ⅱ型断路器的断流容量SOC=500MVA，因此
• ②架空线路的电抗： 由表4-1查得，因此
• ③绘k-1点短路的等效电路如图3-5a所示，并 计算总电抗如下：
用于选择电气设备的短路稳定度的短路电流，应采用三相短路电流。
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结论：
1.单相短路电流主要用于：单相短路保护的整定及 单相短路稳定度的校验。
2.两相短路电流主要用于：相间短路保护灵敏度的 校验。
3.三相短路电流主要用于：选择电气设备和导体的 短路稳定度校验。
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（2）计算三相短路电流和短路容量
①三相短路电流周期分量有效值：
I (3) k 2

UC2

3X (k2)
0.4kV 33.7kA
3 6.86 103
②三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：
I k2

I
(3)

I (3) k 2
33.7kA

I
(3) k 2

3 0.4kV 33.7kA 23.3MV A
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三.采用标幺制法进行三相短路计算
1、标幺值概念
•
• • • • • • •
•
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某一物理的标幺值,为该物理量的实际值A与所选定的基准值比值，