电力系统三相短路分析
电力系统三相短路的分析与计算
算算3【例1】在图1所示网络中，设8.1;;100===M av B BK U U MVA S，求K 点发生三相短路时的冲击电流、短路电流的最大有效值、短路功率？解：采用标幺值的近似计算法 ①各元件电抗的标幺值1008.03.610008.05.0222.13.03.631001004100435.0301001005.10121.01151004.0402*2**2*1=⨯⨯==⨯⨯⨯=⨯==⨯==⨯⨯=L N B R T L X I I X X X②从短路点看进去的总电抗的标幺值： 7937.1*2***1*=+++=∑L R T L X X X X X③短路点短路电流的标幺值，近似认为短路点的开路电压fU 为该段的平均额定电压avU5575.01****===∑∑XX U I f f4④短路点短路电流的有名值kA I I I Bf f113.53.631005575.0*=⨯⨯=⨯=⑤冲击电流kAI i f M 01.13113.555.255.2=⨯== ⑥最大有效值电流kAI I f M 766.7113.552.152.1=⨯==⑦短路功率MVAI I S S S B f B f f 75.551005575.0**=⨯=⨯=⨯=[例2] 电力系统接线如图2（a ）所示，A 系统的容量不详，只知断路器B 1的切断容量为3500MV A ，C 系统的容量为100MV A ，电抗X C ＝0.3，各条线路单位长度电抗均为0.4Ω/km ，其他参数标于图中，试计算当f 1点发生三相短路时短路点的起始次暂态电流''1f I 及冲击电流i M ，(功率基准值和电压基准值取avBBU U MVA S ==,100)。
50km40kmf 1(3)A40km40km B 135kV(a)f 2(3)5X AX CX 1 X 2X 3X 4 X 5 f 1S AS C(b)S CX 9 X 7 X 8 X 10f 1X CS A(c)X 1X 11 (d)图2 简单系统等值电路(a) 系统图 (b)、(c)、(d)等值电路简化解：采用电源电势|0|''1E ≈和忽略负荷的近似条件，系统的等值电路图如图7-7(b)所示。
第七章 电力系统三相短路
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
电力系统三相短路分析
第七章 电力系统三相短路的分析计算
图7-2 无限容量系统中的三相短路
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
ua Um sin( t 0 )
ia Im sin( t 0 )
式中 Im
Um (R R')2 (X X ')2
arctan
短路后电流 周期分量
短路前电流 周期分量
非周期分 量电流
第七章 电力系统三相短路的分析计算
三、短路冲击电流、短路电流最大有效值和短路功率 1.短路冲击电流
在最严重短路情况下，三相短路电流的最大可能瞬时值。
作用：检验电气设备和载流导体的动稳定度
在短路回路中，通常电抗远大于电阻，来自认为k 900，故Im sin(0 ) I pm sin(0 k ) C
则
C Im sin( 0 ) I pm sin( 0 k ) inp0
t
∴ ia I pm sin( t 0 k ) [Im sin( 0 ) I pm sin( 0 k )]e Ta
52.3MVA
Iim I p 1 2(Kimp 1)2 4.38kA
第七章 电力系统三相短路的分析计算
7.3 电力系统三相短路的实用计算
说明 本书简略了两部分内容： 同步发电机的基本方程
同步发电机原始方程 Park变换后的同步电机基本方程 稳态运行的电势方程，引出次暂态电势的概念 同步电机三相短路的电磁分析 突然短路的暂态过程分析 无阻尼绕组同步电机三相短路分析 有阻尼绕组同步电机三相短路分析
SB 1
3U B
X
*
当计及电阻影响时，则可改用下式计算：
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。
电力系统三相短路的分析与计算
【例1】在图1所示网络中，设8.1;;100===M av B B K U U MVA S ，求K 点发生三相短路时的冲击电流、短路电流的最大有效值、短路功率？解：采用标幺值的近似计算法 ①各元件电抗的标幺值1008.03.610008.05.0222.13.03.631001004100435.0301001005.10121.01151004.0402*2**2*1=⨯⨯==⨯⨯⨯=⨯==⨯==⨯⨯=L N B R T L X I I X X X②从短路点看进去的总电抗的标幺值：7937.1*2***1*=+++=∑L R T L X X X X X③短路点短路电流的标幺值，近似认为短路点的开路电压f U 为该段的平均额定电压av U5575.01****===∑∑X X U I f f ④短路点短路电流的有名值kA I I I B f f 113.53.631005575.0*=⨯⨯=⨯=⑤冲击电流kA I i f M 01.13113.555.255.2=⨯==⑥最大有效值电流kA I I f M 766.7113.552.152.1=⨯==⑦短路功率MVA I I S S S B f B f f 75.551005575.0**=⨯=⨯=⨯=[例2] 电力系统接线如图2（a ）所示，A 系统的容量不详，只知断路器B 1的切断容量为3500MV A ，C 系统的容量为100MV A ，电抗X C ＝0.3，各条线路单位长度电抗均为0.4Ω/km ，其他参数标于图中，试计算当f 1点发生三相短路时短路点的起始次暂态电流''1f I 及冲击电流i M ，(功率基准值和电压基准值取av B B U U MVA S ==,100)。
A(b)(c)1(d )图2 简单系统等值电路(a) 系统图 (b)、(c)、(d)等值电路简化解：采用电源电势|0|''1E ≈和忽略负荷的近似条件，系统的等值电路图如图7-7(b)所示。
三相短路分析及短路电流计算
三相短路分析及短路电流计算三相短路分析及短路电流计算是电力系统中一个重要的问题，在电力系统运行和设计中起着至关重要的作用。
理解和计算三相短路电流对于保护设备和系统的可靠性至关重要。
下面我将详细介绍三相短路分析及短路电流计算的内容。
1.三相短路分析三相短路是指三相电源之间或电源与负载之间发生短路故障，造成电流突然增加。
三相短路会导致电流剧增，电网负载增大，电网发电机负荷骤降。
因此，对于电力系统而言，短路是一种严重的故障。
短路的原因主要有以下几种：-外部因素，如雷击、设备故障等；-人为因素，如误操作、设备维护不当等。
短路的位置主要有以下几种：-发电机绕组内部；-输电线路中；-终端设备终端内部。
短路的类型主要有以下几种：-对地短路（单相接地短路、双相接地短路）；-相间短路；-相对地短路；-三相短路。
短路电流是指在短路发生时，电路中的电流值。
短路电流的计算是电力系统设计、保护设备选择、线路容量选择的重要依据。
正确计算短路电流能够保证系统的安全运行。
短路电流的计算包括以下步骤：-确定故障位置和类型；-确定电路参数，包括发电机额定电流、负载电流、接地电阻等；-选择合适的计算方法，如对称分量法、复杂网络法、解耦法等；-根据选定的计算方法进行计算，并考虑系统运行时的各种条件，如电源电压波动、电源短路容量等；-对计算结果进行验证和分析，确保结果的准确性。
在进行短路电流计算时，还需要考虑以下几个因素：-各种设备的短路容量，包括母线、断路器、继电器等；-系统的整体阻抗和电流限制；-瞬时电流和持续电流的功率损耗；-预测设备短路容量的变化趋势。
总之，三相短路分析及短路电流计算对于电力系统的正常运行和设备的保护至关重要。
准确计算短路电流能够帮助电力系统工程师定位和解决故障，从而确保系统的安全运行。
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。
电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类
第一节电力系统故障概述在电力系统的运行过程中,时常会发生故障,如短路故障、断线故障等。
其中大多数是短路故障（简称短路)。
所谓短路,是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线)之间的连接。
在正常运行时，除中性点外,相与相或相与地之间是绝缘的。
表7—1示出三相系统中短路的基本类型。
电力系统的运行经验表明，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;其它几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。
上述各种短路均是指在同一地点短路,实际上也可能是在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点短路.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。
例如架空输电线的绝缘子可能由于受到过电压(例如由雷击引起）而发生闪络或由于空气的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电。
再如其它电气设备，发电机、变压器、电缆等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏.鸟兽跨接在裸露的导线载流部分以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也是屡见不鲜的.此外，运行人员在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障。
电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分。
总之,产生短路的原因有客观的，也有主观的,只要运行人员加强责任心，严格按规章制度办事，就可以把短路故障的发生控制在一个很低的限度内。
表7-1 短路类型短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的Array危害。
在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程,使短路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍。
短路点距发电机的电气距离愈近（即阻抗愈小），短路电流愈大。
例如在发电机机端发生短路时,流过发电机定子回路的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10~15倍。
在大容量的系统中短路电流可达几万甚至几十万安培。
短路点的电弧有可能烧坏电气设备。
短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏.另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形,甚至损坏。
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【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。
三相短路故障分析与计算及其程序设计
三相短路故障分析与计算及其程序设计首先，我们来介绍三相短路故障的定义和特点。
三相短路故障是指三相电源之间或三相电源与大地之间发生的短路现象。
它的特点是发生瞬间，短路电流非常大，会导致电压降低、设备损坏、线路过载和停电等问题。
针对三相短路故障，我们需要进行以下分析与计算：1.短路电流计算：短路电流是指在短路点的瞬时电流值。
它的大小直接影响到电力设备的安全性能。
短路电流的计算方法一般有阻抗法、复合法和解析法等。
其中，阻抗法是最常用的方法。
通过测量电源电压、设备电压和短路电流等参数，可以计算出短路电流的大小。
2.短路电流传播计算：短路电流传播是指短路电流在电力系统中的传输过程。
短路电流传播计算主要包括节点电位法和分布参数法等。
节点电位法是计算电力设备节点电位的方法。
通过遍历电力系统的所有节点，计算每个节点的电位差，从而得出短路电流传播的路径。
3.短路电流定位计算：短路电流定位是指确定短路故障点的位置。
短路故障点的位置对于维修和恢复电力系统的供电很关键。
常用的短路电流定位方法有追溯法、相对法和电压法等。
追溯法是通过追溯电力设备的运行状态和瞬时测量数据，推测短路故障点的位置。
在三相短路故障分析与计算的过程中，可以设计相应的程序来辅助实施。
程序设计的关键是根据电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据，实现短路电流的计算、传播和定位。
程序的具体设计需要根据实际情况进行，但一般包括以下几个步骤：1.数据输入：程序需要用户输入电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据等。
这些数据可以通过数据库或者手动输入的方式获取。
2.短路电流计算：根据输入的电力系统数据，程序通过相关的计算方法，计算出短路电流的大小。
3.短路电流传播计算：程序根据短路电流的大小和拓扑结构，实现短路电流传播的计算。
这可以通过节点电位法或分布参数法来实现。
4.短路电流定位计算：程序根据短路电流的传播路径，结合测量数据，实现短路电流的定位计算。
这可以通过追溯法或电压法来实现。
电力系统三相短路分析
6.1
短 路 的 基 本 概 念
五、短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害： 短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害：
• 短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同 短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝缘的损坏； 时电动力效应也可能使导体变形或损坏。 时电动力效应也可能使导体变形或损坏。 • 短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用 短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏， 电设备不能正常工作。 电设备不能正常工作。 • 不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信 不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通， 线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。 线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。 • 由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输 入功率不 由于短路引起系统中功率分布的变化， 平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解， 平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积 停电。 停电。
6.2.2 电流分布系数
•电流分布系数：如图所示的线性网络，令原网络中所有电源的 电流分布系数：如图所示的线性网络， 电流分布系数 & I f =1 电势为零，在短路点接入电势源， 电势为零，在短路点接入电势源，使得短路点电流 则此时网络中任一支路的电流， 则此时网络中任一支路的电流，在数值上即等于该支路的电流 分布系数，即图中 I&1 = C1 , I&2 = C 2 , L I&i = Ci ,L I&n = C n 。 分布系数， 电流分布系数是表征网络中电 流分布情况的一种参数， 流分布情况的一种参数，其数 值与短路点位置、网络结构、 值与短路点位置、网络结构、 形状和参数有关。 形状和参数有关。 所有电源点的电流分布系数之和 必等于1，即 必等于 ，
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。
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。
某电力系统三相短路故障计算与分析
某电力系统三相短路故障计算与分析电力系统的三相短路故障是指电力系统中三相线路之间、线路与地之间发生低阻抗短路故障。
这种故障会带来严重的电气安全隐患，甚至导致设备的损坏甚至发生火灾等事故。
因此，对电力系统的三相短路故障进行计算与分析具有重要意义。
为了进行三相短路故障计算与分析，我们首先需要了解电力系统的基本参数，包括电压、电流、阻抗等信息。
通过对电力系统的拓扑结构进行建模，可以建立系统节点之间的电位方程以及支路之间的电流方程。
以节点电压为未知数，利用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，可以得到节点电流和支路电流之间的关系。
接下来，我们可以根据三相短路故障的特性，在短路点附近建立等效电路模型。
对于三相短路故障，通常可以采用对称分量法进行分析。
通过将三相短路故障转化为正序、负序和零序三个独立的故障计算问题，可以更加简化和明确问题的处理过程。
正序短路是指故障时三相电压和电流的幅值相等，相位角相差120度的情况。
负序短路则是指三相电流和电压的相位相同，但幅值不相等的情况。
零序短路是指三相电流和电压的幅值都为零的情况。
对于电力系统的三相短路故障的计算，通常可以采用负序等效法和正序等效法来进行分析。
负序等效法是指将负序短路等效为对称短路，从而将三相短路问题转化为正序短路问题的方法。
正序等效法则是指将正序短路等效为对称短路，从而简化三相短路故障计算的方法。
对于短路故障计算过程中所得到的电流和电压值，我们还可以通过对故障电流和故障电压进行比较，来判断是否存在故障点的位置。
比如，如果故障电流较大，而故障点附近的电压较低，那么可以判断故障点位置在电流流动方向上的接地侧。
通过对电力系统的三相短路故障进行计算和分析，可以确定故障点的位置和故障类型，为故障排除和设备维修提供准确的依据。
同时，还可以对系统的保护装置进行校验和调整，提高电力系统的安全性和可靠性。
总之，电力系统的三相短路故障计算与分析是电力系统运行和维护中至关重要的一环。
第6章电力系统三相短路故障分析
6.2无限大容量电源供电的 电力系统三相短路
•6.2.1 无限大容量电源的概念
概念
电源距短路点的电气距离较远时，由短路而
引起的电源送出功率的变化S 远小于电源的 容量 S ，这时可设 S ，称该电源为无限
大容量电源。
重要 特性
电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变
理想概念，表示为：
6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
6.1.2 短路计算的简化假设
• 1．不计入发电机间的摇摆现象和磁路饱和。 • 2.假设发电机是对称的，不对发电机作过
细的讨论，只用次暂态电动势和次暂态电 抗来表示发电机。 • 3．因为短路电流很大，相比之下可以忽略 变压器的对地导纳（即忽略其励磁支路）。 • 4．忽略电力线路的对地电容，在高压电网 （110kV及110kV以上）忽略电力线路的电 阻。
元件 模型
发电机 （调相机）
负荷
负荷 （大型电动
机）
变压器， 线路等
与稳态模 型相同， 近似计算 时可忽略 电阻。
计算公式
E(0 ) U 0 jI0 X
RL
U（20-）， PL
XL
U2 （0-）
QL
EM (0 ) U 0 jI0 X M
例6-4
• 电力系统接线图如图6-11所示，其中G为发电机， M为电动机，负载(6)为由各种电动机组合而成的 综合负荷，设在电动机附近发生三相短路故障， 试画出下列电力系统三相短路故障分析时的等值 网络图。
或近似有：I I* IB 1.156
100 6.356 kA 3 10.5
例6-2
• 冲击电流， iimp 1.8Im 2.55 6.356 16.208 kA
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。
电力系统分析三相短路
B 2
4 100
B
6 100
3 0.4 6.32 0.872
U S X X S 4*
5*
%
k2
100
B 7.5 100 1 100 7.5
TN
X
6*
X
SB
ห้องสมุดไป่ตู้
U 6
2
2
0.4
15
100
37 2
0.44
27
3、绘制等值电路图
✓相应每一种短路点作出一种等值电路图
✓任一短路点相应等值电路中，只要求表达该点短路时，短 路电流经过旳元件电抗 ✓分子为顺序号，分母为该元件旳电抗标幺值
1、发电机 有名值 归算到基本级
2
U x x''
1
d*N
1
SGN
U U U U x' x''
1
d*N
2
2
1 2 3 4
S U U U GN
1
2
3
9
2
2
S U U U U S x' U S U U U U 1* j
x1'
B 2
x '' d*N
4
1 GN
2 1
3 2
4 3
B 2
4
2、变压器
在时间轴上旳 投影代表各量 旳瞬时值
Im 0 sin( ) i[0]
Im sin( ) iP0
iP0 i[0]
17
二、短路冲击电流
•指短路电流最大可能旳瞬时值，用 iM 表达。
其主要作用是校验电气设备旳电动力稳定度。
非周期电流有最大初值旳条件应为：
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6KV 400A XR%=4
31
d(3) 1
215MVA
x'' d*N
0.125
37KV 5
6.3KV 2
2、短路计算点和系统运行方式确定
✓短路点按
选择电气设备 整定继电保护
高、低压母线 电气设备接线端处
并列运行处理 ✓运行方式 最大：选择电气设备 电源按最大容量处理
最小：校验继电保护 单列运行处理
kM 1 e0.01/Ta
短路电流的最大有效值：
IM
I
2 dz
[(kM
1)
2Idz ]2 Idz
1 2(kM 1)2
短路电流的最大有效值常用于校验某些电气设备的断流能力 或耐力强度。
四、短路容量
短路容量也称为短路功率，它等于短路电流有效 值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电 压）的乘积，即
值
d( 3) 1 3
d( 3) 1
3
1
2
0.872
8
0.872
0.83 0.83
7
1.287
0.415
d( 3 ) 1
G1 G2
G
G
d( 3) 2
6 0.44
4
5
1
1
1
2
0.83 0.83
G1 G2
d (3) 2 6
0.44 8 0.5
7 0.415
G
d (3) 2 9 1.4
G
第五节 无限大容量电源供电系统三相短路电流计算
同一电压级中各元件的额定电压可能不一样 线路首端，升压变压器二次侧高出10% 线路末端，降压变压器一次侧UN 发电机高出5%
简化计算——同一电压级中各元件的额定电压相同， 数值上=平均电压，Uav=(1.1UN+UN)/2=1.05UN 2、高压电网只计及电抗,当RdΣ< XdΣ/3时,忽略RdΣ
二、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法)
GⅠ
T1
Ⅱ
T2
Ⅲ
T3 Ⅳ
x1
x2
x3
x4
x5
x6
U1
U2
U3
U4
x1*j
x2*j
x3*j
x4*j
x5*j
x6*j
取U4为基本
级
采用平均电压后简化计算,无需考虑变压器变比归算
1、发电机
有名值
2
U x x''
1
d*N
1
SGN
归算到基本级
U U U U x x '
''
1
d*N
2
2
1 2 3 4
Im0
Em
(R R)2 2 (L L)2
tg 1 (L L)
R R
假定t＝0时刻发生短路 a相的微分方程式如下：
Ri
L
di dt
Em
sin(t
)
其解就是短路的全电流，它由两部分组成： 周期分量和非周期分量。
周期分量： 短路电流的强制分量, 并记为 idza
4 3
B 2
x5
B 2
4
3
第三节 无限大功率电源供电的三相短路过渡过程分析
• 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：
e Em sin(t ) i Im 0 sin(t )
TN
X
6*
X
SB
U 6
2
2
0.4
15
100
37 2
0.44
3、绘制等值电路图
✓对应每一个短路点作出一个等值电路图
✓任一短路点对应等值电路中，只要求表示该点短路时，短 路电流通过的元件电抗 ✓分子为顺序号，分母为该元件的电抗标幺值
d( 3 ) 2 6 0.44
3 0.83
d( 3 ) 1
1
kM为冲击系数,实用计算时，短路发生在发电机 电压母线时kM＝1.9；短路发生在发电厂高压母 线时kM＝1.85；在其它地点短路kM＝1.8。
图1-4 非周期分量有最大可能值时的短路电流波形图
三、短路电流的有效值
•在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值， 是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均
2
0.83 0.83
G1 G2
4
5
1
1
1
2
0.83
0.83
G1
G2
4、等值电路图归并与简化
✓串联 ✓并联
X Xi
1 1
X
Xi
1
x x 13
1
x12
✓Δ Y
3
X X XXX X 1
13 12
12
23
13
X X XXX X 2
12 23
12
23
13
X X XXX X 3
一、基本概念
中性点接地：三相或单相
1. 2.
那种故障短路电流最大 短路电流计算值
中性点不接地：三相
I'' —次暂态短路电流：周期分量起始(t=0)的有效值
用途：保护整定计算及校验断路器的额定断流容量
I M —短路全电流的最大有效值
用途：校验电气设备的动稳定和断路器的额定断流量
i M —三相短路冲击电流
方根值，即
It
1 T
t T / 2 t T / 2
it2dt
1 T
t T / 2
2
tT / 2 (idzt idft ) dt
为了简化计算，通常假定：非周期电流在以时间t为 中心的一个周期内恒定不变，因而它在时间t的有效
值就等于它的瞬时值，即
Idft idft
对于周期电流，认为它在所计算的周期内是幅值恒
(2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并
列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定 性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 (4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯 线路感应出电动势,影响通讯.
四、减少短路危害的措施
(1)限制短路电流（加电抗器） 。 (2)继电保护快切。 (3)结线方式。 (4)设备选择.
定的，其数值即等于由周期电流包络线所确定的t时 刻的幅值。因此，t时刻的周期电流有效值应为
I dz
Im 2
图1-5 短路电流有效值的确定
根据上述假定条件：
It
I d2z
I2 dft
短路电流最大有效值出现在第一周期，其中心为：t=0.01s
Idft
I e0.01/Ta m
(kM
1)Im
电源至短路点的总阻抗ZΣ
➢ 计及电阻时 Idz
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。
将Im0 0， 90 和 ＝0代入式短路全电流表达式：
i Im cost Imet /Ta
短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现 （如图1-4）。若 f 50 Hz，这个时间约为0.01秒，将其 代入式上式，可得短路冲击电流 ：
iM Im Ime0.01/Ta (1 e0.01/Ta )Im kM Im kM 1 e0.01/Ta
五、计算短路电流的目的
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。
第二节 标幺制
一、计算短路电流的基本假设
1、以电网的平均电压取代元件的额定电压
C Im0 sin( ) Im sin( )
i Im sin(t ) [Im0 sin( ) Im sin( )]et/Ta
三相的直流电流不相等（见书P12图1-5）
二、短路冲击电流
•指短路电流最大可能的瞬时值，用 iM 表示。
其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。
短路电流关系的相量图表示
在时间轴上的 投影代表各量 的瞬时值
Im0 sin( ) i[0]
Im sin( ) iP0
iP0 i[0]
非周期电流有最 大值的条件为（1） 短路前电路空载 （Im0=0)； （2）短路发生时， 电源电势过零 （α＝0）。
图1-3 短路电流非周期分量有最大可能值的条件图
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（七）
主讲人：朱晓荣
第一章 电力系统故障分析的基本知识
本章主要内容：
1、短路的一般概念 2、标么制的近似计算法 3、无穷大功率电源供电的三相短路电流分析与 计算
第一节 短路的一般概念
故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障 简单故障:电力系统中的单一故障 复杂故障:同时发生两个或两个以上故障 短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对