船舶电力系统短路电流研究
电力系统短路电流计算
电力系统短路电流计算附录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。
其计算结果具有足够的精确度。
1.1.1.3采用本计算方法计算短路发生后100m以内的短路电流，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。
1.1.2定义1.1.2.1短路在正常情况下电路中处于不同电压的两点或更多点，通过一比较低的电阻或阻抗偶然或有意的连接。
1.1.2.2短路电流在电源不变情况下，由于故障或误操作引起短路而产生的过电流。
1.1.2.3预期短路电流(针对开关电器)当开关电器的每一极由一阻抗可以忽略不计的导体代替时，电路中可能流过的短路电流。
1.1.2.4对称短路电流预期(可达到的)短路电流交流对称分量的方均根值。
电力系统中的短路电流计算与分析
电力系统中的短路电流计算与分析电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，其稳定运行对于保障供电质量和公共安全至关重要。
但是，由于各种原因，例如设备故障、雷击、树木短路等，电力系统中可能会发生短路故障。
短路故障会引发电流异常增大，极易导致设备烧毁、电网崩溃、火灾等严重后果。
因此，在电力系统的设计与运行中，短路电流计算与分析显得尤为重要。
首先，我们需要了解什么是短路电流。
短路电流是指在电力系统故障发生时，故障点两侧电压差引起的电流。
它的大小与故障点电压、电网负荷、电源能力密切相关。
短路电流的计算是为了确定系统各个设备在故障时所经历的电流大小，从而为设备的选型和保护装置的设置提供依据。
短路电流计算的关键因素有很多，包括但不限于电源参数、网络拓扑、设备参数等。
在计算短路电流之前，我们首先需要收集系统的所有参数信息，例如电源电压、送电线路长度、设备额定电流等。
这些参数将用来确定电源短路容量和电路阻抗等重要数据。
然后，利用这些参数，我们可以采用各种方法进行短路电流的计算和分析。
常用的短路电流计算方法有两种，分别为解析法和数值法。
解析法是指通过分析电力系统的拓扑结构和设备参数，利用数学公式计算得到的电流结果。
这种方法适用于简单的系统和短路类型。
然而，在复杂的系统中，采用解析法可能会带来较大的计算误差。
因此，为了更加准确地计算短路电流，我们常常采用数值法。
数值法是通过仿真软件，如PSCAD、DIgSILENT等，模拟电力系统短路故障，得到电流的数值解。
这种方法可以较好地模拟真实电力系统的复杂性，提高计算精度。
值得一提的是，为了保证系统的稳定性和安全性，我们还需要进行短路电流的分析。
短路电流分析主要包括分析设备耐受能力、选择保护装置和决定系统的电气参数等。
在进行设备的选型和保护装置的设置时，我们需要根据短路电流的计算结果，确定设备的额定电流和保护选择。
这可以有效地保护设备免受电流超过其额定值的损害。
此外，在系统的电气参数选择方面，短路电流分析也起到了指导作用，帮助调整电路参数以满足系统的稳定性需求。
船舶交流电力系统短路计算船舶电气课程设计
船舶电站自动化课程设计船舶交流电力系统短路计算姓名: 徐尹西专业：电气工程及其自动化班级: A04电气学号: 040106118指导老师: 单海校浙江海洋学院工程学院电气系2007-12-15——2008-1-5【目录】船舶交流电力系统短路计算 ................................. 错误！未定义书签。
1短路计算概述 ...................................................... 错误！未定义书签。
2短路计算系统统图和相对值 .. (3)2.1短路计算工况的选择 (3)2.2 短路计算点的选择 ......................................... 错误！未定义书签。
2.3 相对值.............................................................. 错误！未定义书签。
3发电机馈送的短路计算 . (4)3.1发电机的对称短路电流 (4)3.2.发电机的短路电流非周期性分量 (5)3.3.发电机的最大非对称短路电流 (5)3.4.无阻尼绕组发电机的短路电流 (5)3.5.电动机馈送的短路电流计算 (5)3.5.1等效电动机各项参数的确定 (5)3.5.2等效电动机短路电流的计算 (6)3.6 短路功率因数计算 (6)3.6.1.主汇流排馈电分路配电电器出线端处短路功率因数计算 (6)3.6.2.主汇流排外馈电线处的短路功率因数计算 (6)4.船舶交流电力系统短路计算 ............................. 错误！未定义书签。
4.1船舶交流电力系统短路电流计算 .................. 错误！未定义书签。
4.2.结论.................................................................. 错误！未定义书签。
电力系统中的短路电流计算与分析
电力系统中的短路电流计算与分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，而短路电流的计算与分析是电力系统设计和运行中的重要环节。
短路电流指的是在电力系统中发生故障时，电流在短路点上的瞬时值。
准确计算和分析短路电流可以帮助工程师评估系统的稳定性、选择合适的设备和保护装置，以及进行系统的可靠性分析。
在电力系统中，短路电流通常是由设备故障、线路短路或操作失误等原因引起的。
短路电流的计算与分析是基于电路理论和电力系统的拓扑结构进行的。
首先，需要了解电力系统的拓扑结构，包括发电机、变压器、线路和负荷等元件的连接方式和参数。
然后，根据故障点的位置和类型，可以确定故障电路的拓扑结构。
接下来，通过应用电路理论和电流平衡原理，可以建立故障电路的等效电路模型。
在短路电流计算中，常用的方法包括对称分量法和复序分量法。
对称分量法基于对称分量理论，将三相不对称故障转化为三个对称故障进行计算。
复序分量法则是基于复序分量理论，将三相不对称故障转化为正序、负序和零序三个复序分量进行计算。
这两种方法各有优缺点，根据具体情况选择合适的方法进行计算。
短路电流的分析是根据计算结果对电力系统的各个方面进行评估和分析。
首先，可以评估系统的稳定性。
短路电流过大可能导致设备过载或熔断器跳闸，从而造成系统的不稳定。
通过对短路电流进行分析，可以确定系统是否满足设备的额定容量和保护装置的动作特性，以确保系统的稳定运行。
其次，短路电流的分析还可以帮助选择合适的设备和保护装置。
不同类型的故障可能导致不同的短路电流，因此需要根据不同故障类型的短路电流进行选择。
例如，对于高短路电流的故障，需要选择能够承受较大电流的设备和保护装置，以确保系统的可靠性。
此外，短路电流的分析还可以进行系统的可靠性分析。
通过对短路电流进行概率分析，可以评估系统的可靠性水平。
例如，可以计算系统在不同故障条件下的可用性和平均故障间隔时间，以评估系统的可靠性指标。
综上所述，电力系统中的短路电流计算与分析是电气工程领域中的重要课题。
关于短路电流限制的探讨
［ 键 词 ］ 路 ； 制 ； 路 故 障 限 流 器 ； — ｍｉ ｒ 关 短 限 短 Ｉ ｌ ｔ ｓｉ ｅ ［ 摘 要 ］ 着 船 舶 大 型 化 、 速 化 和 自动 化 ， 舶 电 站 的安 装 容 量 越 来 越 大 ， 应 地 短 路 电 流 也 随 之 增 大 ， 随 高 船 相 限
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［ 收稿 日期］ ０ ４ ２ ７ ２ ０ －１ —１ ［ 作者简 介］ 曹征 宇（ ９２ ８ ）男 ， １ ７． － ， 汉族 ， 工程师 ， 主要从事船舶电气设计工作。
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关 于 短 路 电 流 限 制 的探 讨
与断 路 器动作 困难 、 反应 时间 长有关 。 ２ ３ 使 用短 路故 障 限流器 ．
维普资讯
２０ ０ ６年 ４月 第 ２期
船
舶
ห้องสมุดไป่ตู้
Ａｐ ｉ ，２ ０ ｒｌ ０ ６ ＮＯ． ２
Ｓ Ｐ ＆ ＢＯＡＴ ＨＩ
［ 舶 电气 ］ 船
关 于短 路 电流 限制 的探 讨 ’
曹征 宇
（ 海欣 业船 舶海 洋工 程设 计 有 限责任 公 司 上海 ２ １ ０ ） 上 ０ ２ ４
制 电 力 系 统 短 路 电流 已成 为 一 个 有 待 解 决 的 问题 。 文 章 介 绍 了几 种 短 路 限制 的 方 法 。
［ 图分 类 号 ］ Ｍ ７ ３ 中 Ｔ １
［ 献标识码］ 文 Ａ
［ 章 编 号 ］ ０ １９ ５ （０ ６０ —０ ００ 文 １ ０—８ ５ ２ ０ ） ２０ ４ — ３
～
Ｄ、 超导 线 圈 Ｌ和直 流偏 压 源 组成 。正 常运 行
期 间二 极管 Ｄ。 ～Ｄ 全部 导 通 ， 路 电流 小 于负 载 线
船舶电力系统的短路计算
1 短路种类： 三相短路d（3） 两相短路d （2） 单相短路d （1） 两相接地短路d （1，1） 陆地上110kV及以上系统都采用架空线路且 都是中性点直接接地系统，发生单相接地短 路的故障率最高65%）。船舶电力系统都采 用电缆线路，并大多采用中性点绝缘系统， 发生三相对称短路的故障率最高（80%）。
短路稳态电流 I ∞ 就是短路电流的周期分量 I ∞ = IZ
j 相量图 （ 旋转相量Ùm 、 Ìm 、 Ì Zm在虚轴上的投影， 分 别为 电源电压、短路前电 流、短路后周期电流的瞬 时电流。） t = 0 时刻
´ i(0) i Z (0) i f-Z(0) Ì m-Í Zm Ùm
Ì m
方程 （2）对应的齐次方程的通解 ——非周期分量 电流 if - Z : 由 R· i + L· di / dt = 0 得到 if - Z =C · e p t = C· e –t / T a ( 4) 式中 p = -R / L，是特征方程 R + P· L = 0 的根 T a = - 1 / p = L / R —— 时间常数 C — 积分常数，即非周期电流的起始值if - Z （0） 短路的全电流 i d = iz + i f-z ∵
u b =Um·Sin (·t + - 120°)
u c= Um·Sin (· t + + 120°)
短路前，电路处于稳态： u =U m· Sin ( t + ) (1 ) i = Im · Sin ( t + - ´ ) 式中 Im = Um / √ ( R + R´ ) ² + ² ( L+ L ´ ) ² ´ =tgˉ¹ ( L+L´ ) / (R+ R´ ) 设 ： t = 0 时发生短路，A 相的电压方程为： R· i + L· d i / d t = Um · Sin ( t + ) (2) 方程 （2）的特解—— 短路电流的周期分量 i Z: i Z =I Zm Sin ( t + - ) (3) 式中 I Zm = Um / √ R² + ( L )² —— 短路电流周期分量 的幅值 =tgˉ¹ L/ R —— 电路阻抗角 —— 电源电压的初始相角，即t = 0 时， A相电压的相位角，又称合闸角 。
电力系统中的短路电流分析与计算
电力系统中的短路电流分析与计算在电力系统中，短路电流是一种非常常见的现象。
当电气设备发生故障时，短路电流会通过设备，从而导致设备烧坏或者影响系统的正常运行。
因此，短路电流分析和计算对于电力系统的安全和稳定运转至关重要。
一、短路电流的概念短路电流是指在电力系统中，当电流在设备中流动时，由于外界原因或者内部故障造成的电路截面发生变化，从而导致电阻变小，电流猛增的现象。
短路电流的大小决定了电力系统的额定断路容量，也是电气设备选型和保护装置选用的重要依据。
二、短路电流的分析方法1. 支路法分析支路法分析是在电力系统中较为常见的一种短路电流计算方法。
首先，需要将电力系统根据支路逐一分析，计算出每一段电路的电阻、电抗和电容等参数，再根据短路故障点位置，确定故障点所在的电路并通过支路公式分别计算出每条支路的短路电流，最后将所有分路电流相加得出故障点的短路电流。
2. 进行暂态仿真暂态仿真是一种在计算机上进行模拟的短路电流计算方式。
通过模拟故障前和故障后电力系统的状态，根据系统的动态特性预测故障点的短路电流。
这种方法具有计算精度高、适用范围广等特点，但同时也需要耗费大量的计算资源。
3. 等效电路法分析等效电路法分析是将电力系统简化为等效电路的方式进行短路电流计算。
通过将电力系统转化为电子电路的形式，并将系统各部分抽象为电路元件，最终得出等效电路及各元件的参数，从而计算短路电流。
这种方法计算简单，适用范围广，但考虑的因素较为简单，精度相对较低。
三、短路电流计算的影响因素1. 系统电压系统电压对计算的短路电流具有重要影响，随着电压的降低，短路电流也不断降低。
因此在进行短路电流计算时，我们需要考虑电力系统的额定电压和初始电压等因素。
2. 故障位置电力系统中，故障位置对短路电流计算至关重要。
根据故障点所在的输电线路、变电站、变压器等等因素，来确定故障位置所在的支路，并通过支路法或等效电路法等进行计算。
3. 电气设备参数在短路电流计算中，电气设备的参数包括电阻、电容和电感等，都会对计算结果产生影响。
电力系统短路电流限制技术研究
电力系统短路电流限制技术研究引言：电力系统是现代社会的基石，它为工业生产、农村电气化和城市居民提供了不可或缺的能源支持。
然而，随着电力负荷的不断增加，电力系统的运行安全问题也日益突出。
其中，短路电流是导致电力设备损坏、保护装置误动甚至系统崩溃的重要原因之一。
因此，电力系统短路电流限制技术的研究和应用对于确保电力系统的稳定运行具有重要意义。
一、电力系统短路电流及其危害电力系统中的短路电流是指发生电路故障时电流的瞬时过大现象。
短路电流能量巨大，会对电力设备造成严重的损坏。
此外，短路电流还会影响系统的稳定运行，导致系统频繁跳闸，给用户的正常用电带来困扰。
因此，限制短路电流对于确保电力系统的安全运行至关重要。
二、短路电流限制技术研究（一）短路电流限制理论研究短路电流限制技术的研究首先需要对其限制理论进行深入探讨。
当前，以阻尼比和阻抗折减率为基础的短路电流限制理论被广泛采用。
阻尼比是指电力系统分界面的电压分布与其所承受的电流分布之间的比值。
而阻抗折减率是指根据电力系统的Flavin电流折减率和负载电流折减率来计算系统的总折减率。
这两个理论能够有效限制短路电流的过大。
（二）电力系统配置优化研究电力系统的配置优化也是限制短路电流的重要手段之一。
通过合理的电力系统设计与优化，可以减小系统的短路电流。
其中，提高系统的电流延时特性和阻抗无穷远的控制是有效的方法。
此外，合理配置变压器、电容器、线路等电力设备也能够限制短路电流的增大。
（三）装置选型与调整研究在电力系统中，各种保护装置的选型和调整也对短路电流的限制起到关键作用。
高灵敏的保护装置可以快速切断故障电路并降低短路电流，从而减少系统的损失。
不仅如此，保护装置的灵敏程度和动作时间也需要加以合理调整，以达到短路电流限制的目的。
三、案例分析以某电力系统为例，该系统在高峰负荷期间频繁出现短路电流过大的问题，严重影响了系统的稳定运行。
通过对该系统的短路电流限制技术进行研究，采用了阻尼比和阻抗折减率的理论限制方法，并对系统配置进行了优化。
电力系统短路电流的计算与分析
电力系统短路电流的计算与分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为我们的生活提供了稳定可靠的电力供应。
然而，电力系统在运行过程中常常会遇到一些故障，其中最常见和严重的故障之一就是短路故障。
短路故障会引起电流异常增大，可能引发火灾、设备毁坏甚至电网崩溃等严重后果。
因此，计算和分析电力系统的短路电流是非常重要的。
短路电流指的是在短路点或短路区域产生的电流。
为了保证电力系统的安全运行，必须对短路电流进行准确的计算和分析。
首先，要计算短路电流，需要了解短路故障的类型。
短路故障一般分为单相短路和三相短路。
单相短路指的是电网中某一个相与地或两个相之间产生短路，而三相短路指的是三个相之间形成短路。
对于不同类型的短路故障，计算短路电流的方法也有所不同。
其次，要计算短路电流，还需要了解电力系统的参数和拓扑结构。
电力系统的参数包括发电机、变电站、输电线路、变压器等各个组成部分的电阻、电抗、容抗等参数。
拓扑结构指的是电力系统的连通关系，即各个组成部分之间的连接方式。
只有掌握了这些基础信息，才能进行短路电流的计算和分析。
短路电流的计算通常分为三个步骤。
首先，需要进行潮流计算，确定电力系统中各个节点的电压和电流。
其次，根据潮流计算的结果，选取短路点或短路区域，并假设所有其他节点均为短路。
然后，根据短路点或短路区域处的电阻、电抗、容抗等参数，进行短路电流的计算。
计算中常用的方法包括梯级方法、复合方法、综合法等。
这些方法都有各自的特点和适用范围，根据具体情况选择合适的方法进行计算。
短路电流的分析是对计算结果的解读和评估。
分析的目的是确定短路电流是否满足电力系统的安全要求，并对不满足要求的情况提出相应的措施。
分析需要考虑短路电流对设备的影响、电力系统的稳定性、保护装置的动作特性等因素。
通过对短路电流进行分析，可以帮助工程师制定合理的保护方案，提高电力系统的运行可靠性。
然而，短路电流的计算和分析并不是一项简单的任务，它涉及到电力系统的复杂性和多变性。
电力系统中的短路电流计算与分析研究
电力系统中的短路电流计算与分析研究近年来，电力系统在我国的发展取得了巨大的成就，成为促进经济发展和社会进步的关键因素之一。
然而，电力系统中难免会遇到电路短路等故障，这会对系统的正常运行和设备的稳定性产生严重影响。
因此，短路电流的计算与分析成为电力系统运行和保护中的重要内容。
短路电流是指在电路中出现故障时所产生的电流，它会引发设备的过载和熔断器的跳闸。
准确计算和分析短路电流，对于正确选择设备和优化系统结构至关重要。
本文将探讨电力系统中短路电流的计算方法和分析原理，并介绍一些用于处理短路电流的常见工具和技术。
一、短路电流计算方法1.对称分量法对称分量法是一种常见的计算短路电流的方法，它基于电路元件和电源的对称特性。
通过将三相电流和电压转换为正序、负序和零序分量，可以分别计算出对应的短路电流。
这种方法简单直观，适用于对称系统。
2.潮流法潮流法是一种基于电源和负载输入的功率因数和有功、无功功率的计算方法。
通过建立相应的潮流模型和求解潮流方程，可以得到各个节点的电流和电压值，从而计算出短路电流。
这种方法适用于大规模系统和复杂网络。
3.有限元法有限元法是一种基于材料特性和电磁场理论的数值分析方法，它可以模拟电力系统中的短路电流分布和热量分布。
通过对电力系统进行网格划分，将系统离散化，并求解相应的方程组，可以得到短路电流的分布情况。
这种方法适用于复杂的系统和非线性问题。
二、短路电流分析原理1.短路电流特性短路电流的特性主要包括电流幅值、相位角和频率等。
电流幅值受到电源电压、负载阻抗和电源内阻的影响，电流相位角则由电源和负载的相对相位关系所决定。
频率是指电流的变化速度，通常为电力系统的工频。
2.短路电流分布短路电流在电力系统中会产生较大的热量，导致设备过载和熔断器跳闸。
因此，了解短路电流的分布情况对于合理布置设备和选择保护装置至关重要。
短路电流的分布受到电力系统的拓扑结构、电源电压和负载特性的影响。
三、常见工具和技术1.电力系统仿真软件电力系统仿真软件是一种可以模拟电力系统运行和故障情况的工具，它可以进行短路电流的计算和分析。
船舶直流系统短路计算与仿真
船舶直流系统短路计算与仿真摘要随着纯电动船舶的大规模推广使用，船舶直流系统的选择性保护也越来越重要。
为实现船舶直流系统短路计算与仿真，本文以Matlab 软件为平台建立的船舶直流系统仿真平台，通过分析计算各个电流源提供的短路电流，实现了船舶直流电力系统任意点短路的仿真计算，并通过实例验证了计算方法实际可行性。
关键词：直流系统；短路计算；短路仿真。
在全球“节能减排、绿色智能”的大背景下，随着集成了绿色化、智能化技术的纯电动船舶在内河航运、封闭水域的示范应用及推广，对于基于船舶直流系统的计算分析的选择性保护也越来越重要。
本文主要从选择性保护角度分析了不同短路类型的保护机理与选择性实现原理，对关键保护元件的选择，对与保护计算相关的设备分别进行了建模；然后建立系统短路故障分析模型对各类型短路进行了仿真分析与保护策略验证，对直流主配电板和日用配电板的保护进行了选择性分析；最后通过实例对某全电动船电力推进系统短路电流进行了计算，验证了该计算方法实际可行性。
1、选择性保护原则按照规范的要求电气装置中应设有合适的保护电器，以能在发生包括短路在内的过电流和其他电气故障时对其进行保护。
各保护电器的性能及其布置应能提供完善协调的自动保护，以保证在某处发生故障的情况下，通过保护电器的选择性作用确保无故障重要设备电路的供电连续性，消除故障的影响，从而减少对系统的损害和发生火灾的危险。
在直流网的直流母线系统中，当某设备发生短路故障时，会在直流母线、变频器或者交流输出端出现明显的过电流，选择性保护应避免出现以下状况：（1）船舶全船失电；（2）船舶丧失了操控性，即丧失推进的能力；（3）上述原因导致的其它严重后果，例如船舶碰撞或者船舶失火等。
选择性保护原则归纳如下：（1）发生任何短路故障时，保证电池系统安全；（2）直流侧出现单点故障或母排短路故障时，母联断路器首先动作，保证非故障半舷正常供电；（3）当出现单点故障时，故障支路熔断器迅速熔断，尽快切断故障电路，非故障支路正常供电不受影响；（4）发生任何短路故障后，功率器件不受损伤；（5）发生任何短路故障，母线上的最大短路电流不超过直流母排动稳定性要求；（6）发生任何短路故障，不会引起明火；（7）直流母排发生短路时，日用电交流回路不会承受任何短路电流；当日用配电板发生短路时，直流母排不会产生任何短路电流。
船舶环形供电网络短路电流计算研究
非对称短路 电流的最大峰值 ｆ 为
，ｇ＝√ ，ｃ ，ｃ ｐ ２ａ 嘴＋ ｄ ｇ （） ６
９ ７
作 者简介
戴
超（９ ３ ， ， １８ 一）男 硕士生。
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船 舶环形供 电网络短路 电流计算研究——戴
超
沈
兵
式 中： Ｎ——发 电机额定相电压 ； Ｖ Ｒ 、 ｄＸ ｄｒ ｄＴ ——发电机电枢 电阻、 、 、 、 直轴超 瞬变 电抗 、 瞬变 电抗 、 周期
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船海工程
文章编号
２ ０ 年第 ６ （ ０６ 期 总第 １５ ） ７期
１７ —９ ３ ２ ０ ）６０ ９ —３ ６ １７ ５ （０ ６ ０ －０ ７０
船舶环形供 电网络短路 电流计算研究
戴 超 沈 兵
海军工程大学电气与信息工程学院 武汉 ４０ ３ ３０ ３ 摘 要 采用发电机的等效处理对环形 网络的短路电流进行计算， 将环形电网分为发 电机网络和发 动机网络， 进行环形电力 网络等效变换， 并使用Ｍ ｔｂ ａｌ 软件对实例进行仿真 ， ａ 仿真结果表明等效处理８ ）
分量 衰减时 间常数和非 周期分量
衰减时间常数。
２ 环形 电力 网络 等效 变换
对发电机和 电动机分别进 行上 述等效处 理 后 ， 环形 电网分为发 电机 网络 和 电动机 网络 。 将 在确定短路点后， 分别对两个 网络采用多次消去 节点法［ 最终简化为发 电机和电动机与短路点 引， 通过短路阻抗直接相连 的形式。下面以发电机网
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｈ ｒ．ｉ ｕｔ ｕ ｒｎ ｎ ｌｏ ｏ ｒｎ ｔ ｒ ｆｓｉ ｓｃｌｕａｅ ｙ ｅ ｕｖ ｌｎ ｌ ｒａｉ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅｓ ｏ ｔ ｒ ｉ ｃｒｅ ｔｉ ｏ ｐ ｐ ｗｅ ｅｗｏ ｋ ｏ ｈｐ ｉ ａｃ ｌｔｄ ｂ ｑ ｉａｅ ｔ ｔｅ ｔ ｔ ｅ ｃｃ ｓ ｙ ｇ ｎ
船舶电力系统短路电流研究知识讲解
船舶电力系统短路电流计算研究在船舶电力系统设计初期，在各项设备的参数（如发电机，电缆）没有确定的情况下需要估算短路电流，用于选择配电电器（如ACB ，MCCB ）。
在电力系统基本完成后，各项参数基本确定时，需要计算电网中各点的短路电流，用于校核所选电气设备的热稳定性和电动力稳定性，校核所选用的保护电器的短路接通能力和短路分断能力以及为电力系统保护设计提供必要的数据。
船舶电力系统特点： 1． 一般都以发电机作为主电源，不是无穷大电网，所以，在计算短路电流时，要计及发电机阻抗的影响。
2． 船舶电力系统包括负载的种类很多，但主要负载是电动机，一般占60%以上，在短路时，旋转电动机时短路电流供给源，所以要计及电动机提供的短路电流。
3． 船舶电站的电压等级较低，虽然外电路的阻抗较小，但对短路电流较大，所以，在计算短路电流时，必须考虑外电路阻抗的影响。
短路电流的计算应该选择电力系统短路最严重(数值最大)的工况下进行。
这个工况对应于：(1) 投入发电机的额定功率总和为最大。
(2) 发电机处于长期并联运行状态。
(3) 电网投入工作的异步电动机负荷额定功率总和最大。
(4) 发电机组的起始负荷最大同步发电机短路电流基本原理和公式同步发电机三相短路最严重的情况是发电机空载（不考虑励磁变化），且电压初始相角θ = 0。
短路电流是由交变分量和直流分量相加而成，其中交变分量载短路的初期很大，此后因为电枢反应磁链经过磁路的改变而逐渐变小。
直流分量是由定子电流不能突变而产生，初始值等于交变分量的最大值，随定子电路的时间常数衰减。
发电机短路时，由于阻尼绕组和励磁绕组感生电流和磁通阻止磁链突变，而使电枢反应磁链随时间变化。
所以发电机的电抗值不是一个常数，而是一个从次暂态Xd ”过度到暂态Xd ’的变量。
也就是说，发电机短路电流的交变分量分别为次暂态交变分量Ig ”, 暂态交变分量Ig ’和稳态交变分量Ig 。
其中，次暂态分量按阻尼回路的时间常数Td ”指数衰减，暂态分量按励磁回路的时间常数Td ’指数衰减。
舰船电力系统短路计算方法研究_郑福明
Short Circuit Calculation Method for Marine Power Electrical System
Zheng Fu－ming Naval Armament Department of PLAN， Beijing 100071， China
Abstract： With the great development of ship technology in China， there are more and more bugs in related criterions for the short circuit calculation of marine electrical power systems． We firstly analyzed and concluded the shorts of GJB173－1986， and summarized the keystone of the short circuit calculation algorithm based on superposition theorem， with the lacks in the marine circumstance application of algorithm． Then we introduced the level－equivalent algorithm advanced in the latest three years， expounded its performance and summed up its advantages in marine electrical power systems． At last， we concluded that the level－equivalent algorithm is an algorithm with the best performance for short circuit calculation in marine electrical power systems． Key words： electrical power system； short circuit calculation； level-equivalent algorithm； ship
电力系统的短路电流计算与分析方法
电力系统的短路电流计算与分析方法电力系统中的短路电流计算与分析是电力工程领域中的重要内容之一。
短路电流是指在电路中出现缺陷时，电流会增加至异常高值的现象。
在电力系统中，短路电流可能会造成设备损坏、引发事故甚至造成电网崩溃，因此对短路电流进行准确计算和分析是非常必要的。
本文将介绍电力系统的短路电流计算与分析方法，以帮助读者更好地理解和应用。
一、短路电流的概念短路电流是指在电力系统中由于各种原因导致电路中出现故障时，电流突然增大的现象。
短路电流的大小取决于电源的额定容量、电路的阻抗以及短路发生位置等因素。
通常情况下，短路电流会比正常工作状态下的电流大数倍甚至几十倍以上，因此需要对短路电流进行准确计算和分析。
二、短路电流计算的方法1. 齐次圈法齐次圈法是一种常用的短路电流计算方法，其基本思想是通过理想变压器等效将不同电网区域连接为一圈，根据支路阻抗和负荷参数进行复加计算，最终得出各个节点处的短路电流。
这种方法具有计算简便、准确度高的特点，在实际工程中得到广泛应用。
2. 阻抗矩阵法阻抗矩阵法是另一种常用的短路电流计算方法，其基本思想是通过建立节点与节点之间的阻抗矩阵，利用克拉默法则求解各个节点处的短路电流。
这种方法适用于复杂电力系统的计算，可以准确地得出各节点处的短路电流大小和相位。
三、短路电流计算与分析的意义短路电流计算与分析是电力系统保护的基础工作，其重要性不言而喻。
准确计算和分析短路电流有助于设计合理的保护装置，及时排除故障，保障电网的安全稳定运行。
同时，对短路电流进行深入研究还可以帮助优化电网结构，提高电网的运行效率和可靠性。
四、短路电流计算与分析的应用短路电流计算与分析方法在电力系统规划、设计、运行和维护中都有着广泛的应用。
在电力系统规划设计阶段，通过对短路电流进行准确计算和分析可以确定各个节点的故障电流，为合理选取设备参数和保护装置提供依据；在电力系统运行管理中，及时对短路电流进行监测和分析可以发现潜在的故障风险，做好预防措施；在电力系统维护过程中，定期对短路电流进行检测和分析可以确保设备运行正常，延长设备的使用寿命。
船舶电力系统过电流选择性保护指南
指导性文件GUIDANCE NOTESGDXX - XXXX中国船级社船舶电力系统过电流选择性保护指南上海规范研究所2007年 1 月目录第1章通则 (1)1.1一般要求 (1)1.2定义 (1)1.3符号和代号 (6)第2章常用保护电器及其选择 (8)2.1概述 (8)2.2断路器 (8)2.3熔断器 (18)2.4差动保护继电器 (19)第3章电力系统的过电流选择性保护 (25)3.1一般要求 (25)3.2主发电机之间及其与以下各级之间的短路选择性保护 (30)3.3主汇流排与应急汇流排等及其下一级之间的短路选择性保护 (33)3.4电力和照明变压器初级与照明汇流排之间的短路选择性保护 (34)3.5主(或应急)照明汇流排与其下一级之间的短路选择性保护 (36)3.6应急发电机与其以下级之间的短路选择性保护 (37)3.7接地故障电流选择性保护 (38)附录A 电力系统过电流选择性保护协调分析实例1 (39)A.1电力系统简介 (39)A.2概述 (39)A.3系统各级保护电器的设置及其整定值 (42)A.4电力系统有关各级保护电器协调动作分析及时间―电流特性曲线图 (47)附录B 电力系统过电流选择性保护协调分析实例2 (56)B.1电力系统简介 (56)B.2概述 (57)B.3系统各级保护电器的设置及其整定值 (57)B.4电力系统有关各级保护电器协调动作分析及时间―电流特性曲线图 (62)第1章通则1.1 一般要求1.1.1 过电流故障是船舶电气装置中的常见故障，由此可能导致全船失电，船舶失去操纵能力，直至发生船舶碰撞和产生火灾的严重后果。
为此，本社规范对电气装置中的过电流保护作出了不少具体规定。
规范还对在船舶电力系统的某处发生过电流故障时，如何确保无故障重要设备电路的供电连续性，即实现电力系统过电流选择性保护提出了原则要求。
1.1.2 本指南除了对船舶电力系统各部分如何实现过电流选择性保护作出具体规定之外，还对短路保护电器的动作灵敏性提出了要求，因为这是实现过电流选择性保护的基础。
我国舰船中压直流综合电力系统研究进展
我国舰船中压直流综合电⼒系统研究进展0 引⾔舰船综合电⼒系统将传统舰船中相互独⽴的动⼒和电⼒两⼤系统合⼆为⼀，以电能的形式统⼀为推进负载、脉冲负载、通信、导航和⽇⽤设备等供电，实现了全舰能源的综合利⽤。
采⽤综合电⼒系统，不仅可以为舰船负载提供电源平台，⽽且能简化舰船动⼒系统结构、提⾼舰船系统效率、降低舰船噪声能级、减少舰船全寿命周期费⽤，符合舰船信息化和智能化的发展趋势，代表着舰船动⼒系统未来的发展⽅向[1, 2, 3]，被誉为舰船动⼒从⼈⼒、风⼒到蒸汽动⼒再到核动⼒之后的第三次⾰命。
美、英等世界海军强国⾃上世纪80年代开始进⾏综合电⼒系统的理论探索与关键技术研究。
美国海军建⽴了舰船综合电⼒系统陆基试验站，于2001年完成了全尺⼨综合电⼒系统陆上演⽰验证试验[4, 5]。
英、法两国于2003年建⽴了电⼒战舰技术演⽰验证试验场，与45型驱逐舰的研制紧密结合。
2009年7⽉，英国45型驱逐舰服役，成为世界上⾸艘采⽤综合电⼒系统的⽔⾯主战舰船[6]。
2013年10⽉，美国DDG 1000驱逐舰下⽔。
这些舰艇的下⽔与服役表明美国和英国等世界海军强国已经在主战舰船上实现了交流综合电⼒系统的⼯程化应⽤[6, 7]。
我国舰船综合电⼒系统的研究基础相对薄弱，与国外相⽐，在⼯程化应⽤⽅⾯还有较⼤差距。
⽬前我国在综合电⼒技术⽅⾯领先的是海军⼯程⼤学舰船综合电⼒技术重点实验室（以下简称“实验室”），该实验室联合国内相关科研院所开展综合电⼒关键技术攻关，完成了我国⼀代半舰船中压直流综合电⼒技术关键技术验证试验，取得了突破，为舰船综合电⼒系统的⼯程化应⽤提供了技术⽀撑。
本⽂将介绍⼀代和⼆代舰船综合电⼒系统的技术特征，并结合我国综合电⼒系统设备的技术现状，介绍我国⼀代半舰船中压直流综合电⼒系统的研究进展，分析系统层⾯存在的难点和解决⽅法，给出需要进⼀步开展的研究⼯作。
1 ⼀代和⼆代舰船综合电⼒系统舰船综合电⼒系统由发电、输配电、变配电、推进、储能、能量管理6个分系统组成（图1）。
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船舶电力系统短路电流计算研究在船舶电力系统设计初期，在各项设备的参数（如发电机，电缆）没有确定的情况下需要估算短路电流，用于选择配电电器（如ACB ，MCCB ）。
在电力系统基本完成后，各项参数基本确定时，需要计算电网中各点的短路电流，用于校核所选电气设备的热稳定性和电动力稳定性，校核所选用的保护电器的短路接通能力和短路分断能力以及为电力系统保护设计提供必要的数据。
船舶电力系统特点： 1． 一般都以发电机作为主电源，不是无穷大电网，所以，在计算短路电流时，要计及发电机阻抗的影响。
2． 船舶电力系统包括负载的种类很多，但主要负载是电动机，一般占60%以上，在短路时，旋转电动机时短路电流供给源，所以要计及电动机提供的短路电流。
3． 船舶电站的电压等级较低，虽然外电路的阻抗较小，但对短路电流较大，所以，在计算短路电流时，必须考虑外电路阻抗的影响。
短路电流的计算应该选择电力系统短路最严重(数值最大)的工况下进行。
这个工况对应于：(1) 投入发电机的额定功率总和为最大。
(2) 发电机处于长期并联运行状态。
(3) 电网投入工作的异步电动机负荷额定功率总和最大。
(4) 发电机组的起始负荷最大同步发电机短路电流基本原理和公式同步发电机三相短路最严重的情况是发电机空载（不考虑励磁变化），且电压初始相角θ = 0。
短路电流是由交变分量和直流分量相加而成，其中交变分量载短路的初期很大，此后因为电枢反应磁链经过磁路的改变而逐渐变小。
直流分量是由定子电流不能突变而产生，初始值等于交变分量的最大值，随定子电路的时间常数衰减。
发电机短路时，由于阻尼绕组和励磁绕组感生电流和磁通阻止磁链突变，而使电枢反应磁链随时间变化。
所以发电机的电抗值不是一个常数，而是一个从次暂态Xd ”过度到暂态Xd ’的变量。
也就是说，发电机短路电流的交变分量分别为次暂态交变分量Ig ”, 暂态交变分量Ig ’和稳态交变分量Ig 。
其中，次暂态分量按阻尼回路的时间常数Td ”指数衰减，暂态分量按励磁回路的时间常数Td ’指数衰减。
公式：Ig ” =22N Xd" Ra V +Ig ’ = 22N Xd'Ra V +Ig =22N XdRa V +其中 V N : 发电机空载额定相电压 Ra : 发电机内阻发电机的稳态短路电流一般由制造厂商提供，其值远远大于上面公式计算出的Ig 。
这是因为在实际工程中，需考虑励磁回路电压自动调节器的作用。
按照规范，发电机电机在稳态短路状态下，至少应能维持3倍额定电流历时2s 。
所以一般情况下，Ig ≥3In 。
最大非对称短路电流 (t = T/2时最大)Tdct -Td't -Td"t -eIg"2]Ig e)Ig'-Ig ()eIg"-Ig'[(2 Ipg +++=I d c g I a c o g 2 I d c I a c +=+=发电机空载时对称短路电流有效值Ig e)Ig'-Ig ()eIg"-Ig'( Iacog Td't -Td"t-++=在缺乏资料情况下，发电机额定负载时对称短路电流有效值Iacog 1.1Iacg =异步电动机短路电流基本原理和公式在电力系统发生短路时，电力系统不再向电动机供电，但电动机靠惯性继续运转，再发生短路的第一个半周期，转速可看作没有变化，同时和转子导体相交链的磁链没有消失，因而由三相电势产生，向短路点馈送短路电流。
（电动机不存在稳态短路电流）公式：最大非对称短路电流 (t = T/2时最大)Tdcm t-N Tacm t-N e Zm'V2e Zm'V 2 Ipm +=I d c m I a c m 2+=其中等效电动机阻抗 22Xm'Rs Zm'+=相应的，对称短路电流有效值Tacmt-N e Zm'V Iacm =非对称短路电流Tdcm t-N e Zm'V2 Idcm =船舶电力系统短路电流的计算根据电力系统保护设计的要求，以下图为例，一般应该计算下述各处的短路电流:(1)发电机出线端近主汇流排处(A1,A2,A3)。
(2)等效电动机的出线端近主汇流排处(B)。
电力系统短路电流计算的方法与比较目前，交流电力系统的短路电流计算方法有很多。
如IEC（国际电工委员会）计算法；国家标准（GB-3321）短路电流计算法；国家军用标准（GJB-173）短路电流计算法；网络计算法，图解法，IEC扩展法等等。
但是，这些方法都离不开电机的基本理论，因此它们在本质上并没有很大的差别，知识对一些概念的处理，理论计算精度和运算的难易程度有所不同而已。
下表统计了各方法的主要差异：算。
下面讨论各种忽略对于计算结果造成的影响：1．忽略发电机绕组电阻引起的误差忽略内阻Ra会使Ig”，Ig’，Ig变大。
造成短路电流计算结果偏大。
特别是xd”，xd’比较小得发电机，忽略内阻会造成比较大误差。
国家标准（GB-3321）短路电流计算法与IEC 计算法的主要差别在于GB-3321计算法计入发电机绕组的阻抗（Ra）。
因而计算结果比IEC法计算值略小（约0.5~1%）。
2． 只计入次瞬态衰减，忽略瞬态衰减引起的误差大多数算法认为，短路电流最大值出现在短路后得半个周波，在短路后2~3个周波的短路电流时，瞬态短路电流还没有（或刚刚开始）衰减，故在实际计算中，忽略瞬态短路电流得衰减时间常数Td ’。
因而的近似计算为：最大非对称短路电流 (t = T/2时最大)Tdct -Td"t -eIg"2]Ig')eIg"-Ig'[(2 Ipg ++=发电机空载时对称短路电流有效值Ig')eIg"-Ig'( Iacog Td"t -+=与上文所分析的同步发电机短路电流基本原理和公式相比，公式中忽略了Td ’，近似认为Td ’>>T/2，t/Td ’=0。
这样得近似会使短路电流计算结果偏大。
一般情况下，发电机参数Td ’>100ms ，这样近似对于结果影响不是很大。
而当发电机参数Td ’比较小时，如Td ’<50ms ，就会造成比较大得偏差(大于3%)。
忽略次瞬态衰减实质上是以发电机直轴次瞬态电抗在次瞬态过程中不变这一假设为前提，引用了“无限大”容量电网的短路电流计算方法。
3． 不计入电动机外电路阻抗（如电缆）对于Tdcm 的影响如果考虑外电路阻抗对对电动机馈送短路电流的影响。
等效电动机相应的参数变为： Rem=Rs(等效电动机电阻)+Re(电缆电阻) Xem ’= Xm ’(等效电动机阻抗)+Xe(电缆阻抗)RsRem 1fRs 21000Xem Tdcm Tdcem ++=π 从上式可以看出，外电路阻抗越大，Tdcem 衰减的时间越短，造成的短路电流直流分量越小。
，所以忽略电动机外电路阻抗会使短路电流计算偏大。
4． 忽略不同电压等级电动机的馈送电流的影响IEC 法只计入与短路点同电压级的电动机的反馈电流，忽略其他电压等级的电动机反馈电流。
当船舶电力系统有中压系统时，如6.6kV/3.3kV ，如低压汇流排短路时不计入高压电动机的馈送短路电流，对于短路点的短路电流影响还是比较大的，尤其是在中压等效电动机功率比较大的情况下。
这样的忽略会造成短路电流的计算值偏小。
当船舶电力系统有两个不同的低压系统时，不计其他电压等级的电动机反馈电流造成的误差就比较大。
如某电力推进船舶，有690V 和400V 两种低压电网，计算690V 汇流排的短路电流时，若不计400V 侧等效电动机馈送的短路电流，计算结果为34.816kA 。
而实际上400V 侧等效电动机馈送的短路电流经过计算后为2.34kA ，误差约7%。
显然在这样的电网中，不考虑不同电压等级电动机的馈送电流算出的结果是偏小比较多的。
5． 忽略发电机有负载时处理引起的误差对称短路电流值乘以适当的系数求得。
这个系数取决于发电机的特性，在缺乏资料的情况下可取1.1。
发电机在额定负载的情况下，相电势E 大于相电压V N ，在缺乏资料的情况下，取E=1.1V N 。
而在计算非对城短路电流时不必使用1.1的系数。
所以，忽略发电机负载情况会使短路电流计算结果偏小(约10%)。
电力系统短路电流的估算在船舶电力系统设计初期，缺少计算电网短路电流的参数，如发电机的Xd ”，Xd ’，Xd ，时间常数Td ”， Td ’，Tdc ，电缆的具体长度等等。
而为了正确的用于选择配电电器（如ACB ，MCCB ）。
我们需要对电网的短路电流进行估算，算出重要各处短路电流的对称分量(有效值)和非对称分量(最大峰值)，用于校核开关分断能力和接通能力以及为电力系统保护设计提供必要的数据。
待用于短路电流的各项参数齐全之后，再对整个电网的短路电流进行精确计算。
电力系统短路电流的估算方法很多，特别每个船级社都有自己的习惯算法。
下面以几个船级社对发电机和电动机的估算方法为例，做一下简单的分析。
发电机：对于发电机馈送的短路电流估算方法基本一致， 即 Xd"V Iac N =或 xd"IngIac = 2.55I a c I a c 21.8Ip == 其中xd ”为发电机次瞬态阻抗标幺值从原始公式上来分析发电机空载时对称短路电流有效值Ig e)Ig'-Ig ()eIg"-Ig'( Iacog Td't -Td"t -++=在缺乏资料情况下，发电机额定负载时对称短路电流有效值Iacog 1.1Iacg =估算公式中忽略了发电机内阻，瞬态衰减，以及额定负载工况。
应该说这样的忽略造成的计算结果有较大的正误差，不适合用于计算时间超过第一个半周期的短路电流计算。
下表列举了几组发电机数据用于分析估算的误差：从上表可以看出，估算结果都大于计算结果，但相差的程度却不尽相同，主要是由忽略Td ”造成的。
Td ”越小，说明衰减的时间越少，使得短路电流也越小，与估算产生的误差也就越大。
电动机在主汇流排附近短路时(t = T/2)，电动机馈送的短路电流一般可以这样估算： Iacm = 4~6Irm Ip = 8~10Irm各船级社对电动机的估算不尽相同。
CCS(中国船级社)推荐(1)大电动机Iacm = 4Irm Ip = 10Irm(2)小电动机群Iacm = 3.2Irm Ip = 8IrmBV(法国船级社)推荐Iacm = 3rm Ip = 6.5IrmJIS(日本工业标准)推荐Iacm = 4rm Ip = 8IrmGL(德国劳氏船级社)推荐Iacm = 6Irm结束语本文对船舶电力系统中短路电流产生的原理，计算方法，估算方法作了简单的分析。