短路故障分析与计算解析
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电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
第六章 短路故障分析与计算
概述 标幺值 无限大功率电源的三相短路计算 有限容量电源供电网络的三相短路计算 简单不对称短路计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
第一节 概述
短路的概念 短路的原因 短路的后果 短路的类型 短路计算的目的和简化假设
但为计算方便，通常按如下方法取值： Sd取一整数（如100MVA,1000MVA） 或系统中某一最大容量电气设备的额定功率
U d 取各级电网的额定电压或平均额定电压
电网额定
电压/kV
3 6 10 35 110 220 330 500
电网平均 额定电压 3.15 6.3 10.5 37 115 230 345 525
准确计算法(变比用变压器的实际变比) 近似计算法(变比用变压器两侧电网的平均额定电压之比)
电力工程基础
（一）准确计算法
T1 G
第六章 短路故障分析与计算
L
T2
R
假设选定第1段作为基本段；
然后选择功率基准值Sd和电压基准值Ud1。其他各段 的 基 准 电 压 分 别 为 ： Ud2=Ud1*121/10.5 ， Ud3=Ud2*6.6/110 ；
X T ( N )*
Uk % 100
XT*
X
T
(
N
)*
U2 T(N)
ST ( N )
Sd
U
2 d
Uk % UT2(N ) 100 ST (N )
Sd
U
2 d
注意：尽管变压器的电抗有名值归算至高压侧和低压侧的欧 姆值不同，但其标幺值是相同的
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电抗器 铭牌参数：UR(N ) IR(N ) X R %
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
短路电流计算的简化假设
➢ 负荷用恒定电抗表示或忽略不计； ➢ 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），且所有发电 机的电势同相位；
➢ 认为系统中各元件参数恒定，在高压电网中不 计元件的电阻和导纳，变压器略去励磁支路；
➢ 系统除不对称故障处出现局部不对称，其余部 分是三相对称的。
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
五、短路计算的目的和简化假设
短路电流计算的目的 ➢ 选择和校验电气设备； ➢ 进行继保装置和自动装置的选型与整定计算； ➢ 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； ➢ 确定电力线路对通信线路的影响等。
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
1.基准值的选择 四个电气量： S U I Z
一般给定其中两个量的基准值，就可以求出其 它量的基准值通（常给定Sd和Ud ）
I
d
Sd 3U d
Z
d
Ud
U
2 d
3Id Sd
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
基准值的选择 原则上Sd 和U d 可以任意指定
电力工程基础
一、短路的概念
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
二、短路的原因
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
三、短路的后果
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
四、短路的类型
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四种。三相短路属对称短路， 其它属不对称短路。
/kV
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
2.将有名值转换成标幺值
S U
3UI
和
Sd
3ZI Ud
3Ud Id 3Zd Id
S* U*I* U* Z*I*
Z*
U* I*
U*2 S*
在标幺值中，三相电路的计算公式与单相电路的计 算公式完全相同
线电压和相电压的标幺值相等，三相功率和单相功 率的标幺值相等
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
标幺值
第二节 标幺值
基准值的选择
不同基准值的标幺值间的换算
变压器联系的多级电压网络中标幺值的计算
使用标幺值的优点
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
一、标幺值
标幺制 把各个物理量用标幺值表示的一种运算方法
标幺值 标幺值是物理量的实际有名值与所选定的同 单位基准值之比，即
第六章 短路故障分析与计算
三、不同基准值的标幺值间的转换
原因
标幺值1
方法
有名值 标幺值1
？
标幺值2
有名值
标幺值2
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
发电机 铭牌参数：UG(N )
S X G(N )
G( N )*
X G*
X
G
(
N
)*
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
U2 G(N )
SG( N )
Sd
U
2 d
变压器 铭牌参数：UT (N ) ST (N ) Uk %
方法一：首先，选定某一电压级作为基本级，将各元件参 数（有名值）全部归算到基本级；然后选取统一的Sd、Ud， 将各元件的有名值换算成标幺值。
方法二：首先，确定基本级和基本级的基准电压，按各电 压级与基本级相联系的变压器的变比，确定其余各电压级 的电压基准值；然后，按全网统一的功率基准值和各级电 网的各自的电压基准值计算元件的电抗标幺值。
标幺值的这一特点，使得在计算中无须顾及线电压与 相电压、三相功率和单相功率标幺值的区别，只须注 意在还原成有名值时各自采用相应的基准值即可。
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
3.将标幺值转换成有名值
S S*Sd U U*Ud
I I*Id I*
Sd 3U d
Z
Z*
U
2 d
Sd
电力工程基础
X R( N )*
XR% 100
X R* X R( N )*
UR(N) 3I R（N）
Sd
U
2 d
XR% 100
U R(N ) 3IR(N )
Sd
U
2 d
线路 通常给出每公里的欧姆值x0和线路长度l
X L( N )*
XL Zd
x0l
Sd
U
2 d
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
四、变压器联系的多级电压网络中标幺值的计算
求各元件标幺值，作等值电路。
电力工程基础
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
注意：
标么值是一个无单位的比值 对同一个实际值，基值不同时其标幺值也各
异。所以当说一个量的标幺值时，必须同时 说明它的基准值才有意义
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
二、基准值的选择 基准值的选择
将有名值转换为标幺值
应用标幺值计算
将所得结果的标幺值转换成有名值
第六章 短路故障分析与计算
第六章 短路故障分析与计算
概述 标幺值 无限大功率电源的三相短路计算 有限容量电源供电网络的三相短路计算 简单不对称短路计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
第一节 概述
短路的概念 短路的原因 短路的后果 短路的类型 短路计算的目的和简化假设
但为计算方便，通常按如下方法取值： Sd取一整数（如100MVA,1000MVA） 或系统中某一最大容量电气设备的额定功率
U d 取各级电网的额定电压或平均额定电压
电网额定
电压/kV
3 6 10 35 110 220 330 500
电网平均 额定电压 3.15 6.3 10.5 37 115 230 345 525
准确计算法(变比用变压器的实际变比) 近似计算法(变比用变压器两侧电网的平均额定电压之比)
电力工程基础
（一）准确计算法
T1 G
第六章 短路故障分析与计算
L
T2
R
假设选定第1段作为基本段；
然后选择功率基准值Sd和电压基准值Ud1。其他各段 的 基 准 电 压 分 别 为 ： Ud2=Ud1*121/10.5 ， Ud3=Ud2*6.6/110 ；
X T ( N )*
Uk % 100
XT*
X
T
(
N
)*
U2 T(N)
ST ( N )
Sd
U
2 d
Uk % UT2(N ) 100 ST (N )
Sd
U
2 d
注意：尽管变压器的电抗有名值归算至高压侧和低压侧的欧 姆值不同，但其标幺值是相同的
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电抗器 铭牌参数：UR(N ) IR(N ) X R %
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
短路电流计算的简化假设
➢ 负荷用恒定电抗表示或忽略不计； ➢ 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），且所有发电 机的电势同相位；
➢ 认为系统中各元件参数恒定，在高压电网中不 计元件的电阻和导纳，变压器略去励磁支路；
➢ 系统除不对称故障处出现局部不对称，其余部 分是三相对称的。
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
五、短路计算的目的和简化假设
短路电流计算的目的 ➢ 选择和校验电气设备； ➢ 进行继保装置和自动装置的选型与整定计算； ➢ 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； ➢ 确定电力线路对通信线路的影响等。
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
1.基准值的选择 四个电气量： S U I Z
一般给定其中两个量的基准值，就可以求出其 它量的基准值通（常给定Sd和Ud ）
I
d
Sd 3U d
Z
d
Ud
U
2 d
3Id Sd
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
基准值的选择 原则上Sd 和U d 可以任意指定
电力工程基础
一、短路的概念
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
二、短路的原因
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
三、短路的后果
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
四、短路的类型
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四种。三相短路属对称短路， 其它属不对称短路。
/kV
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
2.将有名值转换成标幺值
S U
3UI
和
Sd
3ZI Ud
3Ud Id 3Zd Id
S* U*I* U* Z*I*
Z*
U* I*
U*2 S*
在标幺值中，三相电路的计算公式与单相电路的计 算公式完全相同
线电压和相电压的标幺值相等，三相功率和单相功 率的标幺值相等
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
标幺值
第二节 标幺值
基准值的选择
不同基准值的标幺值间的换算
变压器联系的多级电压网络中标幺值的计算
使用标幺值的优点
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
一、标幺值
标幺制 把各个物理量用标幺值表示的一种运算方法
标幺值 标幺值是物理量的实际有名值与所选定的同 单位基准值之比，即
第六章 短路故障分析与计算
三、不同基准值的标幺值间的转换
原因
标幺值1
方法
有名值 标幺值1
？
标幺值2
有名值
标幺值2
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第六章 短路故障分析与计算
发电机 铭牌参数：UG(N )
S X G(N )
G( N )*
X G*
X
G
(
N
)*
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
U2 G(N )
SG( N )
Sd
U
2 d
变压器 铭牌参数：UT (N ) ST (N ) Uk %
方法一：首先，选定某一电压级作为基本级，将各元件参 数（有名值）全部归算到基本级；然后选取统一的Sd、Ud， 将各元件的有名值换算成标幺值。
方法二：首先，确定基本级和基本级的基准电压，按各电 压级与基本级相联系的变压器的变比，确定其余各电压级 的电压基准值；然后，按全网统一的功率基准值和各级电 网的各自的电压基准值计算元件的电抗标幺值。
标幺值的这一特点，使得在计算中无须顾及线电压与 相电压、三相功率和单相功率标幺值的区别，只须注 意在还原成有名值时各自采用相应的基准值即可。
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
3.将标幺值转换成有名值
S S*Sd U U*Ud
I I*Id I*
Sd 3U d
Z
Z*
U
2 d
Sd
电力工程基础
X R( N )*
XR% 100
X R* X R( N )*
UR(N) 3I R（N）
Sd
U
2 d
XR% 100
U R(N ) 3IR(N )
Sd
U
2 d
线路 通常给出每公里的欧姆值x0和线路长度l
X L( N )*
XL Zd
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Sd
U
2 d
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
四、变压器联系的多级电压网络中标幺值的计算
求各元件标幺值，作等值电路。
电力工程基础
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
注意：
标么值是一个无单位的比值 对同一个实际值，基值不同时其标幺值也各
异。所以当说一个量的标幺值时，必须同时 说明它的基准值才有意义
电力工程基础
第六章 短路故障分析与计算
二、基准值的选择 基准值的选择
将有名值转换为标幺值
应用标幺值计算
将所得结果的标幺值转换成有名值