第八章 简单电力系统短路电流计算
电网短路电流计算
电网短路电流计算1.短路电流的定义和基本原理：短路电流是电力系统中电流的最大值，通常发生在电网出现故障时。
故障时，电流会沿着故障点附近低阻抗路径流动，形成短路电流。
短路电流的大小取决于电源的最大输出功率、电网的电压和阻抗。
2.发电机短路电流计算方法：发电机并网接入电网时，短路电流的计算方法如下：2.1基础参数的获取：首先，需要获取发电机和电网的基础参数，包括发电机的额定功率（MVA）、额定电压（kV）、短路阻抗（pu）以及电网的短路容量（MVA）等。
2.2短路阻抗的确定：根据发电机的类型和连接方式，可以通过实验或者参考标准，确定发电机的短路阻抗。
短路阻抗通常以百分比（pu）的形式给出。
2.3短路电流计算方法：根据公式 I = U / Z ，其中I为短路电流（kA），U为发电机的电压（kV），Z为短路阻抗（pu），可以计算出短路电流的大小。
2.4确定故障位置：根据实际情况，需要确定故障发生的位置。
故障可以发生在发电机附近的高压侧，也可以发生在电网的其他位置。
2.5短路电流的限制：根据电网的规范和安全要求，需要对短路电流进行限制。
通常通过设置保护装置或者选择合适的发电机容量来限制短路电流。
3.短路电流计算的影响因素：短路电流的大小受到多种因素的影响，包括发电机容量、电网电压、短路阻抗、电缆长度等。
调整这些参数可以对短路电流进行控制和限制。
4.短路电流计算的用途：短路电流计算有助于电力系统的设计和保护设置。
它可以帮助工程师评估电网的稳定性、选择合适的保护装置、确定故障位置和排除电力系统中的潜在问题。
总结：电网短路电流计算是电力系统设计和保护设置中重要的一部分。
通过计算短路电流，可以评估电力系统的稳定性和安全性，为工程师提供有关电网故障的关键信息。
在发电机并网的情况下，短路电流的计算需要考虑发电机和电网的基本参数、短路阻抗的确定以及故障位置的确定等因素。
同时，通过合理调整这些参数，可以对短路电流进行控制和限制，以确保电力系统的正常运行。
短路电流的计算
短路电流的计算短路电流的计算（⼀）近端短路和远端短路当我考基础时看到短路电流这个词的时候，我有⼀种很莫名其妙的感觉，不是因为电流两个字，⽽是因为短路两个字。
在我的印象中，短路肯定会产⽣⾮常⼤⾮常⼤的电流，可是到底有多⼤呢？我感觉要求⼯作电流那是很简单的事情，但是要求短路的电流，那就⽆从下⼿了。
所以我就想到这样⼀件事情，我上初中的时候喜欢⽤铜丝短路⼲电池的两端。
我想，⼲电池的电压是1.5v，短路的时候电阻是接近于0，如果根据欧姆定律，那么将产⽣⾮常⼤⾮常⼤的电流，根据P=I*I*R在这根线上会产⽣⾮常⾮常⼤的功率，发出⾮常⾮常⼤的热量，可是为什么我的双⼿还能捏住电池呢？难道是欧姆定律出错了？后来到了中专上了电⼦线路的课，我才知道我那么计算是错误的，因为我把电池看成是既没有内阻，⽽且还恒压的电源了，可是它不是。
看来不是欧姆定律出错了，⽽是我井底观天了。
照这么说，短路电流还是能⽤欧姆定律来求的，的确是这样。
⽽欧姆定律应该是最简单不过的了，电流=电压/电阻，I=U/R，于是我们就从这个公式开始短路电流之旅。
为了简单的理解短路电流，我们不妨先从⼀个最最简单的电路开始，在这个图中，有⼀个电源（⽤红框表⽰），R1表⽰这个电源的内阻，当靠近电池的两端短路的时候，这个电池的端电压还能保持不变吗？当然不能，根据欧姆定律我们很容易得到⼀个结论，那就是这个电压⼤部分都降在内阻上了，电池对外的电压已经很低了。
那么短路电流也就不能再⽤电池的端电压除以短路电阻了。
我们再看这⼀个图，这个图中多了⼀个电阻R2，这个电阻表⽰的含义是除电源内阻外传输线路的电阻。
在加⼊传输线路电阻的时候，如果发⽣短路，这个电池的端电压还能保持不变吗？只能回答不知道，因为电池的端电压也就变成在R2电阻上的压降了，这要看R2的值和R1的值谁⼤谁⼩，如果R2的值还是很⼩，那么就和第⼀种短路差别不⼤，如果R2的值很⼤，那么对电池的端电压的变化影响会⾮常⼩。
我们假设R1=1欧，R2=3欧，理想电池的电压为4V。
电力系统短路电流计算
电力系统短路电流计算电力系统短路电流计算是电力系统设计和运行中非常重要的一项工作。
短路电流是指在系统发生故障时电流的最大值，通常由短路电流计算来确定。
短路电流的计算对于保护设备的选择、电路设计和系统运行状态的分析都具有重要意义。
短路电流计算主要分为对称分量法和非对称分量法两种方法。
下面将对这两种方法进行详细介绍。
1.对称分量法：对称分量法是一种传统的短路电流计算方法，它将三相电流分解为正序、负序和零序三个对称分量，然后再计算每个分量的短路电流。
对称分量法的计算步骤如下：a.首先需要确定系统的短路电流初始值。
可以通过测量系统的各个节点电压和电流来获得。
一般来说，短路电流初始值取系统额定电流的2-3倍。
b.将系统的正常运行条件下的三相电流表示为复数形式：iA,iB和iC。
c.计算三相电流的正序分量：I1=(iA+α^2*iB+α*iC)/3，其中α=e^(j2π/3)，j为虚数单位。
d.计算三相电流的负序分量：I2=(iA+α*iB+α^2*iC)/3e.计算三相电流的零序分量：I0=(iA+iB+iC)/3f.计算每个分量的短路电流。
可以使用短路电流公式和阻抗矩阵来计算。
例如，正序分量的短路电流I1'=Z1*I1，其中Z1为正序阻抗。
g.将三个分量的短路电流叠加得到总的短路电流。
2.非对称分量法：非对称分量法是一种更加准确的短路电流计算方法，它考虑了系统故障时的非对称特性，可以更好地反映系统的短路电流分布。
非对称分量法的计算步骤如下：a.获取系统正常运行条件下的三相电流。
b. 将三相电流转换为abc坐标系下的矢量形式。
c.计算叠加故障电流矢量。
d. 将叠加故障电流矢量转换为dq0坐标系的正序、负序和零序分量。
e.根据正、负、零序分量计算短路电流。
非对称分量法相比于对称分量法更加准确，但在计算过程中需要考虑更多的参数和细节，计算复杂度较高。
需要注意的是，短路电流计算是在假设系统中所有设备均采用理想的电气参数的情况下进行的。
电力系统的短路电流的计算
3.4 电力系统三相短路的实用计算
在工程实际问题中，多数情况下只需计算短路瞬间的短路电流基波交流分量 的起始值。
基波交流分量的起始值的计算方法：将各同步发电机用其暂态电动势（或次暂态 电动势）和暂态电抗（或次暂态电抗）作为等值电势和电抗，短路点作为零电位， 然后将网络作为稳态交流电路进行计算。
短路冲击电流和最大有效值电流
短路电流的最大有效值：在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值
It，是以时刻t为中心的一个周期T内瞬时电流的方均根值。其表达式为：
IM
( I pm /
2)2
i2
t ( t 0.01s )
0.707I pm 1 2( K M 1)2
当KM＝1.8时，IM＝1.075Ipm； 当KM＝1.9时，IM＝1.145Ipm；
当转子旋转时，磁通切割定子导体而在其中感应电势。磁通首先切割A相导体，当转子转过120 度及240度，磁通再一次切割B相导体和C相导体。因此，A 相感应电势超前B相120度，
B相超前C相120度。
3.3 同步发电机突然三相短路的物理过程
同步发电机空载时突然三相短路的物理过程
电枢反应：同步电机在空载时，定子电流为零，气隙中仅存在着转子磁势。负载后， 除转子磁势外，定子三相电流也产生电枢磁势。同步电机在负载时，随着电枢磁势 的产生，使气隙中的磁势从空载时的磁势改变为负载时的合成磁势。因此，电枢磁 势的存在，将使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象称之为电枢反应。
短路电流的计算方法
短路电流的计算方法短路电流是指电路中发生短路故障时的电流值。
短路故障指电路中两个或多个电气元件之间的绝缘失效或直接发生短路连接。
短路电流的计算方法需要考虑电源电压、电路阻抗、短路位置等因素。
下面将详细介绍短路电流的计算方法。
1.短路电流基本概念短路电流是指从电源到发生短路故障处的电流。
短路电流的大小直接取决于电源的供电能力和短路处的阻抗。
短路电流一般分为对称短路电流和非对称短路电流两种。
2.对称短路电流计算对称短路电流是指发生短路故障时，电流的各相之间的大小和相位差相同。
对称短路电流的计算一般通过复数法或者对称分量法来进行。
（1）复数法：首先需要获得正常工作条件下电路的电压和电流的复数表示形式，即用复数表示的幅值和相位。
然后根据发生短路故障时电路的分析，将短路电流的每一个分量都转换成复数，然后通过复数的叠加原理，将每个分量的复数相加得到短路电流的复数。
（2）对称分量法：对称分量法是将实际电流分解成对称分量和零序分量的和，其中对称分量包括正序、负序和零序的幅值，计算对称短路电流时只需要考虑对称分量。
对称分量法适用于计算对称短路电流较为复杂的电力系统。
3.非对称短路电流计算非对称短路电流是指发生短路故障时，电流的各相之间的大小和相位差不同。
非对称短路电流的计算需要考虑不同相电流的不同阻抗和各相电源之间的相位差。
非对称短路电流计算的方法有很多，比较常用的方法包括：（1）等效电路法：等效电路法是通过将非对称短路问题转化为等效电路的问题来进行计算。
首先根据故障点的实际情况，绘制等效电路图，然后根据等效电路的特性进行计算。
（2）解析法：解析法是通过对非对称电路进行解析计算，得到各相之间的电流和相位差。
这种方法一般适用于较为简单的电路。
（3）数值法：数值法是通过数值计算的方式来求解非对称短路电流。
数值法的计算过程较为繁琐，但是对于复杂的电路系统可以得到较为准确的结果。
总结：短路电流的计算方法需要根据具体的电路型号和故障情况进行选择。
(整理)电力系统分析之短路电流计算
电力系统分析之短路电流计算电力系统是由生产、输送、分配、及使用电能的发电机、变压器、电力线路和用户组成一个整体，它除了有一次设备外还应有用于保护一次设备安全可靠运行的二次设备。
对电力系统进行分析应包括正常运行时的运行参数和出现故障时的故障参数进行分析计算。
短路 是电力系统出现最多的故障，短路电流的计算方法有很多，而其中以“应用运算曲线”计算短路电流最方便实用。
应用该方法的步骤如下：1、 计算系统中各元件电抗标幺值； 1）、基准值，基准容量（如取基准容量Sj=100MV A ），基准电压Uj 一般为各级电压的平均电压。
2）系统中各元件电抗标幺值计算公式如下：发电机 ϕCos P S X Xe j d d /100%''"*⋅= 式中"*d X 为发电机次暂态电抗百分值 变压器 ejd b S S U X ⋅=100%* 式中U d %为变压器短路电压的百分值 线路 20*ej j U S L X X ⋅= 式中X 0为每仅是电抗的平均值（架空线为0.4欧/公里）电抗器 2*3100%jj e e k k U S I U X X ⋅⋅=式中X k %为电抗器的短路电抗百分值 系统阻抗标幺值 Zhj x S S X =* S Zh 断路器的遮断容量2、 根据系统图作出等值电路图, 将各元件编号并将相应元件电抗标幺值标于元件编号下方；3、 对网络化简,以得到各电源对短路点的转移电抗,其基本公式有:串联X 1X 2X3X 3 =X 1+X 2并联X 1X 2X32121213//X X X X X X X +⋅==三角形变为等值星形X 23X 12X 13X 3X 1X 213231213121X X X X X X ++⋅=13231223122X X X X X X ++⋅=13231223133X X X X X X ++⋅=星形变为等值三角形X 2X 1X 3X 13X 12X 233212112X X X X X X ⋅++= 1323223X X X X X X ⋅++= 2131331X X X X X X ⋅++= 4、 将标幺值电抗转换为以各支路发电机容量为基准的计算电抗X js ， jnj js S S X X ⋅=∑ 式中：∑j X ---以S j 为基准容量的标幺值电抗X js ---以S n 为基准容量的计算电抗 5、 短路电流计算： 1）、无限大容量电源的短路电流计算：当系统中X X =0，以供电电源为基准的计算电抗X js ≥3时，可以认为短路电流周期分量在整个短路时间内保持不变，即 jsnj X I X I I I I ====''∑∞*2.0 式中：∑*X ---以S j 为基准容量的标幺值电抗X js ---以S n 为基准容量的计算电抗 2）、有限容量电源的短路电流计算：有限容量电源的短路电流周期分量在短路时间内是变化的。
短路电流计算方法
短路电流计算方法
短路电流的计算方法有多种，以下介绍两种常用的方法：
方法一：基于对称分量法
1.利用对称分量法实现A、B、C三相网络与正、负、零三序网络的
参数转换。
2.列出正、负、零序网络方程，大多采用节点导纳矩阵方程描述序
网络中电压、电流的关系。
3.根据故障形式，推导出故障点的边界条件方程。
4.将网络方程与边界条件方程联立求解，求出短路电流及其他分量。
方法二：基于公式计算
5.三相短路电流计算： IK(3)=UN2/{√3·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}。
式中IK(3)——三相短路电流、安。
UN2变压器二次侧额定电压，对于127、380、660伏电网，分别取133、400、690伏。
∑R、∑X 短路回路内一相的电阻、电抗的总和，欧。
6.二相短路电流计算：IK(2)=UN2/{2·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}式中。
IK(2) ——二相短路电流、安。
7.三相短路电流与二相短路电流值的换算：IK(3)=2 IK(2)/√
3=1.15 。
IK(2)或IK(2)=0.866 IK(3)。
此外，对于不同电压等级，短路电流的计算也有所不同。
例如，若电压等级为6kV，则短路电流等于9.2除以总电抗X∑；若电压等级为10kV，则等于5.5除以总电抗X∑。
电力系统短路电流计算
（2） 等效电路
在同步发电机机端发生三相短路时，其超瞬态和瞬态状态下的等效电路 ( 单相 ) 如图 1.2.2.1 所示。
Ra
X"d
X 'd
E" E'
图 1.2.2.1 同步发电机机端三相短路等效电路图
1.2.2.2 三相短路电流 （1） 当三相同时短接在一起时，就产生三相短路状态，此时在每相中都产生短路电流，它是一复 杂的时间函数。同步发电机典型的三相机端短路的短路电流随时间变化的波形图如图 1.2.2.2 所示。 该短路电流由对称短路电流 ( 交流分量 ) 和直流分量组成。
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。 1.1.1.3 采用本计算方法计算短路发生后 100ms 以内的短路电流，其计算结果具有足够的精确度。 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。
电力系统短路电流计算及标幺值算法
电力系统短路电流计算及标幺值算法一、短路电流计算方法短路电流计算是电力系统设计和运行中的重要工作之一，它可以用来确定电力系统设备的选型和保护装置的设置。
一般而言，短路电流计算有三种主要的方法：解析法、计算机法和试验法。
1.解析法：解析法是利用电路的解析模型，通过简化的计算方法来估算短路电流。
该方法适用于简化的电路模型，如单相等效模型或对称分量法。
其中，单相等效模型是将三相系统简化为单相系统进行计算，对于简单的配电系统较为实用。
而对称分量法则是将三相系统分解为正序、负序和零序三部分进行计算，适用于较为复杂的计算。
2.计算机法：计算机法是运用电力系统仿真软件进行短路电流计算，其中最常用的软件包括PSS/E、ETAP、PowerWorld等。
该方法可以更加精确地模拟电力系统的实际运行情况，适用于复杂的大型电力系统。
通过输入系统的拓扑结构和参数，软件可以自动计算得到短路电流及其分布情况。
3.试验法：试验法是通过实际的短路试验来测量电力系统的短路电流。
该方法需要选取适当的试验装置和测试方法，并进行数据处理来得到准确的短路电流数值。
试验法适用于对系统的实测与验证，尤其对于重要设备或复杂系统来说更具可靠性。
标幺值是将物理量除以其基准值得到的比值，它可以用来统一比较和分析不同系统中的电流、电压等参数。
在电力系统中，短路电流的标幺值常用于比较不同设备和不同系统的短路能力。
短路电流的标幺值计算方法一般有以下几种：1.基准短路电流法：基准短路电流法是将电力系统的短路电流与一个基准电流进行比较，得到标幺值。
基准短路电流可以是短路电流中最大值，也可以是系统额定电流、设备额定电流等。
该方法适用于对系统整体的短路能力进行评估。
2.额定电流法：额定电流法是将短路电流与设备或系统的额定电流进行比较，得到标幺值。
该方法适用于对设备的短路能力进行评估，如断路器、开关等。
3.等值电路法：等值电路法是通过将电力系统简化为等效电路进行计算，然后将计算得到的电流与基准电流进行比较，得到标幺值。
电力系统的短路电流计算
电力系统的短路电流计算电力系统的短路电流计算是电力工程中一个非常重要的环节，它可以帮助工程师确保电力系统的运行安全和稳定。
短路电流计算通常涉及到电力系统的拓扑结构、电气设备的参数以及电源的特性等多个方面，本文将详细介绍短路电流计算的方法和步骤。
一、短路电流计算的目的短路电流计算的主要目的是确定电力系统中的各个节点、支路以及设备上出现短路时所产生的电流大小，从而判断设备和电气系统是否能够承受这些电流并确保系统的正常运行。
通过短路电流计算，我们可以评估电力系统的稳定性、选择合适的保护设备以及确定设备参数和系统结构等重要工作。
二、短路电流计算的方法1. 传统短路电流计算法传统的短路电流计算法主要通过手工计算实现，通常包括以下几个步骤：首先，需要确定电力系统的拓扑结构，包括各个节点的连线关系和支路连接情况；其次，需要收集系统中各个设备的参数，如电流互感器、变压器、发电机等的额定值以及阻抗等参数；然后，根据短路电流计算公式，对各个节点进行计算，并确定电流的大小和方向；最后，通过对计算结果的分析，判断系统的稳定性和是否需要采取相应的措施进行改进。
2. 计算软件辅助短路电流计算法随着计算机技术的不断发展，短路电流计算方法也得到了很大的改进。
现在，我们可以利用专业的电力系统计算软件来辅助进行短路电流的计算。
这些软件可以根据用户输入的电力系统拓扑结构和设备参数，自动进行计算并输出结果。
相比传统的手工计算方法，计算软件的优势在于可以大大提高计算效率和准确性，并且可以处理更加复杂的电力系统结构和参数。
三、短路电流计算的步骤无论是传统的手工计算方法还是计算软件辅助计算方法，短路电流计算的步骤大体上是相似的，下面是一个典型的短路电流计算的步骤：1. 收集系统参数：包括电力系统的拓扑结构、设备参数以及电源特性等信息。
2. 建立短路电流模型：根据系统参数，建立电力系统的等值电路模型，主要包括发电机、线路、变压器、负荷等元件。
短路电流计算
2.元件阻抗标幺值的计算
（1）同步电机电抗标么值
XT*
X
" d
%
Sj
100 SGN
式中 SGN ──发电机的额定容量，kVA；
──发电机的超瞬变电抗值。 X
" d
%
ZT
U kr 100%
Ukr SrT
（2）变压器电抗标么值
XT*
Uk % 100
Sj STN
式中 STN ──变压器的额定容量，kVA； U k % ──变压器的百分阻抗值。
Uj
Uj
I
" d
*
I
" d
Ij
3X 3I j X j
Ij
X X
I
" d
*
1 X *
三相短路电流周期分量的有名值为
I
" d
I
" d*
•
I
j
Ij X *
由上式可以看出，计算短路电流关键在
于求出短路回路总电抗标么值。
短路容量
短路容量数值为
S
" d
3U
j
I
" d
式中 U j ——短路处的额定电压，kV；
系统标称电压Un 电力系统被指定的电
压（线电压），此电压与电力系统的某些 运行特性有关。
等效电压源：cUn / 3 为计算正序系统短 路电流，而加于短路点的理想电压源。在 网络中，等效电压源是唯一的有源电压。
电压系数c：等效电压源与被 3 除的系
统标称电压之比。
同步电机的超瞬态电势E”：短路瞬 间，在超瞬态电抗I〃d后起作用的同步电机 对称内电势的有效值。
（3）架空、电缆线路电抗标么值
短路电流计算
短路电流计算短路电流是指电力系统中出现故障时，电流突然增大至异常高值的现象。
短路电流会对电力设备和系统造成严重的损害，因此准确计算短路电流，对于电力系统的可靠运行和设备的安全是非常重要的。
本文将以一些具体案例为例，详细分析短路电流的计算过程，并探讨如何合理选择保护装置。
工厂的电力系统由两个主变电站供电，分别为T1变电站和T4变电站，两个变电站通过一条10kV的电缆进行连接。
T1变电站的额定功率为100MVA，短路阻抗为20%，而T4变电站的额定功率为50MVA，短路阻抗为15%。
在正常运行条件下，两个变电站之间的频率为50Hz，电压为10kV。
发生故障时，常用的故障形式有线路短路故障、变压器短路故障和母线短路故障。
本文以线路短路故障为例，详细介绍短路电流的计算过程。
首先，需要确定故障点的位置。
在工厂的电力系统中，T1变电站和T4变电站之间的电缆发生了短路故障，假设短路点距离T1变电站1000米，距离T4变电站2000米。
接下来，需要计算短路电流的大小。
首先计算短路电流的对称分量，然后根据对称分量计算短路电流。
对称分量的计算采用复数法，主变电站T1的对称分量计算公式如下：I1=U1/(Z1+Z2+Zc)其中，I1为对称分量，U1为短路点的电压，Z1为T1变电站的短路阻抗，Z2为T4变电站的短路阻抗，Zc为电缆的短路阻抗。
T1变电站的短路阻抗为20%，电缆的短路阻抗可以通过查表得到。
假设电缆的短路阻抗为0.1pu。
代入数值，得到：I1=10kV/(0.2+0.15+0.1)=32.26kA同样的方式计算T4变电站的对称分量：I4=U4/(Z1+Z2+Zc)假设电缆的短路阻抗为0.1pu，代入数值得到：I4=10kV/(0.2+0.15+0.1)=21.51kA然后，根据对称分量计算短路电流。
短路电流的计算采用复合法，通过对称分量的合成得到。
电流合成公式为：Ia=I1+I4代入数值，得到：Ia=32.26kA+21.51kA=53.77kA根据短路电流的计算结果，可以选择合适的保护装置。
短路电流的计算
短路电流的计算短路电流是一种过动作状态下的电流，主要出现在电网系统的变压器、线路、负荷接线等处，由于电网系统中的某一端（称为短路端）的阻抗值突然下降，导致系统其他端的电流总量比正常的电流量增大，这种增大的电流就称为短路电流。
短路电流的计算是系统给电工提供计算短路电流的最主要的手段，其特征是具有精确性、方便性、直观性和可行性等优点，能够实现系统在短路发生时的电流最大值的精确计算。
短路电流的计算是一种数学分析的方法，经过几何分析、电力系统模拟、电力系统变压器分析、短路电流计算等多种方法，可以完成短路电流的精确计算。
首先，在计算短路电流之前，需要准确的建立电力系统模型，以便得到准确的计算结果。
这需要结合系统上每条支路、每个变压器的几何参数和它们之间的关系，建立出系统的几何模型。
一旦模型建立完成，系统上的每一条支路就可以用电气参数表示，有着它的电阻、电感和电容三个参数。
接下来，需要建立电力系统的模拟模型，以便更加明了系统工作状态的电流、电压的分布情况。
这时，模拟软件会根据几何模型的参数，把系统上每个支路的参数输入，模拟出系统的电压、电流的变化情况，包括系统中变压器各个绕组之间的电压、电流变化情况。
随后，可以结合系统的变压器类型及其绕组连接方式，对系统变压器进行电力分析，从而获得变压器短路变化情况下的各个绕组之间的电压和电流变化参数。
最后，通过综合以上几个方面的参数，利用专业的计算软件，依据电网功率流定理以及有功功率、无功功率和功率因数等理论，进行短路电流的计算。
总之，短路电流的计算是一个复杂而有趣的过程，需要从几何分析、模拟分析、变压器分析和理论计算等多个方面综合考虑，最终结合专业计算软件，得出精确的短路电流计算结果。
这既有利于系统的正常运行，又为系统设计和使用者提供参考依据，从而维护系统的安全运行，比如在维修和装调电力系统时，以及进行系统可靠性分析时，就要用到短路电流的计算。
- 1 -。
电网短路电流计算
电网短路电流计算电网短路电流计算是电力系统设计中非常重要的一部分，可以帮助工程师确定电网设备额定电流和短路能力，以确保电力系统的安全运行。
在电力系统中，电网短路电流是指在系统发生短路时通过故障点的电流。
短路电流的大小直接关系到设备的选择和保护装置的设计。
下面将介绍电网短路电流的计算方法。
首先，需要了解一些基本概念。
电网短路电流通常分为三种类型：对称短路电流、不对称短路电流和阻性短路电流。
对称短路电流是指三相电流大小和相位完全相同的短路电流，通常用来进行设备和装置的额定电流选择。
不对称短路电流是指三相电流大小和相位不同的短路电流，通常用来进行继电保护装置的设置。
阻性短路电流是指由于故障点附近存在一定的电阻而导致的短路电流，通常用来进行开关设备的额定电流选择。
接下来，介绍电网短路电流计算的一般步骤：1.收集电网信息：需要收集准确的电网数据，包括母线、变压器、电缆和导线等设备的额定电流和电阻值。
此外，还需要记录支路和回路的拓扑结构。
2.确定故障类型：根据系统故障类型和故障点的位置来选择合适的电路模型进行计算。
常见的故障类型有对地短路、对线短路和相间短路等。
3.建立等值电路模型：根据电网结构和故障条件，建立相应的等值电路模型。
对于大规模电网，可以使用横截面法或节点法进行等值电路的简化。
4.计算短路电流：使用带有相角和幅值信息的电源电流计算公式，根据等值电路模型计算短路电流。
一般情况下，可以使用潮流计算方法或者节点电压法进行计算。
5.分析短路电流的影响：根据计算结果分析设备的额定电流和短路能力是否满足系统要求。
如果电流过大，需要采取相应的措施来保护电网设备。
总结起来，电网短路电流计算是电力系统设计中的重要环节，可以帮助确定电网设备的额定电流和短路能力，以确保电力系统的安全运行。
正确计算短路电流可以提供合理的指导依据，促进电网的可靠性和稳定性。
电力系统中的短路电流计算方法使用技巧
电力系统中的短路电流计算方法使用技巧电力系统中存在短路电流是不可避免的事实，而准确计算短路电流对于电力系统的设计和保护至关重要。
短路电流计算是电力系统工程中必不可少的一环，本文将介绍电力系统中短路电流的计算方法以及使用技巧。
一、短路电流计算方法1. 对称组件法对称组件法是一种常用的短路电流计算方法，通过将非对称电路转化为对称电路来简化计算。
它是基于对称分量的概念，将三相系统分解成正序、负序和零序三个对称分量，再进行计算。
对称组件法的主要步骤如下：（1）将非对称电源转化为对称分量；（2）计算对称分量的序电流和短路阻抗；（3）将对称分量变换为实际电流值。
该方法适用于对称性较好的系统，能够有效地计算短路电流。
2. 软件仿真方法随着计算机技术的发展，软件仿真方法在电力系统的短路电流计算中得到广泛应用。
软件工具（如PSCAD、ETAP等）可以模拟复杂的电力系统，并在计算过程中考虑各种影响因素，如电源类型、电源接线方式、线路参数等。
软件仿真方法的优势在于可以更真实地模拟电力系统的实际运行情况，提供更准确的计算结果。
3. 实测法实测法是指在实际运行的电力系统中进行短路电流的实测，并根据实测结果进行分析和计算。
实测法能够考虑系统中的各种非理想因素，如电源的实际接线状态、电源的非线性特性、系统的负载变化等。
通过实测方法获取的数据可以用于校验计算结果的准确性，并进一步优化系统的设计和保护措施。
二、短路电流计算方法使用技巧1. 选择合适的计算方法根据实际情况选择合适的短路电流计算方法非常重要。
对于简单的电力系统，对称组件法可能是一个理想的选择。
而对于复杂的系统，软件仿真方法能够更好地模拟实际运行情况。
在特定情况下，实测法也是一个有效的手段。
2. 准确获取系统参数短路电流计算的准确性很大程度上依赖于输入数据的准确性。
确保获取到准确的系统参数，如短路阻抗、变压器的等效电路参数等。
尽可能多地采集现场数据，并进行准确的测量和分析。
电力系统短路电流计算与分析方法
电力系统短路电流计算与分析方法导言：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，其稳定运行对于保障供电质量和社会安全至关重要。
然而，在电力系统中，短路故障是一种常见的异常情况，会导致电流突增，设备受损甚至系统瘫痪。
因此，短路电流的准确计算和分析是电力系统工程师必不可少的技能。
一、短路电流的定义和影响因素短路电流是指在电力系统中，当系统发生短路故障时，电流突然增大的现象。
而短路故障则是指两个或多个电源回路之间形成低阻抗路径，导致电流极度增加。
短路电流的大小直接影响系统设备和元件的额定电流，也会对电流保护装置的动作特性造成影响。
因此，准确计算和分析电力系统中的短路电流是确保系统运行安全稳定的关键。
短路电流的大小受到多个因素的影响，主要包括：1. 系统电压和频率：系统电压和频率越高，短路电流越大；2. 电力系统的容量和负载：系统容量越大，负载越重，短路电流越大；3. 电源能力：电源的短路能力越强，短路电流越大；4. 电源间接地电阻：电源的间接地电阻越小，短路电流越大；5. 短路位置：短路点的位置越接近电源，短路电流越大。
二、短路电流计算方法精确计算电力系统中的短路电流可以帮助工程师正确设计和选择设备，提高电力系统的安全性和可靠性。
目前，常用的短路电流计算方法主要包括：1. 对称分析法：对称分析法是一种快速计算简单短路的方法，适用于对称系统。
通过对称分析，可以计算出各个节点的短路电流，并确定最大短路电流所在位置。
2. 非对称分析法：非对称分析法适用于非对称系统，可以计算出各个节点的正序、负序和零序短路电流。
这种方法对于含有非对称负荷或非对称故障的系统有很大的优势。
3. 有限元分析法：有限元分析法是一种较为精确的短路电流计算方法，可以考虑系统的结构和材料的非线性特性。
但由于计算复杂度较高，适用性相对较低。
以上三种方法在实际应用中可以互相结合，根据系统的特点和需求选择合适的计算方法。
同时，还可以利用电力系统仿真软件进行辅助计算和分析，提高计算的精度和效率。
短路电流计算方法
短路电流计算方法1.短路电流概述短路电流是指在电力系统发生故障时，电流在故障点形成回路从正常电路中流过的电流。
短路电流大小直接影响到故障点所涉及的电力设备的安全运行，因此短路电流的准确计算很重要。
2.短路电流计算的基本原理3.短路电流计算的步骤步骤1：确定故障电流流向以及故障类型（单相、两相或三相）。
步骤2：建立电力系统单相等效电路，将三相系统转化为单相计算。
对于三相短路，通常采用基准法或复数法进行计算。
步骤3：确定电源电压和发电机的等值电动势，通过该电动势计算电流的大小和相位差。
步骤4：根据电路结构和元件参数计算短路电流的大小。
常见的计算方法有正序分析法、零序分析法和对称分析法等。
步骤5：根据电压降和电流大小，判断电力设备是否能够承受短路电流，并选择合适的保护措施和设备。
4.短路电流计算的常用方法根据实际情况和计算要求，短路电流计算可以采用不同的方法。
以下是几种常见的方法：正序分析法将三相不对称的电路转化为对称分量电路进行计算。
通过正序分析法，可以方便地得到短路电流的大小和相位差，适用于计算对称短路和非对称短路。
零序分析法用于计算三相对地短路时的短路电流。
该方法将三相电路转化为单相等效电路，利用零序分量电路进行计算，适用于计算接地故障。
4.3 对称分析法（Symmetrical Analysis Method）对称分析法是一种简化的计算方法，在短路计算中广泛使用。
该方法基于对称分析，将三相电路简化为单相等效电路，并根据对称等效电路进行计算，适用于计算对称短路。
4.4软件辅助计算方法随着计算机技术的发展，短路电流计算也可以通过专业软件进行。
软件根据电网模型和参数进行短路计算，可以自动分析短路电流的大小和故障点位置，大大提高了计算效率。
总结：短路电流计算是电力系统设计中的重要工作，准确计算短路电流对于保护设备和确保电力系统的稳定运行至关重要。
短路电流计算的基本原理是基于欧姆定律和基尔霍夫电流定律，利用复数法或相量法进行计算。
短路电流计算方法
短路电流计算方法
短路电流是指电路中发生故障（例如电线断路、电器短路等）时流经故障点的电流。
在电路设计和安全保护中，计算短路电流是非常重要的一项工作。
计算短路电流的方法主要有以下几种：
1. 简化法：此方法适用于小型电路或近似计算。
首先，将电源内阻视为零，短路时电源电压等于短路电流与总电路电阻之积；然后，将电路分为串联部分和并联部分，对电路进行简化，逐步计算得到短路电流。
2. 节点电流法：此方法适用于相对复杂的电路。
将电路图转化为节点电流方程组，然后通过解该方程组得到各节点电流，最终得到短路电流。
3. 对称电路法：此方法适用于对称的电力系统。
通过电路的对称性质，简化电路的计算过程，得到短路电流。
无论使用哪种方法，计算短路电流的关键是要准确地考虑电路中各元件的参数，包括电压、电流、电阻等。
此外，还需考虑电源的特性，如内阻、源电压等。
只有在准确地获得这些参数后，才能进行有效的计算和分析，确保电路的安全运行。
电力系统短路及短路电流计算
• 换算成选定基准值下的电抗标值为
X T *n uk % S j 100 Sn
• 三绕组变压器和自耦变压器各绕组间的短 路电压百分值分别用以下表示
uk Ⅱ% ukⅡ-Ⅲ % ukⅢ % Ⅰ
• 下标Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示高、中、低压各 侧
1 XⅠ （ukⅠⅡ% ukⅢ Ⅰ% ukⅡⅢ %） 200 1 XⅡ （ukⅡⅢ % ukⅠⅡ% ukⅢ Ⅰ%） 200 1 X Ⅲ （ukⅢ Ⅰ% ukⅡⅢ % ukⅠⅡ%） 200
' X3 2 u k % u av 7 372 23.96 100 S N 100 4
23.96 11.98 2
• 线路的等值电抗 37 2 37 2 X 5 X 6 x0l ( ) 0.42 50 ( ) 2.17 115 115 2.17 ' X5 1.09 2 ' ' X k1 x1' x3 x5 17.63
• 标么值=实际有名值÷基准值
• 实际计算中，往往选择电力系统各元件所 在电压等级的平均额定电压作为基准电压
• 根据计算经验一般
S j 100MV A 1000 MV A
• 电力系统中各主要元件的电抗标么值 • 1 发电机
X
" k j
X
" k
S
j
Sn
• 变压器
X T n
uk % 100
Sj 1 XⅠ j （ukⅠⅡ% ukⅢⅠ% ukⅡⅢ %） 200 Sn
Sj 1 XⅡ j （ukⅡⅢ % ukⅠⅡ% ukⅢⅠ%） 200 Sn Sj 1 X Ⅲ j （ukⅢⅠ% ukⅡⅢ % ukⅠⅡ%） 200 Sn
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• （4） 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯 的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。
• （5） 同步电机都具有自动调整励磁装置。
• （6） 不考虑短路点的电弧电阻。
• （7） 不考虑变压器的励磁电流。
• （8） 除计算短路电流的衰减时间常数和低压电网 的短路电流外，元件的电阻略去不计。 • （9） 输电线路的电容略去不计。 • （10） 元件的计算参数取额定值。
5
短路电流计算的内容
• （1） 短路点的选取短路点为各级电压母线、各级线 路末端。 • （2） 短路时间的确定根据电气设备选择和继电保护 整定的需要，确定计算短路电流的时间。 • （3） 短路电流的计算包括最大运行方式下最大短路 电流、最小运行方式下最小短路电流以及各级电压中 性点不接地系统的单相接地短路电流，计算的具体项 目及其计算条件取决于计算短路电流的目的。
2
短路故障的危害
• （1） 短路电流的热效应
•
巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形 成很高温度，极易造成设备过热而损坏。
• （2） 短路电流的电动力效应 • 由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动 力。如果电动力过大或设备电动力过大或设备结构强度不够， 则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。
•
三相短路是对称短路，用k(3)表示，如图a所示。因
为短路回路的三相阻抗相等，所以三相短路电流和电压仍
然是对称的，只是电流比正常值增大，电压比额定值降低。
三相短路发生的概率最小，只有5％左右，但它却是危害 最严重的短路形式。
两相短路是不对称短路，用k(2)表示，如图b所 示。两相短路的发生概率为10％～15％。 两相接地短路也是一种不对称短路，用k(1.1) 表示，如图（c）、（d）所示。它是指中性点不接 地系统中两个不同的相均发生单相接地而形成的两 相短路，亦指两相短路后又接地的情况。两相接地 短路发生的概率为10％～20％。
Z 、 X 是同一个基准值； Q也是同一个 R、 S 、P 、 由上式可见， 基准值。
有名值
S 3U I
SB 3 U B I B
U 3IZ
基准值
U B 3I B Z B
S U I SB U B I B
U I Z UB IB ZB
S* U* I*
U* I*Z*
• （2） 验算导体和电器用的短路电流，在电气连 接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机 的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
7
短路电流计算方法
标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参 数对其基准值的比值。标幺制法就是将电路元件各参数均用标幺值表 示。在短路电流计算中通常涉及四个基准量，即基准电压Ud、基准电
相短路用k(1)表示，如图（e）、 （f）所示，也是一种不对称短路。它
的危害虽不如其他短路形式严重，但
在中性点直接接地系统中发生的概率 最高，占短路故障的65％～70％。
短 路 的 类 型
4、短路电流计算的目的
• （1） 电气主接线比选 • 短路电流计算可为不同方案进行技术经济比 较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供
SB 3 U B IB UB 3 IBZB
式中 SB ——三相功率的基准值； UB、IB——线电压、线电流的基值； ZB ——每相阻抗的基值。
习惯上只选定SB和UB
SB I B 3U B 2 UB Z B SB SB YB 2 UB
2、标么值
对于35 kV、10 kV供配电系统，根据单相短路 电流可确定中性点接地方式。
（4） 验算接地装置的跨步电压和接触电压。
（5） 选择继电保护装置和整定计算 在考虑正确、合理地装设保护装置和校验保护 装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三 相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布 情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现 的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可 能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路 电流，而且也要计算两相短路电流，或根据需要 计算单相接地电流等。
标幺值实际就是某个物理量的有名值与选定的同单位的基准 值的比值，也就是对基准值的倍数值。显然，同一个物理量 当选取不同的基值时，其标幺值也就不同。当描述一个物理 量的标幺值时，必须同时说明其基准值为多大，否则仅一个 标幺值是没有意义的。 标幺值无单位.
1、基值
采用标幺值进行计算时，第一步的工作是选取各物理量的基 准值。电力系统的各电气量基准值的选择必须符合电路(三相） 基本关系，即
（3） 短路时系统电压下降 • 短路造成系统电压突然下降，给用户带来很大影响。 例如，作为主要动力设备的异步电动机，其电磁转矩与端
电压平方成正比。电压大幅下降将造成电动机转速降低甚
至停止运转，给用户带来损失；同时，电压降低会造成照 明负荷，如电灯突然变暗或一些气体放电灯的熄灭等，影 响正常的工作、生活和学习。
1.标幺制法
流Id、基准视在功率Sd和基准阻抗Zd。在高压系统中，由于回路电抗
一般远大于电阻，为了方便，在工程上一般可忽略电阻，直接用电抗 代替各元件的阻抗，这样Zd≈Xd。由于电力系统有多个电压等级的网
络组成，采用标幺制法可以省去不同电压等级间电气参量的折算。在
高压系统中宜采用标幺制法进行短路电流计算。
6
•
• • •
短路电流计算条件
• 1）.基本假定
短路电流计算中，为简化分析，通常采用以下 基本假定：
（1） 正常运行时，三相系统对称运行。 （2） 所有电源的电动势相位角相同。 （3） 系统中所有同步和异步电动机均为理想 电机，即不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集 肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组 空间位置相差120°电气角度。
换算成统一基准值的标幺值。
SN U N
IN
SB U B
Z
IB
ZN
U ZN SN
2 N
Z B
SB Z 2 UB
有名制
发电机和变压器的标幺电抗的换算:
掌握
U SB SB SB U N X 2 X N X N 2 UB SN U B SN U B
X *N
k
100
O(∩_∩)O 谢谢
• 一些设备的参数是以百分值给出的，如变压器的短路 电压、电抗器的电抗等，此时先将百分值化为以额定 参数为基准值的标幺值，然后再进行标幺值的换算。 • 显然，同一基准的标幺值与百分值之间的关系为： • 标幺值=百分值/100
三、标幺制的优点
1、易于比较电力系统各元件的特性及参数 2、采用标幺制，能够简化计算公式 3、采用标幺制，能在一定程度上简化计算工作 只要基准选得恰当，许多物理量的标幺值就处在某一定 的范围内。用有名值表示时有些数值不等的量，在标幺 制中其数值却相等。 例如，在对称三相系统中，线电压和相电压的标幺值相 等；当电压等于基准值时，电流的标幺值和功率的标幺 值相等；变压器的阻抗标幺值不论归算到哪一侧都一样 并等于短路电压的标幺值 : U %
• 2）.一般规定 • （1） 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器 开断电流所用的短路电流应按本工程的规划容量 计算，并考虑电力系统的远景规划（一般为本工 程预期投产后5～10年的发展规划考虑）。 • 确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的 正常接线方式计算，不应按仅在切换过程中可能 并列运行的接线方式计算。
k
两相短路
两相接地短路 两相短路接地
k 1.1 k 1.1
三相短路用
k 1 用 k 表示，两相接地短路用 k 1.1 表示。只有三相短路，
属对称短路。
3
表示，二相短路 k 2 表示，单相短路
•
在三相系统中，可能发生的短路类型有三相短路、两 相短路、两相接地短路和单相短路。
2.有名值法 有名值法就是以实际有名单位给出电路元 件参数，这种方法通常用于1 kV以下低压供配 电系统短路电流的计算
标么制
一、标么值的概念 有名值：用实际有名单位表示物理量的方法 标么值：采用其实际值（有名单位值）与某一选定的基准值 的比值来表示
标幺值＝
实际值(任意单位) 基准值(与有名值同单位 )
三相电路各标幺值间的关系同单相电路。
1.4.2 不同基值间标幺制的换算
在电力系统的实际计算中，对于直接电气联系的网络，
在制订标幺值的等值电路时，各元件的参数必须按统一 的基准值进行归算。 然而，从手册或产品说明书中查得的电机和电器的阻抗 值，一般都是以各自的额定容量（或额定电流）和额定 电压为基准的标幺值（额定标幺阻抗）。由于各元件的 额定值可能不同，因此，必须把不同基准值的标幺阻抗
• （6） 破坏系统稳定性，造成系统瓦解 • 短路可能造成的最严重后果就是使并列运行 的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定性，最
终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停
电。
3.短路种类
短路形式：
对称短路
短路
不对称短路
k
3
单相接地短路
单相短路
k
1
单相接中性点短路 2 两相短路
k 1
备缺陷最终发展成短路等。
（2） 自然原因 由于气候恶劣，如大风、低温、导线覆冰等引起架空线倒杆断线； 因遭受直击雷或雷电感应，导致设备过电压或绝缘被击穿等。
（3） 人为原因 工作人员违反操作规程，带负荷拉闸造成相间弧光短路；违反电 业安全工作规程，带接地刀闸合闸造成金属性短路；人为疏忽接错线 造成短路；运行管理不善，造成小动物进入带电设备内形成短路事故 等。
2 N 2
X B
变压器: X * N
Uk %器，它的额定标幺电抗 是以额定电压和额定电流为基准值来表示的。因此，它的换 算公式为:
X X N
UN 3I N