第三章：电力系统三相短路实用
第三章电力系统三相短路的实用计算
第三章电力系统三相短路的实用计算电力系统的三相短路计算是电力系统设计和运行中非常重要的一部分，它能够帮助工程师准确地评估和保护电力系统的稳定性和安全性。
本文将重点介绍三相短路的计算方法和实用技巧。
三相短路是指电力系统中相邻的三相导线之间发生短路故障，导致电流直接从一相短路到另一相。
三相短路会导致电流异常增大，可能对电力设备造成严重的损坏，甚至引发火灾等安全事故。
因此，进行三相短路计算非常重要。
在进行三相短路计算前，需要先了解电力系统的基本参数，包括各电源、线路、变压器和负载的电流、电压、阻抗等。
这些参数可以通过测量、测试或者参考设备的技术规格书来获取。
三相短路计算的目的是确定故障点处电流的大小和方向，以及系统中的短路电流的分布情况。
主要有两种计算方法，即对称分量法和复合阻抗法。
对于小型电力系统，可以使用对称分量法进行三相短路计算。
首先，将电力系统的参数转化为正序、负序和零序等三个对称分量。
然后，根据对称分量的性质进行计算，通过求解矩阵方程来确定故障点处电流的大小和方向。
对于大型电力系统，一般使用复合阻抗法进行三相短路计算。
该方法的主要步骤如下：首先，通过电力系统的参数计算出电力系统的等效阻抗矩阵。
然后，根据故障类型（如短路在一端或两端）和故障位置（如传动线路或变电站内部）选择合适的计算方法。
最后，根据计算结果来评估系统的电压和电流的分布情况。
在进行三相短路计算时，还需要考虑一些特殊情况和因素，例如变压器的影响、电力系统的容性接地和负序接地等。
这些因素都会对电力系统的短路电流产生影响，需要进行相应的修正和调整。
此外，为了准确计算三相短路，还需要掌握一些实用技巧。
首先，需要了解不同类型故障的特点和计算的方法，如对称短路、非对称短路和接地故障等。
其次，需要熟悉电力系统的参数和特性，例如变压器的阻抗和变比、传输线的电抗和电导等。
最后，需要使用专业的软件工具或编程语言来辅助计算，以提高计算的精确性和效率。
电力系统三相短路电流的实用计算
电力系统三相短路电流的实用计算
电力系统三相短路电流是指在电力系统中，当三相电路发生短路时，电流的大小。
电力系统中的短路电流对电力设备和人员的安全都有着非常重要的影响，因此对于短路电流的实用计算具有重要的意义。
电力系统的三相短路电流的计算涉及到许多因素，主要包括电源电压、短路电阻、接地方式等。
在进行计算前需要先确定电源电压和短路电阻的数值。
电源电压可以通过测量电源的电压来得到，而短路电阻则需要通过短路测试或者模拟计算得到。
在计算短路电阻时需要考虑到接地方式的不同，比如单相接地、中性点接地和无接地等情况。
计算三相短路电流的方法有多种，比较常用的是对称分量法和解析法。
对称分量法是将三相电流分解为正、负和零序三个对称分量，然后分别计算每个分量的短路电流，最后将三个分量的短路电流进行合成得到最终的短路电流。
解析法则是通过利用短路电路的等效电路模型对短路电流进行求解。
除了以上两种方法外，还有一些其他的计算方法，比如短路电流表法、有限元法等。
不同的计算方法适用于不同的情况，需要根据具体的情况进行选择。
在进行短路电流计算时，需要注意一些关键的点。
首先是选择合适的计算方法，其次是确定计算时所使用的参数的准确性，包括电源电压、短路电阻的数值和接地方式等，这些因素的误差都会对短路电流的计算结果产生影响。
另外，还需要对计算结果进行验证和分析，以确保计算结果的可靠性和准确性。
总之，电力系统三相短路电流的实用计算是电力系统安全运行的重要保障之一，需要进行准确的计算和分析，以保障电力设备和人员的安全。
三相短路实用计算的内容
三相短路实用计算的内容三相短路实用计算是电力系统中一项十分重要的计算工作。
在电力系统中，短路是指电路中出现了电流路径的突然缩短，导致电流异常增大的现象。
三相短路是指三相电路中的短路情况。
在电力系统设计和运行中，对三相短路进行准确计算是确保电力系统安全可靠运行的关键之一。
三相短路实用计算主要包括以下几个方面的内容：短路电流计算、短路电压计算、短路电流分布计算以及短路电流影响范围计算。
短路电流计算是指根据电力系统的拓扑结构、电源参数和负载参数，计算出短路时电路中的电流大小。
短路电流大小的计算对于选择合适的保护装置和设备具有重要意义。
在计算短路电流时，需要考虑电源的电压、阻抗以及电路中各个元件的阻抗和连接方式。
通过对电路进行等效处理，可以得到短路电流的准确数值。
短路电压计算是指在短路发生时，电路中各个节点的电压值。
短路电压的计算对于设备的选择和保护装置的设置具有重要意义。
在计算短路电压时，需要考虑电源的电压、电路中各个元件的阻抗和连接方式以及短路电流的大小。
通过对电路进行等效处理，可以得到各个节点的短路电压值。
然后，短路电流分布计算是指在短路发生时，电路中各个支路的电流分布情况。
短路电流分布的计算对于设备的选择和电路的优化具有重要意义。
在计算短路电流分布时，需要考虑电源的电压、电路中各个元件的阻抗和连接方式以及短路电流的大小。
通过对电路进行等效处理，可以得到各个支路的短路电流分布情况。
短路电流影响范围计算是指在短路发生时，电路中各个设备和支路所受到的电流影响程度。
短路电流影响范围的计算对于设备的选择和电路的优化具有重要意义。
在计算短路电流影响范围时，需要考虑电源的电压、电路中各个元件的阻抗和连接方式以及短路电流的大小。
通过对电路进行等效处理，可以得到各个设备和支路所受到的短路电流影响程度。
三相短路实用计算是电力系统设计和运行中不可或缺的工作。
通过准确计算短路电流、短路电压、短路电流分布和短路电流影响范围，可以为电力系统的保护装置和设备选择提供依据，确保电力系统的安全可靠运行。
第三章电力系统三相短路的实用计算
计算的条件和近似：电源
E|0| U|0| jI|0| xd
发电机的等值电动势为次暂态电动势； 等值电抗为直轴次暂态电抗； 若忽略负荷，则短路前为空载状态，所有电源的等值电动 势标幺值均为1，且同相位。 当短路点远离电源时，发电机端电压母线看作恒定电压源。
计算的条件和近似：电网 • 忽略线路对地电容和变压器的励磁回路 • 计算高压网时忽略电阻，低压网和电缆 线路用阻抗模值计算 • 标幺值计算中取变压器变比为平均额定 电压之比
计算的条件和近似：负荷 • 不计负荷（均断开）。 • 短路前按空载情况决定次暂态电动势， 短路后电网上依旧不接负荷。 • 近似的可行性是由于短路后电网电压下 降，负荷电流<<短路电流。
计算的条件和近似：电动机
• 短路后瞬间电动机倒送短路电流现象：图3-1 异步电动机在失去电源后能提供短路电流: 机械惯性和电磁惯性。 异步电动机短路电流中有交流分量和直流分量。
• 电力系统短路电流的工程计算只要求计 算短路电流基频交流分量的初始值，即 次暂态电流 I 。
WHY? 由于使用快速保护和高速断路器以后， 断路器开断时间小于0.1S
Q:各种电机的时间常数的大致范围为多少？
P32 表2-2
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
第一节 短路电流交流分量初始值计算
线形 网络
I f
f
只有第i个电势源 单独作用时的电 流分布
Iii
表示第i个电势源单独作用时从节点i流入网络的电流 表示第j个电势源单独作用时从节点i流出网络的电流
Iij
第i个电源节点的电流可以表示为：
I i I ii I ij
j 1 j i
n
第三章 电力系统三项短路电流的使用计算
近似计算2：
假设条件：
所有发电机的电势为1，相角为 0，即 E 10 不计电阻、电纳、变压器非标准变比。 不计负荷（空载状态）或负荷用等值电抗表示。 短路电路连接到内阻抗为零的恒定电势源上
起始次暂态电流和冲击电流的 实用计算
没有给出系统信息
X S*
IB IS
有阻尼绕组 jxd
jxd 无阻尼绕组
E
E
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
•起始次暂态电流：短路电流周期分量（基频分量） 的初值。
•静止元件的次暂态参数与稳态参数相同。
•发电机：用次暂态电势 E 和次暂态电抗 X d
表示。
E G 0 U G 0 jX dIG 0
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
（3）短路电流使用计算步骤
较精确计算步骤
绘制电力系统等值电路图 进行潮流计算 计算发电机电势 给定短路点，对短路点进行网络简化 计算短路点电流 由短路点电流推算非短路点电流、电压。
例题
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
电力系统三相短路的实用计算
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
（1）同步发电机的模型
ia
Eq xd
cos(t
0 )
Ed xq
sin(t
0 )
I cos(t 0－）
ia
Eq|0| xd
当cos(xtd
0
)xq(时Exqd|0|
Exqd|0I| )cos(x1td0E)qe|0|Ttd E(qE|0x|qd|0| ExE|dx0q|d|0|
电力系统分析3.课题三 电力系统三相短路的实用计算
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
二、有限容量系统短路电流 的计算
即应用运算曲线计算任意时刻短路电流周期分量。 问题提出？ 有限容量系统发生短路，电源变化：EG和UG不再恒定，随机组型号、结构 不同变化的函数！ (一) 运算曲线的概念
例如: 某汽轮发电机供电系统如下图，在k点发生三相短路，若此计算电抗 Xjs=，试求t=1s时短路电流周期分量有效值。
It2
查P262图F-2曲线，可得 I(t2s)* 2.4
再根据发电机SN、UN即可求出短路电流周期分量的有名值，即
I(t2s) I(t2s)* I N 2.4
有限容量系统三相短路暂态 过程曲线
短路电流周期分量有效值不恒定！
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
一、起始次暂态电流 的计算
在电力系统三相短路后第一个周期内，认为短路电流周期分量是不衰减的，
而求得的短路电流周期量的有效值即为起始次暂态电流。用 I 表示。
计算的思路： 1.首先计算t=0时，各元件正常的电气量；
X js X d X e
2.运算曲线？
由国家制定，考虑不同类型发电机、不同短路时 间，电力系统发生三相短路，发电机短路电流周 期分量的标么值与为计算电抗和时间的函数曲线， 叫运算曲线（计算曲线），即
I p f ( X js , t)
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
三相短路电流计算的任务： 1.计算短路电流周期分量起始值，即起始次暂态电流 。
暂态分析-三相短路电流计算
§3-4 三相短路电流周期分量起始值的 计算机算法
一.等值网络 二.用节点阻抗矩阵的计算方法 三.用节点导纳矩阵的计算方法
§3-4 三相短路电流周期分量起始值的计算机算法 在实际电力系统中进行短路电流周期分量起始值 的计算时，由于系统结构复杂，一般可采用计算 机计算。 在上机计算前需要完成两部分工作，一是根据计 算原理确定计算所用数学模型和计算方法；二是 根据所选定的数学模型和计算方法编制计算程 序。 这里主要介绍基本的数学模型和计算方法。
异步电动机的次暂态电势 E 0可由正常运行方 • 式计算而得，设正常时电动机端电压为 U 0 ，吸收 • 的电流为 I 0 ， 则：
• "
E 0 = U 0 − jx I
"
• "
•
•
0
（3－5）
由于异步电动机电阻较大，因而非周期电流分量 衰减较快。考虑到此因素，在计算短路冲击电流时 " 虽然仍应用公式 iM = K M I m ，但一般将冲击系数 KM取得较小，如容量为1000kw以上的异步电动机取 KM=1.7～1.8。 在实用计算中只对于短路点附近，显著供给短 " " 路电流的大容量电动机，才按上述方法以 E 0 、 x 作 " 为电动机的等值参数计算 I 。
实际上，x” 和异步电动机启动时的电抗相等。 启动瞬间，转子尚未转动，定子绕组和短接的鼠 笼绕组相应于一个副边短接的双绕组变压器，等 值电路与图3－1完全相同，故x” 即启动电抗，可 直接由异步电动机启动电流求得。即：
1 x = x st = I st
"
（3－4）
式中xst为电动机启动电抗标么值，Ist为启动电 流标么值，其值一般为4～7，故x” 可近似取 0.2。
三相短路实用计算的内容包括
三相短路实用计算的内容包括1.网络拓扑分析：首先进行电力系统的网络拓扑分析，包括各个电气设备的连接关系、母线的布置、电气设备的额定电压和额定电流等。
这是计算过程的基础。
2.节点电压计算：对于每个节点，计算其电压值。
可以使用节点电压法或者另一种方法，如复号法，来计算节点电压。
节点电压计算是短路计算的基础。
3.阻抗计算：计算各个电气设备的正常运行状态下的等值阻抗。
这些电气设备包括变压器、发电机、电动机以及输电线路等。
阻抗计算通常根据设备的物理参数和额定电压来进行。
4.短路电流计算：通过电力系统的网络拓扑和阻抗计算结果，进行基于对称分量的短路电流计算。
短路电流计算分为对称稳态短路电流和异步稳态短路电流。
对称稳态短路电流是在电力系统正常运行情况下的短路电流，而异步稳态短路电流是在电力系统有一台或多台电气设备失效的情况下的短路电流。
5.短路电流传播：在确定了短路电流大小后，进行短路电流传播的分析。
短路电流传播分析可以确定短路电流的路径和潜在的短路位置。
这个过程通常使用追踪法或其它方法来进行。
6.选择保护装置：基于短路电流计算结果和短路电流传播分析，选择合适的保护装置和其动作参数。
保护装置的选择涉及到选择合适的保护类型、选择保护装置的额定电流和动作时间等。
7.短路电流限制：根据短路电流计算结果，进行电力系统短路电流限制的分析。
短路电流限制通常涉及到配电变压器的短路容量和电力系统的短路容量等。
8.短路计算软件应用：现代电力系统短路计算软件的应用也是三相短路实用计算的重要内容。
短路计算软件可以自动完成短路计算的相关步骤，并提供分析报告和结果输出。
总之，三相短路实用计算的内容非常丰富，需要进行复杂的电气系统分析和计算。
这些计算结果对于正确选择保护装置、合理设计电力系统以及确保系统的运行安全都具有重要的意义。
第三章电力系统三相短路实用计算
0
x′′ cos ϕ 0
)
2
第一节 周期性分量初始值的近似计算 （二）电网阻抗 １、略去输电线对地导纳
Z = R + jX
Y 2
1 ( g + jb) 2
第一节 周期性分量初始值的近似计算 ２、35kV及以上的线路 x >> R. → R = 0 视 ３、略去短路点的过渡电阻
xL
Rf
xL >> R f
第一节 周期性分量初始值的近似计算
& １、用 U f 0 求故障分量 例3－2
G1 G2
T1
L1 L2
f
T2
L3
第一节 周期性分量初始值的近似计算 １）阻抗图
′′ xG1 0.1
S B = 100 MVA,U B = U N
′′ 0.05 xG 2
0.025 xT 2 0 .1
0 .1
xT 1 0.05
0 0
第一节 周期性分量初始值的近似计算 ２、调相机 E ′′ > 1 发Q
0
′ E ′0 < 1
吸收Q
0
′ E ′0 > U
0
=1
′ E ′0 < U
=1
第一节 周期性分量初始值的近似计算 ３、直接与短路点相连的异步电动机
& U0
I&
0
6 KV
电动机 反馈电流
第一节 周期性分量初始值的近似计算
0
i
=
⇒
∑
& E iY i − U
i i
∑Y
+ I
i
∑EY ∑Y
=U
0
∑Y
比较得：
第三章电力系统三相短路电流的实用计算
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算上一章讨论了一台发电机的三相短路电流，其阐发过程已经相当复杂，并且还不是完全严格的。
那么，对于包含有许多台发电机的实际电力系统，在进行短路电流的工程实际计算时，不成能也没有必要作如此复杂的阐发。
实际上工程计算时，只要求计算短路电流基频交流分量的初始值I ''即可。
1、I ''假设取 1.8M K =2.551.52M ch M ch i i I I I I ''==''==2、求I ''的方法：〔1〕手算 〔2〕计算机计算〔3〕运算曲线法：不单可以求0t =时刻的I '，还可以求任意时刻t 的t I 值。
§3－1I ''的计算〔I ''－周期分量起始有效值〕一、计算I ''的条件和近似1、电源参数的取用〔1〕发电机： 以101E ''和d X ''等值〔且认为d q X X ''''=，即都是隐极机〕 101101101d E U jI X ''''=+ 〔3－1〕101E ''在0t =时刻不突变。
〔2〕调相机： 与发电机一样，以101E ''和d X ''等值 但应注意：当调相机短路前为欠激运行时，∵101101E U ''< ∴不提供§3－2应用运算曲线法求任意时刻周期分量有效值tI由上章的阐发可知，即使是一台发电机，要计算其任意时刻的短路电流，也是较繁的。
首先必需知道各时间常数、电抗、电势参数，然后进行指数计算。
这对工程上的实用计算显然不适合的。
50年代以来，我国电力部分持久采用畴前苏联引进的一种运算曲线法来计算的。
此刻试行据我国的机组参数绘制的运算曲线，下面介绍这种曲线的制定和应用。
第三章电力系统三相短路电流的实用计算
为短路电流周期分量是不衰减的，而求得的短路电流周 期分量的有效值即为起始次暂态电流 I 。
例3－1 (P66)
条件与近似
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 a)直接法（如图（3-1）所示）
假设条件： 1.所接负荷为综荷
2. E 1 0
短路电流为：
1 1 I f x1 x2
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
（a）
（b）
(a)等值网络 (b)分解后正常、故障运行网络 图3-4 计及负荷时计算短路电流等值网络
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
（c）
（d） 图3-5 不计及负荷短路电流计算等值网络
正常运行方式为空载运行，网络各点电压为1；
故障分量网络中， U f 0 1
U1 Z11 Z U 2 21 U i Z i1 Z f 1 U f U n Z n1 Z12 Z 22 Zi 2 Zf2 Zn2 Z1i Z1 f Z 2i Z 2 f Z ii Z fi Z ni Z if Z ff Z nf Z1n 0 Z1 f Z2 n 0 Z2 f Z in Z if (3-16) Z fn I f Z ff Z nn 0 Z nf
同步发电机计算方法与调相机类似；
异步电动机短路失去电源后能提供短路电流。
突然短路瞬间，异步电动机在机械和电磁惯性作用下，
定转子绕组中均感应有直流分量电流，当端电压低于 次暂态电动势时，就向外供应短路电流。
第三章：电力系统三相短路实用计算
E ＿
''
＋
1
x '' d1
xL1
E ＿
''
＋
2
xd'' 2
+ xL2
U f |0|
x '' d1 xL1
xd'' 2
xL2 U f |0|
正常分量
故障分量
采用
E'' |0|
1
和忽略负荷的近似后
I
'' f
1
x '' d1
xL1
1
x'' d2
x '' L2
或者应用叠加原理，直接由故障分量求的
G
G
S LD1
L1 L2
S LD 2
f (3)
K
S LD 3
SLD1 SLD 2 SLD 3 为负荷
短路发生在 K 点
发生三相短路后的等效电路图
_
+ E1''
x '' d1
_
+ E2''
xd'' 2
xL1
零点电势等效为
xL2
U f |0|
U f |0|
上图可以等效 故障后网络=正常分量＋故障分量
SB
30 103
1650A
3U B 3 10.5
k (3) 115kV
50km
xd
xd
U S
2 N
N
U
2 B
xd 0.2
电力系统三相短路实用计算
电力系统三相短路实用计算简介三相短路是指电力系统中三相电源间发生短路故障，导致电流异常高，可能造成严重的损坏甚至事故。
因此，对电力系统进行短路计算是非常重要的，可以有效地预防事故发生，保障电力系统的平安运行。
本文档将介绍三相短路的根本概念和计算方法，并给出一个实际的计算例如。
三相短路计算的根本概念短路电流短路电流是在短路位置上的电流值。
当电力系统中的短路发生时，电流会突然增大，可能会到达很高的数值。
短路电流的大小直接影响到系统设备和保护装置的选择。
短路阻抗短路阻抗是电力系统在短路位置上的阻抗值。
它是指系统在故障点发生前后的阻抗差异。
短路阻抗的大小直接关系到短路电流的大小。
短路计算方法三相短路计算是指根据电力系统各个环节的电流、电压和阻抗等参数来计算短路电流的方法。
常用的短路计算方法包括：•对称分量法：将三相短路电流分解成正序、负序和零序三个分量，然后进行计算。
•变压器等值法：将变压器视为简化模型进行计算，忽略其中的细节。
•线路模型法：根据线路的参数和拓扑结构来计算短路电流。
实际计算例如假设有一个电力系统，其中包括一台发电机、一台变压器和一条输电线路。
我们需要计算在发生故障时的短路电流。
首先，我们需要收集系统的参数数据，包括发电机的功率、电压和短路阻抗，变压器的变比和短路阻抗，以及线路的阻抗和长度等。
然后，我们可以使用对称分量法来计算短路电流。
对称分量法将三相短路电流分解为正序、负序和零序三个分量。
通过对称分量法，我们可以根据系统的参数数据计算出各个分量的电流值。
最后，将三个分量的电流值合并得到系统的总短路电流值。
根据这个值，我们可以评估系统设备和保护装置的选型，以确保系统在短路故障发生时能够正常运行。
总结三相短路计算是电力系统中至关重要的一项工作。
通过合理的短路计算，可以有效地预防事故发生，保障电力系统的平安运行。
本文档介绍了三相短路计算的根本概念和计算方法，并给出了一个实际的计算例如。
希望这些内容对理解和应用三相短路计算有所帮助。
电力系统三相短路电流的实用计算
然后相加即得短路点的电流
I "f
1 x1
1 x2
G ~
1
G ~
2
3
(a)
E" 1|0|
E" 2|0|
x" d1 1
x" d2
2
x x 13
23
3
x" d1 x1
x" d2
x2
x x 13 23
3
（b）
（c）
x1 x2
U f|0| U
f |0|
1 1
1
I" f
1
（正常情况）
（故障情况）
(d) 图3—2 简单系统等值电路 （a）系统图 （b）等值电路 （c）简化等值电路 （d）应用叠加定理的等值电路
（3）进行容量折算，把各电源点对短路点的转移阻抗归 算到各电源的额定容量下，得到的电抗称为各电源的计 算电抗。 （4）根据计算电抗查找运算曲线，得到各发电机向短路 点供给的短路电流标幺值，该标幺值的基准值是以各发 电机的额定功率和额定电压为基准。 （5）将各短路电流标幺值转化为有名值，短路点的电流
等于各短路电流之和。
2、计算的简化
实际系统可能有相当多的电源，在计算中可以把短路 电流变化规律相似的发电机合并，作为一个等值发电机 来进行计算。通常如果有两个以上相同类型的发电机接 在同一母线上，而这个母线不是短路点，这样的发电机 可以合并。
二、转移阻抗 1、概念
消去了中间节点的网络中，直接联系电源点和短路点 的阻抗是转移阻抗。那么根据戴维南定理，如果把所有 的转移阻抗并联，得到的是从短路点端口看进去的网络 等值电抗。 2、转移阻抗的求取 （1）网络化简法。针对等值网络进行化简，消去中间 节点，得到转移阻抗。 （2）单位电流法。这种方法不必消去中间节点，尤其适 用于辐射形网络。
电力系统三相短路实用算法
3 电力系统三相短路的实用计算①起始次暂态电流I"(短路电流基频交流分量的初始值)、冲击电流（短路电流最大瞬时值）、短路电流最大有效值、短路容量；（用于效验断路器开断电流、继电保护整定、电气设备动稳定效验）；②采用运算曲线法近似计算电网三相短路暂态过程中，任一时刻短路电流（交流分量的有效值）3.1交流电流初始值的计算一、计算近似假设（各个元件次暂态参数的获取）1）发电机①电抗：用x d"；②电动势：用E"(近似认为短路前后瞬间保持不变)相量表示：E0"=U0+jI0x d"标量表示：E0"≈U0+jI0x d"sinφ|0|其中：I|0|=P|0|−jQ|0|U0③近似计算中可取E"=1.05~1.08④不计负荷影响时（短路前空载），E"=1，且同相位。
⑤当电源远离短路点，可将发电机看作恒定电压源，取其额定电压U N。
2）线路、变压器① 并联支路：忽略线路对地电容、变压器励磁回路； ② 高压输电线路：仅考虑线路电抗，忽略电阻； ③低压输电线路或电缆：近似用阻抗模值z = 2+x 2 ④变压器变比：不考虑实际变比，用平均电压比。
3) 一般负荷①不考虑负荷（即短路前空载）：基于负荷电流远小于短路电流。
②考虑负荷：恒定阻抗负荷：z i =U i|0|2P i|0|−jQ i|0|综合负荷：E "=0.8，x "=0.35远离短路点的负荷：略去不计或x "=0.354) 短路点附近的大型异步（同步）电动机负荷：①正常运行时，异步电动机的转差率很小（2%~5%），可作同步机看待。
则根据短路瞬间磁链守恒原理，可用与转子绕组总磁链成正比的E "、x "(为启动电抗)表示。
如短路瞬间的机端电压小于E "，则考虑到送短路电流，当作发电机看待。
E "、x "的确定：x "=1I st =14～7=0.14～0.25，近似x "≅0.2E 0 "≈U 0 −jI 0 x "sin φ|0|，近似E 0 "≅0.9（I "≅0.45）②如短路瞬间的机端电压大于E "，当作综合负荷看待。
电力系统三相短路的实用计算(1-起始值)
信电XYJ-623
4）令故障点直接接地，按常规计算方法求解故 障后的网络。
二．异步电动机对短路电流的影响
接线图及等值电路： U |0|
M
I|0|
U |0|
jx I |0|
E|| U |0| jI |0| x 0
I|0|
第三章 电力系统三相短路的实用计算
本章讨论实际系统三相短路时周期电流的实用计 算方法，由于实际的短路周期电流是衰减的，所以 计算分为两个方面： 1）短路电流起始值的计算 2）短路过程中任意时刻电流的计算。 §3-1 短路电流周期分量起始值的计算
信电XYJ-623
一．计算条件及步骤 1）发电机模型：所有发电机均用次暂态模型，略 去交直轴的不对称性。
E|| 0
信电XYJ-623
xrs xad x x s xrs xad
电机启动电抗：
x
x
xr
r s
xad
1 x x st I st
三．叠加原理在短路计算中的应用 基本要点：在故障点，将短路等效为两个反向电压 源的串接（计及短路前负荷影响时，该方法优势明 显）。
E|0| U|0| jI|0| xd
注：若不计短路前的负荷电流（指短路前空载）， 电势近似取1，且相位相同。 2）电网参数：采用近似法进行网络参数计算，忽 略线路对地电容和变压器的励磁回路。 注：高压网计算中，可忽略线路电阻；对低压网或 电缆线路，可近似用阻抗模值计算。 3）负荷支路影响：若计及短路后负荷支路的影响， 则用恒定阻抗模型，按下式计算；否则，将其开路。
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四．复杂系统的网络化简法 1）网络的等效变换（串并联，Y-△变换）
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5-1各种不对称断路时故障处的 短路电流和电压
5-2非故障处的短路电流和电压
5-3 非全相运行的分析计算
5-4 计算机计算程序原理框图
《电力系统分析》
2020年1月10日星期五
概述：
简单不对称故障: 仅在一处发生短路或断线的故障。可分为二类： （1）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、 两相接地短路；其特点为由系统网络中的某一点（ 节点）和公共参考点（接地点）构成故障端口。 （2）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特 点为由电力网络中的两个高电位点之间构成故障端 口。 分析方法： （1）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条 件方程； （2）借助于复合序网进行求解。
Z
(1)
Z2
Z0
而发生三相短路
E a1
E a1
Z1 Z2 Z0
Z1
Z
(1)
（3）短路点故障相电压等于零。
（4）若 Z0 Z2 两非故障相电压的幅值总相
等，相位差 u的大小决定于 Z0
如果
0 Z0 Z2
Z2
有 60 u 180
序边界条件
I ka1 I ka2 I ka0 ,U ka1U ka2 U ka0 3 I ka1 Z g
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复合序网如下：
E a1
Z1 K1
I ka1
U ka1
N1
Z2
K2
I ka2
U ka2
N2
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I ka1 a2 a Z2 a2 1 Z0
U kc aU ka1 a2 U ka2 U ka0
I ka1 a a2 Z2 a 1 Z0
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（四）向量图：（假定阻抗为纯电抗）
I ka2 I ka0
Z1 Z2 Z0
U ka0 I ka0 Z0 I ka1 Z0
U ka2 I ka2 Z2 I ka1 Z2
U ka1 (U ka2 U ka0 )
I ka1(Z2 Z0 )
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2. 方法二：
K’故障边界条件为：
I ka 0, I kb I kc
U k'b I k'c
I ka0 0, I ka1 I ka2
U I k'a1
k'a2
在K点发生的两相短路可等 值的看成是在K’点发生的 两相金属性短路。
I ka0 0, I ka1 I ka 2
U ka1 U ka 2 I ka1 Z f
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I ka1 I ka2
E a1
Z1 Z2 Z f
U ka2 I ka2 Z2 I ka1 Z2
U ka1 U ka2 I ka1 Z f I ka1(Z2 Z f )
2
U kc
aU ka1 a2 U ka2
U ka1
1
U
ka
2
I ka I ka2 0
I kb a2 I ka1 a I ka2 (a2 a) I ka1 j 3 I ka1
I kc j 3 I ka1 I kb
k 1
k 1
kb
ka 0 k 2 ka 0
kb0 k 2 ka 0
当 k0
U U U 1
kb
2 kb 0
ka 0
U U U U 当 k
kb
kb 0
3
ka 0
e j30
kb 0
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U ka 0
U kb
抗
Z (2)
构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即
K
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二. 两相短路 （一）故障边界条件：
I ka 0, I kb I kc ,
U kb U kc
转换为对称分量(a为基准相）：
U kb U ka0 a2 U ka1 a U ka 2
U kc U ka0 a U ka1 a2 U ka2
a)
I
ka2
0 I ka0 (a2 a) I ka1
I ka1
I ka2
I ka0
1 3
I ka
U
ka1
U
k
a2
U
ka0
0
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(二)复合序网
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（三）短路点电气量
I ka1
E a1
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U ka U ka1 U ka2 U ka0 0
I kb
I ka0
a2
I ka1
a
I ka2
I kc I ka0 a I ka1 a2 I ka2
(a 2
a)
I
ka1
(a2
I ka1
I ka2
E a1 Z1 Z2
U ka0 I ka0
I
ka
0
0
Z0
I
ka1
I ka2
U
ka1
Байду номын сангаас
U
ka 2
U ka1 Ea1 I ka1 Z1 U ka2 I ka2 Z2 I ka1 Z2
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（六）系统参数变更时不对称短路处各电气量的 变化特点：
系统参数 X1 , X 2 , X 0 及 Z2 Z1 , Z0 Z1
由旋转电机的正序和负 序阻抗值的差异而引起。 在靠近旋转电机附近的 地点短路时，取值范围 约在0.1～1.45之间；在 远离旋转电机的地点短 路时，其值可以近似为1
所构成的网络称为复合序网。
I ka0 0
I ka1 I ka2
U ka1 U ka2
由复合序网，可直接求出故 障点电压电流的序分量。
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（三）故障点电流电压向量关系(向量图）：
先确定参考相量：U ka1
U ka1 I ka1 Z2（假定阻抗为纯电抗）
I kb I kc j
3 E a1 j Z1 Z2
3 E a1 j 2 Z1
3 2
I (3) ka
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当故障点远离发电机时，可认为 Z1 Z2 （2）复合序网法
根据故障边界条件，将基本序网在故障端口处连接
参考向量：Uka|0|
Ikc(2) Ikb(1)
Ikc(1) Ikb(2)
Ukc(0) Ukc(2)
Ukc Ukc(1)
Uka|0|
Uka(2)
Ika(0) Ika(1)
Ika(2)
Ikc
电流相量图
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Uka(0)
Uka(1)
Ukb(1)
Ukb
Ukb(2)
Ukb(0) 电压相量图
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1
(I
ka
a
I
kb
a2
I
kc )
j
1
I kb
3
3
I ka1 I ka2 ，I ka0 0
（二）求解方法
（1）解析法
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U ka1
E a1
I ka1Z1
U ka2 I ka2 Z2
负序电压： 故障点的负序电压与负序电流大小各序相同。 零序电压：故障点的零序电压与零序电流成正 比，所以零序电流与零序电压的大小关系相同。
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