第3章 电力系统的短路..

第3章电力系统的短路

3．1 短路的类型及计算假设

3.1.1短路的原因、类型及后果

短路是电力系统的严重故障。

短路：指一切不正常的相与相或相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路的情况。

1.短路的原因

元件损坏；气象条件恶化；人为事故；其他，如工程建设时挖沟损伤电缆等；

2.短路的类型

三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路等。

三相短路也称对称短路；其他类型的短路是不对称短路；

3.短路的后果

1）短路故障使短路点附近支路出现比正常电流大许多倍的短路电流，产生较大的电动效应和热效应，破坏设备；

2）短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大；

3）短路会使并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定，造成系统的解列，出现大面积停电；

4）不对称短路对附近通信线路和无线电波会产生电磁干扰。

3.1.2短路电流计算的目的与计算假设

1.短路电流计算的目的

选择有足够机械稳定和热稳定的电器设备；

合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数；

设计和选择发电厂和电力系统主接线；

进行电力系统的暂态稳定计算，分析短路对用户的影响；

确定输电线路对通信的影响；

2.短路电流计算的基本假设

短路过程中各发电机之间不发生摇摆，并认为所有发电机的电势都同相位；

负荷只作近似估计，或当作恒定电抗，或当做某种临时附加电源，要视具体情况而定；

不计磁路饱和；

对称三相系统；

忽略高压输电线的电阻和电容，忽略变压器的电阻和励磁电流，即发电、输电、变电和用电均用纯电抗表示；

金属性短路：不计过渡电阻的影响，即认为过渡电阻等于零的短路情况；

3.1.3实用短路电流计算的基本流程

根据基本假设，采用标幺值方法计算已知待计算系统所有设备的电抗标幺值；

用设备电抗标幺值替换设备元件并重新绘制成图，形成短路计算电路图；

等值简化网络，简化目标是所有电源到短路点都只有一个等值电抗的最简单等值电路图；

采用无限大容量系统的概念计算现实中电力系统对短路点提供的短路电流；

采用无限大容量系统的概念计算现实中电力系统的短路电流；

叠加不同元件相同时刻的短路电流。

短路电流，电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接（短路）时流过的电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。

主要分类

三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地

的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。

发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会

产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。

供电网络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果，就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。

计算目的

计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于如下用途必须进行短路电流的计算：

（1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。

（2）选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。

（3）确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。

（4）保护电力系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。

计算条件

1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.

具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.

2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.

3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.

计算方法

即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下

面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.

在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.

1.主要参数

Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量

Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流

和热稳定

IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定

ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定

x电抗(Ω)