第七章 电力系统三相短路
第七章 三相短路分析
短路的原因： 电气设备载流部分绝缘损坏； 运行人员误操作； 其他因素（如鸟兽等）。
短路的现象： 电流剧烈增加； 系统中的电压大幅度下降。
第七章 电力系统三相短路分析计算
? 短路的危害： 1. 短路电流的热效应会使设备发热急剧增加，可能导致设 备过热而损坏甚至烧毁； 2. 短路电流产生很大的电动力，可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏； 3. 短路时系统电压大幅度下降，严重影响电气设备的正常 工作； 4. 严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列， 破坏系统的稳定性。 5. 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 。
第七章 电力系统三相短路分析计算
第二节 恒定电势源电路的三相短路
1. 恒定电势源的概念
说明：无限大功率电源是一个相 对概念，真正的无限大功率电源 是不存在的。
? 恒定电势源（又叫无限大功率电源），是指 系统的容量为 ∞ ，内阻抗为零。
? 恒定电势源的特点：在电源外部发生短路，电源母线上的 电压基本不变，即认为它是一个恒压源。
第七章 电力系统三相短路分析计算
2. 由恒定电势源供电的三相对称电路
图7-2 恒定电势源中的三相短路
a）三相电路 b）等值单相电路
短路前，系统中的a相电压和电流分别为
e ? Em sin(? t ? ? ) i ? Im sin(? t ? ? ? ? ' )
? 为电压的初始相位，亦称合闸角。? '为电压与电流的相位差。
?短路前空载（即 I m ? 0）
?短路瞬间电源电压过零值，即初始相角 ? ? 0
第七章 电力系统三相短路分析计算
电力系统分析 第七章(三相短路)ppt课件
S XX 1 *
2 * x d ''* N
B 0 .1 2 5 1 0 0 0 .8 3 1 5
S G N
X 3 * X 1 0 R 0 % U 3 I N N U S B 2 B 1 0 4 03 6 0 .4 6 1 . 0 3 0 2 0 .8 7 2
U S
k 2 %B7 .5 1 0 0 1
B 2x5
B 2
4
3
第三节 恒定电势源电路的三相短路
• 恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅值 和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。
一、三相短路的暂态过程
图1-2 简单三相电路短路
•短路前电路处于稳态：
eEmsin(t ) i Im0 sin(t )
Im0
Em
(RR)22(LL)2
②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。
④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
三、短路的危害
(1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可 能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应， 导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至 损坏。
B
4
T 1 N
%
%
US US T 2 x 4 * j1 0 k 2 0
B T 3 x 6 * j1 0 k 3 0
B
S S T 2 N
T 3 N
3、输电线
2
UU S S x 3 *j x 3 3
4
B 2x 3
B 2
UUU U 2 3 4
电力系统三相短路汇总
电力系统三相短路汇总一、三相短路的原因1.设备故障：电力系统中的设备故障是导致三相短路的主要原因之一，比如变压器绕组短路、电动机绕组接地短路等。
2.操作失误：操作人员在操作过程中不慎触碰到带电设备或者错误地操作设备，导致三相短路。
3.外界因素：如雷击、树枝触碰导线等外部因素也可能引发三相短路。
二、三相短路的类型根据短路故障的位置，三相短路可以分为以下几种类型：1.线路短路：线路短路是指输电线路中的两条导线之间发生短路，通常是由于导线之间的绝缘损坏或者外力撞击导致。
2.设备短路：设备短路是指电力系统中的设备（如变压器、开关等）发生短路故障。
3.接地短路：接地短路是指电力系统中的设备或者导线与地之间发生短路，通常是由于设备或导线的绝缘损坏或者接地电阻过小导致。
三、三相短路的影响三相短路会产生巨大的电流和短暂的过电压，对电力系统和设备产生以下影响：1.电网稳定性下降：三相短路会导致电网电压下降，甚至引发电网不稳定，造成电力系统的不正常运行。
2.设备损坏：三相短路会导致电流瞬时增大，设备无法承受过大的电流而损坏，需要进行维修或更换。
3.火灾风险：由于三相短路会引发高温和火花，容易引发火灾，给人身财产安全带来威胁。
4.生产中断：三相短路会导致供电中断，影响到正常的生产和生活用电。
四、三相短路的预防为了避免三相短路的发生1.加强设备维护：定期对电力系统中的设备进行检测和维护，确保设备的绝缘性和操作性正常。
2.严格操作规程：制定严格的操作规程，规定操作人员的操作要求，避免因为操作失误导致设备的三相短路。
3.提高设备的绝缘性能：对设备进行绝缘处理，提高设备的绝缘性能，防止绝缘损坏导致的三相短路。
4.安装短路保护装置：在电力系统中安装短路保护装置，一旦发生短路，能够及时切断电源，减少对设备的损坏和防止火灾的发生。
综上所述，三相短路是电力系统中常见的故障之一，它会对电力系统和设备产生严重影响，甚至威胁到生产和生活的正常进行。
电力系统三相短路分析
电力系统三相短路分析电力系统短路是指电力系统中正常工作状态下的导体相互接触或与大地接触，导致电流过大而瞬间形成一个低阻值的回路，称为短路。
短路可能导致电力系统设备受损、事故发生甚至引发火灾等严重后果，因此对电力系统进行短路分析显得尤为重要。
电力系统短路分析的主要目的是确定短路电流大小及其分布情况，以便确定保护装置的设置参数和电气设备的选型设计。
在进行短路分析时需要考虑各种电力设备的参数、电力系统的拓扑结构以及电力系统的操作方式等因素。
电力系统短路分析可以分为对发电机、变压器、线路和负荷等不同组件进行短路分析。
首先对发电机进行短路分析，需要考虑其内部参数以及与系统的连接方式。
通常将发电机模型化为两个序列，即正序和负序。
正序各个参数均与实际相同，而负序则将相序改为逆序。
通过正序和负序的计算，可以得出发电机的短路电流。
接下来进行变压器的短路分析，变压器的短路分析主要是通过计算其短路阻抗，从而得出短路电流。
变压器的短路阻抗一般分为正序、负序和零序三种模式。
根据变压器的接法和绕组的配置，可以计算出不同模式下的短路电流。
线路的短路分析主要是通过计算线路的电阻、电抗和电容等参数，以及线路的长度和材料来得出短路电流。
线路的短路电流可以通过正序和零序计算得出。
负荷的短路分析一般较为简单，只需根据负荷的类型和连接方式计算出其短路电流。
在进行电力系统短路分析时，有两个重要的指标需要考虑，即故障电流和短路持续时间。
故障电流是指发生短路时电流的最大值，它对于各种保护设备的选择和设置均有重要的影响。
短路持续时间是指短路时电流的持续时间，它对于保护设备的热稳定性和热分散性有一定要求。
对于电力系统短路分析，目前常用的方法有解析法和数值计算法两种。
解析法主要是通过解析电路方程组，利用复数计算方法来求解短路电流。
数值计算法则通过建立系统的数值模型，利用计算机软件进行电流计算。
目前较为常用的软件有DigSILENT、PSS/E等。
总结起来，电力系统短路分析是对电力系统中各个组件进行短路计算，通过计算短路电流大小和分布情况，确定保护装置的设置参数和电力设备的选型设计。
电力系统稳态分析7 电力系统故障的基本知识
其中：
Im
Um
(RR)22(LL)2
tg1(LL)
RR
整理课件
（2）三相短路过程中电流分析
uaU msi nt ()
ia=？ f ( 3 )
ubU msi nt (12 )0
ib=？
ucU msi nt (24 )0 ic=？
特征：对于无限大容量电源系统，发生短路过程中，由
于电源端口的电压和频率保持不变，因此，可忽略电源内
最大有效值即为短路整后理课第件一个周期内的电流有效值
将I短t公 路式T 1 冲代tt 击入T T//2 2 电，i2 d 流得tT 1tt T T//2 2(i交 + i直 )2d t=I m / 22 i直 2 I i m 短p 路电I 流m / 最2 大2 i 直 2 ( t 0 .0 1 s )I m /2 2 i i m p I m 2
也是，冲击电流产生 的条件！
短路前空载
由于X>>R，故 k 900 , 得： 00或 1800
意味着：此时电压过零。
整理课件
③ 短路冲击电流发生的时间点：
ia
短路前空载
全电流
t
电压过零点
短路后半个周
整理课件
期：T/2
④ 短路冲击电流的数学描述：
全电流表达式：
iaImsi nt (k)
t
[Imsi n ()Imsi n (k)e ]Ta （ t0）
1）发电机低压母线短路 Kimp 1.9 2）发电厂高压母线后短路 Kimp1.85 3）其他地点短路： Kimp1.80
短路冲击电流的作用：检验设备动稳定性 整理课件
IV 短路电流的最大有效值
ia
短路前空载
电力系统分析第7章习题答案
第七章 思考题及习题答案7-1 电力系统短路的分类、危害及短路计算的目的是什么？答：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：短路电流很大，并会电气设备使发热急剧增加，导致设备因过热而损坏；导体产生很大的电动力，有可能引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短路时系统电压大幅度下降，会影响电气设备的正常工作；发生不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡磁通会对邻近的通信系统造成干扰；短路情况严重时，会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性。
短路计算目的有：设计和选择合理的发电厂、变电所及电力系统的电气主接线；选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备及载流导体；合理配置各种继电保护和自动装置并正确地整定其参数；分析和计算在短路情况下电力系统的稳定问题。
7-2 无限大功率电源的含义是什么？由无限大电源供电的系统三相短路时，短路电流包括几种分量？有什么特点？答：无限大功率电源是指其容量为无限大、内阻抗为零的电源。
由无限大功率电源供电的系统三相短路时，短路电流包括周期分量和非周期分量。
其特点是在外电路发生短路时，电源电压基本上保持恒定，因此周期分量不随时间而变化。
7-3 什么叫短路冲击电流？它出现在短路后的哪一时刻？冲击系数的大小与什么有关？ 答：短路冲击电流是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值。
它出现在短路发生半个周期（0.01s ）时。
冲击系数与短路回路中电抗与电阻的相对大小有关。
7-4 什么是短路功率？在三相短路计算中，对某一短路点，短路功率的标幺值与短路电流的标幺值有何关系？答：短路功率等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）。
短路功率的标幺值与短路电流的标幺值相等。
7-5 什么是短路电流的最大有效值？与冲击系数有什么关系？答：短路电流的最大有效值是指短路后第一周的电流有效值。
它与冲击系数的关系为2)1(21−+=imp p imp K I I7-6 什么是电力系统三相短路的实用计算？分为几个方面的内容？答：电力系统三相短路的实用计算，主要是计算系统中含多台发电机、电源并非无限大功率电源供电时，三相短路电流周期分量的有效值。
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
第七章电力系统各元件的序参数和等值电路三相短路为对称短路，短路电流交流分量三相是对称的。
在对称三相系统中，三相阻抗相同，三相电压和电流的有效值相等。
因此对于对称三相系统三相短路的根系与计算，可只分析和计算其中一相。
单相接地短路、两相短路、两相接地端里，以及单相断线和两相断线均为不对称故障。
当电力系统发生部队称故障时，三相阻抗不同，三相电压和电流的有效值不等，相与相间的相位差也不相等。
对于这样的不对部称三相系统就不能只分析其中一相，通常是用对称分量发，将一组不对称三相系统分解为正序、负序、零序三组对称的三相系统，来分析不对称故障问题。
再次分析中必须先求出系统各元件的正序、负序、零序参数。
本书前面所涉及的实际上都是正序参数，因为正常运行和三相短路时只有正序分量，额没有负序和零序分量。
本章中将主要讨论电力系统各元件的负序和零序参数。
第一节对称分量法在不对称短路计算中的应用一．对称分量法对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序、零序三组对称的三相量。
设、、为不对称三相系统的三相电流向量，可以按下列关系分解出三相对称堆成三相系统的电流向量（其他三相系统的电磁两也可）。
（7-1）式（7-1）中的a为表示相量相位关系的运算符号:a=,a2=，a3=1,且1+a+a2=0.其中，、、为一组正序系统三相电流向量，、、为一组负序系统三相电流向量，、、为一组零序系统三相电流相量。
解式（7-1）可得（7-2）由式（7-1）和式（7-2）可见，由一组不对称三相系统的三个向量可以分解出三组对称的正序、负序、零序三相系统的相量;反之由三组对称的正序、负序、零序三相系统的相量也可合成一组不对称三相系统的三个相量，这就是对称分量法，如图7-1所示。
正序分量：三个相量大小相等，相位互差120o，且与系统正常运行时的相序相同，如图7-1(a),正序分量为一平衡系统。
负序分量：三个相量大小相等，相位互差120，且与系统正常运行时的相序相反，如图7-1(b),正序分量也为一平衡系统。
电力系统的短路计算PPT课件
Z* Z/Zd (R jX)/Zd R* jX*
U* U/Ud I* I /Id
(7-2)
S* S/Sd (P jQ)/Sd P* jQ*
式中，下标注“*”者为标幺值；下标注“d”者为基准 值，无下标者为有名值。
11
二、基准值的选择
在电力系统计算中，主要涉及对称三相电路，计 算时习惯上采用线电压、线电流、三相功率和一相等 值阻抗，这四个物理量应服从功率方程式和电路的欧 姆定律。
的电阻和导纳，即各元件均用纯电抗表示，并认为系 统中各发电机的电势同相位，从而避免了复数的运算； III. 系统除不对称故障处出现局部不对称外，其余部分是 三相对称的。
8
第二节 标幺制
❖一、标幺值 ❖二、基准值的选择 ❖三、不同基准值的标幺值间的换算 ❖四、)*
Uk%UN2 100 SN
Sd Ud2
(7-10)
17
电力系统中常采用电抗器以限制短路电流。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%
如选定各量的基准值满足下列关系 ：
Sd
3U
d
Id
(7-4)
U d 3 Z d I d
将式(7-3)与(7-4)相除后得：
S* U*
U *I* Z*I*
(7-5)
式(7-5)表明，在标幺制中，三相电路计算公式与单相电
路的计算公式完全相同。
12
工程计算中，通常选定功率基准值Sd和电压基准值Ud， 这时，电流和阻抗的基准值分别为：
为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定 性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械 稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；
为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要 的数据；
(电力行业)电力系统三相短路的实用计算
第七章电力系统三相短路的实用计算内容要点电力系统故障计算。
可分为实用计算的“手算”和计算机算法。
大型电力系统的故障计算，一般均是采用计算机算法进行计算。
在现场实用中，以及大学本、专科学生的教学中，常采用实用的计算方法—‘手算’(通过“手算“的教学，可以加深学生对物理概念的理解)。
例题1：如图7一1所示的输电系统，当k点发生三相短路，作标么值表示的等值电路并计算三相短路电流。
各元件参数已标于图中。
图7一1系统接线图解：取基准容量Sn=100MV A,基准电压Un=Uav(即各电压级的基准电压用平均额定电压表示)。
则各元件的参数计算如下，等值电路如图7一2所示图7-2 等值电路例题7-2：已知某发电机短路前在额定条件下运行，额定电流 3.45N KA I =,NCOS ϕ=0.8、dX ''=0.125。
试求突然在机端发生三相短路时的起始超瞬态电流''I 和冲击电流有名值。
(取 1.8=i m pK)解：因为，发电机短路前是额定运行状态，取101.10U =∠︒习题：1、电力系统短路故障计算时，等值电路的参数是采用近似计算，做了哪些简化?2、电力系统短路故障的分类、危害、以及短路计算的目的是什么?3、无限大容量电源的含义是什么?由这样电源供电的系统，三相短路时，短路电流包含几种分量?有什么特点?4、何谓起始超瞬态电流(I")?计算步骤如何?在近似计算中，又做了哪些简化假设?k的大小与5、冲击电流指的是什么?它出现的条件和时刻如何?冲击系数imp什么有关？i时，什么样的情况应该将异步电动机(综合负菏)作为电源6、在计算1"和imp看待?如何计算?7、什么是短路功率(短路容量)?如何计算?什么叫短路电流最大有效值?如何计算?8、网络变换和化简主要有哪些方法?转移电抗和电流分布系数指的是什么?他们之间有何关系?9.运算由线是在什么条件下制作的?如何制作?10.应用运算曲线法计算短路电流周期分量的主要步骤如何?11、供电系统如图所示，各元件参数如下:线路L, 50km,Ω;变压X1=0.4kmS=10MV A, %k u=10.5. T K= 110/11。
电力系统三相短路
三相短路是一种严重的故障，其 特点是短路电流大、短路点电压 为零、短路点附
01
02
03
设备损坏
大电流通过设备时会产生 高温，可能烧毁电气设备， 甚至引发火灾。
系统稳定性受影响
短路会导致系统电压降低， 影响整个电力系统的稳定 运行。
停电影响
短路可能导致大面积停电， 给人们的生产和生活带来 不便。
电力系统三相短路
目 录
• 电力系统三相短路概述 • 电力系统三相短路的物理过程 • 电力系统三相短路的计算与分析 • 电力系统三相短路的保护与控制 • 电力系统三相短路的预防与应对措施
01 电力系统三相短路概述
定义与特点
定义
三相短路是指电力系统正常运行 时，由于某种原因导致三相电源 的正极和负极直接接触，形成电 流回路。
04 电力系统三相短路的保护 与控制
短路保护的原理与分类
短路保护的基本原理
短路保护装置通过检测电流的大小和变化，判断电力系统是否发生短路故障， 并在必要时切断故障电路，以防止短路引起的设备损坏和系统稳定性问题。
短路保护的分类
根据保护装置的动作原理，短路保护可以分为电流保护、电压保护、距离保护 和差动保护等类型。不同类型的保护装置具有不同的动作特性和适用场景。
数字仿真法
利用电力系统仿真软件，模拟系统在短路故 障下的运行状态，得到短路电流。
短路功率的计算与分析
短路功率计算
根据系统阻抗和短路电流计算短路功 率。
短路功率分析
分析短路功率对电力系统稳定性的影 响，以及可能造成的设备损坏。
短路功率限制
通过技术手段和保护装置限制短路功 率，以减小对系统的冲击。
短路功率的利用
短路电流的衰减过程持续时间较 长，通常在几分钟到几十分钟之
电力系统三相短路的暂态过程
x
xq
iq
if
id
x ad
f
d
q
x f xad xad d f x xf x f xad
id
一、暂态电势和暂态电抗（续1）
定义
xad xad Eq f f f xf x f
暂态电势
x xd
x f xad x f xad
Q轴阻尼
定子绕组
定子三 相短路
直流自由 电流 iQa
转子Q轴
基频交流
iq
定子直流和 倍频电流
阻尼绕组 基频交流
iQ
2.2 同步电机空载下三相短路过程
二、短路电流基频交流分量的初始和稳态有效值
（一）稳态值
短路到稳态后，恒定的励磁电流if│0│产生的主磁通在定 子三相绕组感应空载电势（或称为励磁电动势）Eq│0│。 电枢反应去磁效应，电枢反应磁通Φad的路径为主磁路。 交链定子绕组的还有漏磁通Φσ。
2.2 同步电机空载下三相短路过程
5. 对应ψi的三相短路电流
三相对称基频交流分量 ia , 源自b , ic 直流分量 iaa , iba , ica
i
ia
三相直流电流可合成一个空间静止的磁动势，直轴与 交轴的磁阻是不相同的，静止磁动势所遇到的磁阻是以倍 频周期性变化的。直流电流的大小不是恒定的，而是按倍 频波动。可理解为定子三相中除了大小不变的 直流分量 外，还有一个倍频交流分量。
经励磁绕组抵制后的电枢反应磁通 ad
ad 0 ad f
2.2 同步电机空载下三相短路过程
1 1 ad 1 1 Rad R f ad f
直轴暂态电枢反应电抗为
电力系统【第七章：电力系统三相短路的分析与计算】
电⼒系统【第七章：电⼒系统三相短路的分析与计算】⼀.电⼒系统故障概述 1.短路 短路是指电⼒系统正常运⾏情况下以外的相与相或相与地【或中性线】之间的故障连接。
2.对称短路与不对称短路 三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路。
其它⼏种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路，如下： 3.产⽣短路的主要原因是电⽓设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
4.系统中发⽣短路相当于改变了电⽹的结构，必然引起系统中功率分布的变化，⽽且发电机输出功率也相应发⽣变化。
5.为了减少短路对电⼒系统的危害，可以采⽤限制短路电流的措施，在线路上装设电抗器。
但是最主要的措施是迅速将发⽣短路的部分与系统其它部分进⾏隔离，这样发电机就可以照常向直接供电的负荷和配电所的负荷供电。
6.电⼒系统的短路故障有时也称为横向故障，因为它是相对相【或相对地】的故障。
还有⼀种故障称为纵向故障，即断线故障，指的是⼀相或多相断线使系统运⾏在⾮全相运⾏的情况。
在电⼒系统中的不同地点【两处以上】同时发⽣不对称故障的情况，称为复杂故障。
⼆.⽆限⼤功率电源供电的系统三相短路电流分析 1.电源功率⽆限⼤时外电路发⽣短路（⼀种扰动）引起的功率改变对电源来说微不⾜道，因⽽电源的电压和频率对应于同步发电机的转速保持恒定。
2.⽆限⼤电源可以看做由多个有限功率电源并联⽽成的，因其内阻抗为零，电源电压保持恒定。
实际上，真正的⽆限⼤电源是不存在的，只能是⼀种相对概念往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对⼤⼩来判断电源是否作为⽆限⼤功率电源。
若供电电源的内阻抗⼩于短路回路总阻抗的10%时，则可认为供电电源为⽆限⼤功率电源。
在这种情况下，外电路发⽣短路对电源影响较⼩，可近似认为电源电压幅值和频率保持恒定。
3.当短路点突然发⽣三相短路时，这个电路即被分成两个独⽴的回路。
及有电源连接的回路和⽆电源连接的回路。
在有电源连接的回路中，其每相阻抗减⼩，对应的稳态电流必将增⼤。
电力系统三相短路的分析计算
电力系统三相短路的分析计算
三相短路是指电力系统中三相导体之间发生短路故障，通常是由于设
备故障或外部原因引起的。
三相短路可能引起电流突然增大，电流过大很
容易导致设备的损坏或损坏。
因此，对三相短路进行及时的分析和计算非
常重要。
三相短路的分析计算主要包括以下几个方面：
1.短路电流计算：根据电力系统的拓扑结构和设备参数，通过计算和
仿真得到短路电流。
这是确定系统中短路故障的重要步骤，可以帮助工程
师了解系统中电流的大小和方向。
2.短路电流传播计算：根据系统中设备的参数，计算短路电流在系统
中的传播路径和传播过程。
这可以帮助工程师确定短路故障的类型和位置，以及各个设备受到的短路电流大小。
3.设备保护装置设定计算：根据短路电流的计算结果，确定设备保护
装置的动作时间和动作电流。
这可以帮助工程师对电力系统的保护装置进
行设置和校验，确保系统中的设备在短路故障发生时能够及时动作，保护
设备的安全运行。
4.短路电流对设备的影响计算：根据短路电流的计算结果，分析短路
故障对系统中设备的影响。
这可以帮助工程师评估设备的稳定性和可靠性，确保设备能够在短路故障发生时正常运行。
总之，电力系统三相短路的分析计算是电力系统工程中的重要任务之一、通过对短路电流的计算和分析，可以帮助工程师了解系统中的故障状态，确定短路故障的类型和位置，并对设备的保护装置进行设置和校验，
以确保系统的安全运行。
7 电力系统三相短路分析
当计及电阻影响时，则可改用下式计算：
I*k
（7-16）
图7-4（a）所示系统中任意一点 M 的残余电压U*M 为
U*M I*k (R*M jX *M )
（7-17）
第七章 电力系统三相短路的分析计算
它超前于电流的相位角为
M tg 1
第七章 电力系统三相短路的分析计算
短路的危害： 短路电流的热效应会使设备发热急剧增加，可能导致设 备过热而损坏甚至烧毁；
短路电流产生很大的电动力，可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏；
短路时系统电压大幅度下降，严重影响电气设备的正常 工作；
严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列，
iimp 1.84I p
周期内短路全电流瞬时值的方均根值，即
1 1 2 It ia dt (i pt inpt ) 2 dt T tT T tT
2 2
tT 2
tT 2
第七章 电力系统三相短路的分析计算
为简化It的计算，可假定在计算所取的一个周期内周期 分量电流有效值恒定。非周期分量电流的数值在该周期内恒 定不变且等于该周期中点瞬时值，故
解：取SB=100MVA , UB=Uav，则
* x1 0.105
100 0.525 20
100 2.19 3.2
* x 2 0.4 10 / Z d 0.4 10
100 0.292 2 37
* * x3 x 4 0.07
E* 1
第七章 电力系统三相短路的分析计算
较各种不同方案的接线图，确定是否需要采用限制短路电 流的措施等；
进行短路电流计算的目的： 选择和校验各种电气设备 合理配臵继电保护和自动装臵 选择合理的电气接线图
电力系统三相短路的分析与计算
电力系统三相短路的分析与计算电力系统三相短路是指电力系统中发生的由于过大的电流流过电气设备、电缆、电缆接头、电线路等导体元件而引起的电气故障。
三相短路是一种严重的故障，可能导致设备损坏、事故发生甚至火灾爆炸。
因此，对电力系统三相短路进行准确分析和计算是非常重要的。
首先，我们来看一下三相短路的类型。
三相短路可以分为对称短路和不对称短路两种情况。
对称短路是指三相短路电流大小相等，相位相同的短路；不对称短路是指三相短路电流大小不等，相位差大于120度的短路。
接下来，我们介绍一下三相短路的分析方法。
三相短路的分析可以采用阻抗法、复数法和对称分量法等方法进行。
其中，阻抗法是最常用的一种方法。
阻抗法的基本原理是利用设备和导线的等效阻抗来分析三相短路。
首先，需要测量或查表得到电源电压、设备电流和电源电阻的值。
然后，根据欧姆定律和基尔霍夫定律，利用等效电路模型计算电路中电流和电压的数值。
最后，通过计算得到的电压和电流值，可以得出电力系统中设备的功率损耗、电流大小等信息。
接下来，我们来看一下三相短路计算的具体步骤。
首先，需要收集电力系统的相关信息，包括电源电压、设备电流、电源电阻等。
然后，根据短路的类型选择相应的计算方法。
对于对称短路，可以使用复数法进行计算；对于不对称短路，可以使用对称分量法进行计算。
在计算中，可以采用手动计算或使用专业软件进行模拟计算。
最后，根据计算结果对电力系统的安全性进行评估，并采取相应的措施进行处理。
三相短路的分析和计算是一项复杂的工作，需要对电力系统和相关理论有较深入的了解。
在实际工作中，应该高度重视电力系统的安全问题，采取相应的预防措施和应急措施，保障电力系统的正常运行和人员的安全。
同时，还需要不断学习和更新电力系统的相关知识，提高自身的技术水平。
总结起来，电力系统三相短路的分析与计算是一项重要的工作，需要掌握相应的理论和方法。
只有进行准确的分析和计算，才能及时发现电力系统中的故障，保障电力系统的安全和可靠运行。
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，保障电力系统的安全运行。
本文档将介绍三相短路的基本概念和计算方法，并给出一个实际的计算示例。
三相短路计算的基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，可能会达到很高的数值。
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。
实际计算示例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，保障电力系统的安全运行。
本文档介绍了三相短路计算的基本概念和计算方法，并给出了一个实际的计算示例。
希望这些内容对理解和应用三相短路计算有所帮助。
电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类
电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类电力系统中，三相短路是指电力系统中三相导线之间发生短路现象，导致电力系统中产生大电流甚至爆炸的一种故障。
三相短路的分析与计算是电力系统运行和维护中非常重要的一项工作，可以帮助电力系统工程师及时发现并解决问题，确保电力系统的安全可靠运行。
三相短路的分析与计算主要包括以下几个方面：1.短路电流计算：短路电流是指在电力系统中出现短路时的电流大小。
短路电流的计算是分析短路故障的重要步骤，可以通过进行电力系统拓扑分析和电源参数测量等方法来得到准确的短路电流数值。
2.短路电压计算：电力系统中的短路电压是指在短路故障发生时，短路点之间的电压差。
短路电压的计算可以通过短路电流和系统的阻抗参数来得到，可以帮助判断短路故障的严重程度。
3.短路过程分析：短路过程分析是指对电力系统中短路故障的发展过程进行详细的分析，包括短路产生的原因、短路发展的路径等。
通过对短路过程的分析，可以帮助电力系统工程师找到故障点并及时解决。
4.短路保护设备设计：为了保护电力系统免受短路故障的影响，需要设计合理的短路保护设备。
短路保护设备设计包括选择合适的短路保护器件和设置合理的保护动作参数等。
三相短路可以分为以下几类：1.对地短路：对地短路是指系统其中一相或多相导线与大地之间发生短路。
对地短路会导致系统中出现过电压和过电流现象，严重时会引发设备损坏甚至火灾。
2.对相短路：对相短路是指发电系统的两个相之间产生短路。
对相短路会导致系统中产生高热现象，增加设备负荷，严重时会引发系统的瘫痪。
3.三相短路：三相短路是指系统的三个相之间全部发生短路。
三相短路会导致系统中产生非常高的短路电流，严重时会导致设备损坏和系统宕机。
总之，三相短路的分析与计算是电力系统安全运行的重要环节，通过详细的分析和计算，可以及时发现短路故障并采取相应的措施，确保电力系统的安全可靠运行。
电力系统三相短路的分析与计算
❖ 若果在电动机端点发生短路，起反馈的短路 电流初始值就等于启动电流标幺值。
整理课件
电弧电阻
❖一般设短路处为直接短路，zf Rf 0 。 实际上短路处有电弧，电弧主要消 耗有功功率，其等值电阻 R f 与电弧 的长度成比例。
❖ 短路的类型：
三相短路、两相短路、单相短路、两相短路接 地。单相短路接地最多
分对称故障和非对称故障
整理课件
整理课件
❖ 单相短路接地 占大多数。
❖ 三相短路时三 相回路依旧是 对称的，故称 为对称短路；
❖ 其他几种短路 均为三相回路 不对称，故称 为不对称短路。
产生短路的原因
❖ 自然界的破坏：
雷击、空气污染、鸟兽跨接、大风、覆冰
❖ 人为的破坏：
带负荷拉刀闸、带地线送电， 施工挖沟伤电缆， 放风筝
❖ 设备自身问题：
绝缘材料的自然老化， 设计、安装及维护不良
整理课件
三、短路对电力系统的危害
❖ 对设备的危害
短路点的电弧烧坏电气设备，甚至引起爆炸 短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应
电压，变压器变比取电网平均电压比
整理课件
一、计算的条件和近似-综合负荷
❖ 综合负荷对短路电流的影响很难准确计及； ❖ 粗略处理：无论是短路前还是短路后，都忽
略不计，但对于计算远离短路点的支路负荷 有较大影响。 ❖ 精确计算：用恒定阻抗来表示，这个阻抗用 故障前的潮流计算结果求得。
整理课件
一、计算的条件和近似-短路点附近电动机
❖ 对于暂时性故障，系统就因此恢复正常运行，如果是永 久性故障，断路器合上后短路仍存在，则必须再次断开 断路器。
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短路后——两个独立的回路
有源回路：
短路的全电流:
di Ri L E m sin( t ) dt
t / Ta
i i P iaP I Pm sin( t ) Ce
i P I Pm sin( t ) 变化规律：
其中
I Pm Em R 2 (L) 2
T a=0
X/R Ta kim 14 0.045 1.799
kim
30 0.064 1.855
2
实际计算时：
1
短路点 发电机母线 发电厂高压侧母线 其它地点
kim 1.9 1.85 1.8
30
X/R
7.2.3 短路电流的有效值:
1 It T
以时刻t为中心的一个周期 内瞬时电流的均方根值
第七章 电力系统三相短路的分析计算
短路的一般概念 恒定电势源电路的三相短路 同步电机的三相短路的暂态过程 同步电机三相短路电流计算 电力系统三相短路的实用计算
7.1
短路的一般概念
所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或 相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路 的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间 或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其 绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生 了短路故障。 对称短路；不对称短路。
7.1.5 短路计算方法：
三相短路时系统三相参数仍然是对称的，可以采用 对称电路的分析计算方法。 不对称短路时，系统在短路发生处三相参数不再对 称，所以要采用对称分量法将这种不对称转化为对 称以后，再归结为对称短路的计算。
7.2 恒定电势源电路的三相短路
7.2.1三相短路的暂态过程
短路前电路处于稳态，每相 （a相）的电阻和电感分别为：
Z
i
ia p
i2
转子电流
i
f[0]
ifa
if
为维持励磁 绕组的磁链 不变，T d
为维持定子 绕组磁链不 变，Ta
定子和转子电流的相互关系示意图
w
为维持励磁绕组磁链 守恒而感应出的
为维持定子绕组磁链 守恒而感应出的
7.3.3 同步发电机的暂态电势和暂态电抗
暂态电势和暂态电抗的由来：
7.3.2 无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析
稳态运行：
转子：Vf、if 恒定，对应磁通 F
②
①
f :与励磁绕组匝链， 称为励磁绕组漏磁链。
fd :与定子绕组匝链，称为同步发电机的工作磁链（或空载磁链）
在定子绕组中感应产生空载电势
Eq
基频电流 i
在气隙中形成一个大小不变、以同步速随转子旋转的旋转磁场
定子绕组中的脉动直流对转子绕组的影响
转子旋转将切割定子绕组中的脉动直流形成的 在空间静止不动的磁场，并感应产生一同步频率的交 流电流 i f
i f 在转子中产生同步频率的脉振磁场
① ②
与转子旋转方向相同 的正转磁场相对于定 子绕组以两倍同步速 旋转，它与 i2 产生的 磁场相对应。
与转子旋转方向相反的 反转磁场与定子绕组相 对静止，它与 i ap 产生 的磁场相对应
经受住工作电压
补充例题 K点发生三相短路时，6.3kV母线电压保持 不变，设计要求冲击电流不得超过20kA,试 确定平行敷设的电缆数。
X R 0.693 X L 0.104 RL 0.463
i m kim I pm k im
Em 20 Z
Em Z kim 20
链不变，都将出现若干新的磁链和电流分量。这些 磁链和电流分量的产生和变化形成从一种稳定运行 状态过渡到另一种稳定运行状态的过渡过程，即暂 态过程。
暂态过程分析
短路时，定子绕组产生基频电流增量
i
1、转子绕组：
i 对应的电枢反应磁链增大
减小励磁绕组原有的磁链 磁链守恒 增大励磁电流 i f 以抵消电枢反应磁链的作用
用于校验某些电气设备的断流能力或耐力强度。 Kim=1.9 Iim=1.62Ip Kim=1.8 Iim=1.51Ip
7.2.4 短路容量
短路电流有效值同短路处的正常工作电压的乘积
S t 3Vav I t
标么值
It S t I t 3VB I B I B 3Vav I t
短路容量主要用来校验开关的切断能力： 切断短路电流；
当电路的参数已知时，短路电流周期分量的
幅值是一定的，而短路电流的非周期分量则按指数
规律单调衰减，因此，非周期电流的初值越大，暂
态过程中短路全电流的最大瞬时值就越大。
非周期电流有最大初值的条件: 相量差 Im IPm 有最大可能值，且 在t=0时与时间轴平行： 短路前一瞬间电路为空载，Im=0 由于 90（wL>>R)， 则短路瞬间电势源过零值(=0) 非周期电流的最大初值
相量图
在静 、I 和I 旋转相量 E Pm m m 止的时间轴t上的投影分别 代表电源电势、短路前电 流和短路后周期电流的瞬 时值。
周期分量的幅值一定； 非周期电流初值的大小同 短路发生的时刻有关； 何时非周期分量初值最大？
7.2.2 短路冲击电流:
短路电流最大可能的瞬时值
用来校验电气设备的电动力稳定度
t / Ta
C？
C由初始条件决定
I m sin( ) I Pm sin( ) C
C iaP0 I m sin( ) I Pm sin( )
短路前瞬间电流 i[ 0 ]
i p 0 短路后周期分量初始值
i I Pm sin( t ) [ I m sin( ) I Pm sin( )]e t / Ta
t T / 2 t T / 2
1 2 it dt T
t T / 2 t T / 2
(i pt i apt ) dt
2
假定在t为中心的一个周期内非周期分量恒 定不变，周期分量幅值不变并用有效值表示
I apt iapt
I pt
I pmt 2
2 2 I t I pt I apt
7.1.3 短路的危害
1、短路电流大，造成设备过热、机械应力
使导体变形等；
2、系统电压大幅降低；
3、发电机失步，造成稳定问题；
7.1.4 计算短路电流的目的
短路电流计算是解决一系列电力技术问题所不 可缺少的基本计算。在发电厂、变电所及整个电力 系统的设计、运行中均以短路计算结果作为依据。 即短路电流计算结果是选择电气设备（断路器、互 感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；是电力系统 继电保护设计和整定的基础；是比较和选择发电厂 和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定 限制短路电流的措施。
电抗器的电抗
X L 0.104 RL 0.463
7.3
同步电机三相短路的暂态过程
7.3.1 突然短路暂态过程的特点
同步发电机对称稳态运行时，电枢磁势的大小不随 时间而变化，在空间以同步速度旋转，它同转子没有相 对运动，因此不会在转子绕组中感应电流。突然短路时， 定子电流在数值上发生急剧变化，电枢反应磁通也随着 变化，并在转子绕组中感应电流，这种电流又反过来影 响定子电流的变化。这种定子和转子绕组电流的互相影 响使暂态过程变得非常复杂，这就是突然短路暂态过程 的特点。
关于自由电流的衰减
将随 i f以定子绕组短接时励磁绕 短路过程中， i 组的时间常数 按指数规律衰减到零。 Td
i f 将随（ i ap＋ i2）以励磁绕组短接时定子绕组的 时间常数 Ta 按指数规律衰减到零。
同步电机三相短路的物理分析
强制分量
自由分量
定子电流
i
[0]
i 短路
周期分量 (强制分量）：与外加电源电势有相同的
自由分量（非周期分量）：外加电源无关，按指 t 数规律衰减的直流 iaP Ce pt Ce Ta C：非周期分量电流的初始值 iaP0
短路的全电流
i i P iaP I Pm sin( t ) Ce
短路瞬间（t=0）前后电流相等：
① ②
:与定子绕组匝链的磁 链称为定子绕组的漏磁链
与转子绕组匝链的那部分磁链 aq 称为电枢反应磁链: ad 、
同步发电机机端突然三相短路时的暂态过程
由于外接阻抗减小，定子绕组电流将增大，相 应的电枢反应磁链也将增大，原来稳定状态下电机 内部的电磁平衡关系遭到破坏。但在突变瞬间，为
遵守磁链守恒定律，电机中各绕组为保持自身的磁
iaP 0 I Pm
将非周期电流最大值条件： Im=0， =0，90 带入短路全电流公式（6－7）
i I Pm sin( t ) [ I m sin( ) I Pm sin( )]e t / Ta
i I Pm cos t I Pm e
短路发生时，机端电压，空载电势都要变化，因此 求短路电流（定子电流）非常困难。
基于此，希望能够找到一个短路瞬间不突变的电势， 先根据正常运行条件求得其值，再根据短路后该电势不 能突变的特性，来求取短路电流。 引入暂态电势的概念。
Z 0.7972 0.4632 0.922
n条并行电缆的电抗
Z n
允许敷设 的电缆数
Z 0.292
Z 0.922 n 3.16 0.292 Z
补充例题 K点发生三相短路时，6.3kV母线电压保持 不变，设计要求冲击电流不得超过20kA,平 行敷设的电缆数为2，试确定
影响到定子绕组
工作磁链 fd 和相应的空载电势 E q 增大
2、定子绕组
工作磁链 fd 和相应的空载电势 E q 增大