短路电流实用计算

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（一）正序电抗
在计算三相短路电流时所用的各元件电 抗就是元件的正序电抗。因为三相短路 电流就是正序电流。
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（二）负序电抗
静止电器是指不带旋转部件的电器，如变压器、 电抗器、架空线路及电缆线路等，其负序电抗 等于正序电抗。
同步电机的负序电抗一般不等于正序电抗。同 步电机的负序电抗值可由产品目录或手册查出。 如缺少这些数据时，也可采用下述平均值：
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第二节 标么值
➢ 一、标么值的定义 ➢ 二、标么值的转换 ➢ 三、标么值的特点
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一、标么值的定义
标么值是某些电气量的实际有名值与所选 定的同单位规定值之比，即
可见标么值是一个无单位的比值，而且， 对同一个实际值，当所算的基值不同时其 标幺值也不同。标么值的符号为各量符号 加下角码“*”。
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四、短路计算的目的与计算假设
➢ 计算短路电流的具体目的 ➢ 短路电流基本假设
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计算短路电流的具体目的
①选择和校验电气设备；②进行继电保 护装置的选型与整定计算；③分析电力 系统的故障及稳定性能；选择限制短路 电流的措施；④确定电力线路对通信线 路的影响等。
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短路电流计算基本假设
（1）电力系统在正常工作时三相是对称的；所有发 电机的转速和电势相位在短路过程中保持不变，即 发电机无摇摆现象。
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2. 三绕组变压器
等值电路 额定标么值 基准标么值
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等值电路
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额定标么值
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基准标么值
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三、线路
标么值
X l
X 0l
SB
U
2 P
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四、电抗器
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第四节 短路电流计算的程序
计算短路电流前，应先搜集有关的电力 系统接线图、运行方式及各元件的技术 数据等资料。计算时，根据资料首先拟 出计算电路图，再选定计算短路点。对 每一短路点作出等值电路图，并逐步化 简至最简形式的短路回路，即由一个总 电源经总电抗至计算短路点的短路回路， 便可求出所选短路点的短路电流值。
任意时刻t时非周期分量的瞬时值为
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3.短路冲击电流
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4. 母线残余电压
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5. 短路功率
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第六节 由发电机供电的三相短路 的实用计算
一、短路电流曲线 二、周期分量电流幅值的变化 三、计算电抗对周期分量有效值的影
响 四、次暂态短路电流及冲击短路电流
的计算 五、短路电流的总有效值与冲击电流
故短路全电流为
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三、短路电流各分量的计算
1. 周期分量 2. 非周期分量 3. 短路冲击电流 4. 母线残余电压 5. 短路功率
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1. 周期分量
无穷大容量系统中： 用标幺值计算时，一般取UB=UP，则 周期分量的有名值为
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2. 非周期分量
发生短路的最严重条件是：发生短路时 电压的初相角为零；短路前电路为空载， 即负荷电流为零；电路中电阻可忽略不 计，为纯电感电路，即阻抗角=90°。
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几种常用的双绕组和三绕组变压器的绕组接线及其 零序电流等值电路图
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（1）YN，d接线的双绕组变压器
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（2）YN，y接线的双绕组变压器
一般额定标么值
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（3） YN，yn接线的双绕组变压 器
若绕组Ⅱ侧具有零序通道，则变压器的 零序电抗应与该侧零序等值电路一并考 虑。若绕组Ⅱ侧无零序通道，则与YN，y 接线的情况相同 。
（2）电力系统各元件的电容和电阻略去不计；各元 件的电抗在短路过程中保持不变；即不受铁芯饱和 的影响；变压器还略去励磁电流和励磁回路。各电 力元件的寄生电容仅在超高压时才考虑；在1kV及以 下的低压网络中，或短路回路的总电阻常大于总电 抗的1/3(甚至大于电抗)时，应计入电阻。在高压电 网中计算短路电流非周期分量的时间常数时，应考 虑短路回路中电阻的影响。
对汽轮发电机和有阻尼绕组的水轮发电机，
对无阻尼绕组的水轮发电机：
X2 1.45Xd
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（三）零序电抗
1．同步电机 2．电抗器 3. 架空线路 4．电力电缆 5.变压器
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1．同步电机
无厂家数据时可取下列平均值： 无阻尼绕组的水轮发电机 有阻尼绕组的水轮发电机 容量5OMVA及以下的汽轮发电机
电网额定电
压（kV）
3ห้องสมุดไป่ตู้
电网平均标
称电压 （kV）
3.15
6 10 35 110 220 330 500 6.3 10.5 37 115 230 345 525
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三、标么值的特点
（1）在三相电路中,标么值相量等于线量。 （2）三相功率和单相功率的标么值相同。 （程3为）S三*=U相*电I*,与路单的相标电么路值的欧相姆同定。律为U*=I*X*，功率方 （标4么）值当与电电网流的标电么源值电相压等为，额且定等值于时电(即抗U标*=么1)值，的功倒率
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第五节 由无限大容量系统供电的 三项短路
➢ 一、无限大容量电力系统的概念 ➢ 二、短路电流的变化规律 ➢ 三、短路电流各分量的计算
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一、无限大容量电力系统的概念
系统中的发电机愈多，容量越大，则系统内阻抗 就愈小。这时若外电路元件的阻抗比系统内阻抗 大得多，则当外电路中电流发生变动甚至出现短 路时，系统出口母线电压变化很小。在实用的短 路计算中可忽略此电压的变动而近似认为系统出 口母线电压维持不变。
1.有名值在三相短路电流的实用计算中，只需知 道同步电机在短路起始瞬间的电抗，即纵轴次暂 态电抗 ，实际计算时需换算到所选定的基准 值，换算公式为
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二、变压器
1. 双绕组变压器
2. 三绕组变压器
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1. 双绕组变压器
双绕组变压器产品给出阻抗电压（短路电 压）百分值Ud%，以变压器额定参数为基 准值的电抗标幺值为：
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二、标么值的转换
四个电气量 对于选取的 四个基准量 的标幺值为
在计算时要把电气元件的（额定） 基值的标幺值转换为统一选定的基 准值下的标幺值。以电抗的标幺值 为例，转换公式为
基准电压等于额定电压时，上面 公式变成
基准电压的选取
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基准电压的选取
在实用计算中，通常选取某一段电路的平均标称电压作为 基准电压，也就是说各段电路的基准电压均等于该段电路 的平均电压。我国电力系统中常用到的各电压级的平均标 称电压如下：
在进行短路电流计算时，若系统内阻抗不超过短 路回路总阻抗(含系统内阻抗)的5%～10%，便可 视为无限大容量系统。
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二、短路电流的变化规律（一）
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二、短路电流的变化规律（二）
发生短路后，整个短路过程包括两部分，即暂 态过程和稳态过程。在暂态过程中，短路电流 包含两个分量：一个是稳态分量，又称周期分 量；另一个是暂态分量，也称非周期分量。非 周期分量是一个按指数规律衰减的分量，当其 衰减完后，短路即进入稳定状态。
第五章 短路电流实用计算
第一节 短路的基本概念 第二节 标么值 第三节 电力系统中各元件的电抗标么值的计
算 第四节 短路电流计算的程序 第五节 由无限大容量系统供电的三项短路 第六节 由发电机供电的三相短路的实用计算 第七节 电力系统中各元件的序参数和序网络 第八节 不对称短路电流的计算
当
时，则有
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二、单相接地短路
故障相（特殊相）电流的绝对值为
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三、两相接地短路
故障相的短路电流绝对值
短路电流入地中的电流为
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四、正序等效定则
不对称短路故障时故障支路的正序电流分 量，等于故障点每相加上一个附加电抗
后发生三相短路的电流。这就是正序等 效定则 。
故的障正点序故分障量相I K(电nA) 成流正的比绝，对可值表I 示K( n ) 为与：故障支路 IK (n) m(n)IK (n1)
（2）热效应。短路电流通常比正常工作电流大几 十倍。导体的发热量与电流的平方成正比，使设 备温度急剧上升，可能导致设备短时过热。不仅 烧坏设备，还可能伤及工作人员。
（3）磁效应。短路电流通过线路时在周围产生交 变的电磁场。特别是不对称短路，对附近通信线 路和无线电波产生电磁干扰。
（4）电压效应。短路电流使电网电压降低。电网 电压的下降可能导致用电设备正常工作的破坏， 还可能造成系统中并列运行的发电机失步或者导 致电网枢纽电压的崩溃，所有这些都可能引起电 力系统瓦解而造成大面积停电事故。在某些不对 称短路情况下，非故障相电压将超过额定值，引 起“工频电压升高”的内部过电压现象。
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（4）三绕组变压器
YN，d，y接线 YN，d，d接线
YN，d，yn接线变压器绕组的零序电抗要与 整个零序网络一并考虑
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第八节 不对称短路电流的计算
一、两相短路 二、单相接地短路 三、两相接地短路 四、正序等效定则
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一、两相短路
设K（2）点发生B、C两相金属性短路，B、 C称为故障相，A相为非故障相 故障相的短路电流绝对值的一般表达式为
数。 （5）两个标么基准值相加或相乘，仍得同基准的标
么基准值。 由于上述特点，用标么值计算短路电流可使计算简
便，且结果明显，便于迅速及时地判断计算结果的 正确性。
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第三节 电力系统中各元件的电抗 标么值的计算
一、同步电机 二、变压器 三、架空线路和电缆线路 四、电抗器
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一、同步电机
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五、短路电流的总有效值与冲击 电流有效值
Ich的大小与短路点的位置有关，如 远离发电厂时，
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第七节 电力系统中各元件的序参 数和序网络
X1∑、X2∑、X0∑——包括电源和外电路的 短路回路的正序、负序和零序总电抗
各元件的各序阻抗
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各元件的各序阻抗
（一）正序电抗 （二）负序电抗 （三）零序电抗
系统中各种短路、代表符号及事故机率如表5-1 所示。
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短路种类代表符号及事故机率
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二、发生短路的原因
（1）设备或装置存在隐患。如绝缘材料陈旧老 化、绝缘机械损伤、设备缺陷未发现消除、设
计安装有误等。
（2）运行、维护不当。如运行人员不遵守操作 规程，出现误操作，技术水平低，管理不善， 机械损伤等。
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2．电抗器
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3. 架空线路
实际计算时可近似取以下平均数据 单回架空线路 双回中的一回架空线路
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4．电力电缆
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5. 变压器
几种常用的双绕组和三绕组变压器的绕 组接线及其零序电流等值电路图
（1）YN，d接线的双绕组变压器 （2）YN，y接线的双绕组变压器 （3） YN，yn接线的双绕组变压器 （4）三绕组变压器
1
第一节 短路的基本概念
一、短路的定义及其种类 二、发生短路的原因 三、短路的后果 四、短路计算的目的与计算假设
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一、短路的定义及其种类
在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统 运行产生严重影响的故障。所谓短路是指相与 相或相与地之间直接金属性连接。短路种类主 要有三相短路、两相短路、单相接地短路和两 相接地短路等四种。三相短路属对称短路，其 它属不对称短路。
（3）自然灾害。如雷击过电压，特大的洪水、 大风、冰雪、塌方等引起的线路倒杆、断线， 飞禽走兽跨接裸导体等。一般说来，短路故障 是可以防范的，绝大多数短路故障的发生都与 工作人员未能很好地履行岗位职责有关。
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三、短路的后果
（1）电动力效应。短路电流在设备中产生巨大的 的电动力，可能引起设备变形、扭曲、断裂。
有效值
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一、短路电流曲线
无自动电压调整器时的三相短路电流曲 线
有自动电压调整器时的三相短路电流曲 线
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无自动电压调整器时的三相短路电流曲线
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有自动电压调整器时的三相短路电流曲线
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三、计算电抗对周期分量有效值 的影响
短路回路的总电抗标么值换算为计算电 抗的公式
不同的计算电抗Xjs﹡时，周期分量有效 值的变化曲线
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短路回路的总电抗标么值换算为 计算电抗的公式
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不同的 计算电
抗 Xjs﹡ 时，周 期分量 有效值 的变化 曲线
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四、次暂态短路电流及冲击短路电流的计算
三相短路的次暂态电流 发电机的次暂态电势：若发电机在短路前已带有
额定负荷，则：
最大相冲击短路电流
实用计算中，对发电机端取Kch=1.9，对发电厂的 高压配电装置母线取Kch=1.85，远离发电厂时取 Kch=1.8。
不同短路类型的
X
(n)
和m
(n)
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不同短路类型的
X
(n )
和m(n)
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