短路电流分析与计算ppt课件
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短路电流计算及保护整定ppt课件
功率因数，分为自然功率因数和人工补偿功率因数，存在人工补偿的 情况应按补偿后的功率因数进展计算。功率因数经常变化，计算加权 平均值也比较困难。影响功率因数的要素：用电设备和供配电设备的 固有特性，负载大小，外加电压大小，供电频率动摇。
可见，影响负荷电流大小的要素很多，要准确确定实践运转负荷和电 流的大小是相当困难的，至少目前还没有准确的科学实际。最好以实 测数据分析为准。分析运转数据后可反推出需用系数为计算所运用， 也为矿井下一步类似区域的供电设计作参考根据。
限时限速断维护〔II段〕、定时限过流维护〔III段〕相配合构成的一整 套维护。 最大运转方式——在被维护线路末端发生短路时，系统阻抗最小，而经 过维护安装的短路电流为最大的运转方式。 最小运转方式——在被维护线路末端发生短路时，系统阻抗最大，而经 过维护安装的短路电流为最小的运转方式。 利用电力系统正常运转和缺点时参数的差别，可以构成哪些不同原理的 继电维护： (1)反响电流增大而动作的过电流维护； (2)反响电压降低而 动作的低电压维护；(3)反响缺点点到维护安装处间隔的间隔维护；(4) 线路内部缺点时，线路两端电流相位发生变化的差动维护。
近后备——当主维护回绝动作时，有本设备或线路的另一套维护实现后 备；当断路器回绝动作时，由断路器失灵维护实现后备。
2.2.1 几个概念
反时限维护——安装启动后其动作时限随着作用量增大反而减小的一种 维护。如运用于电动机过载维护的反时限过流维护。
定时限维护——安装启动后其动作时限与作用量大小无关的一种维护。 三段式过流维护——由电流速断维护〔 I段，也叫无时限速断维护〕、
功
率时，那么为这几台同时起动的电动机的额定起动电流之和。
对于存在两回断路器的挪动变压器，应据每回路所接负荷情况分别对两 回路的维护器根进展整定。
可见，影响负荷电流大小的要素很多，要准确确定实践运转负荷和电 流的大小是相当困难的，至少目前还没有准确的科学实际。最好以实 测数据分析为准。分析运转数据后可反推出需用系数为计算所运用， 也为矿井下一步类似区域的供电设计作参考根据。
限时限速断维护〔II段〕、定时限过流维护〔III段〕相配合构成的一整 套维护。 最大运转方式——在被维护线路末端发生短路时，系统阻抗最小，而经 过维护安装的短路电流为最大的运转方式。 最小运转方式——在被维护线路末端发生短路时，系统阻抗最大，而经 过维护安装的短路电流为最小的运转方式。 利用电力系统正常运转和缺点时参数的差别，可以构成哪些不同原理的 继电维护： (1)反响电流增大而动作的过电流维护； (2)反响电压降低而 动作的低电压维护；(3)反响缺点点到维护安装处间隔的间隔维护；(4) 线路内部缺点时，线路两端电流相位发生变化的差动维护。
近后备——当主维护回绝动作时，有本设备或线路的另一套维护实现后 备；当断路器回绝动作时，由断路器失灵维护实现后备。
2.2.1 几个概念
反时限维护——安装启动后其动作时限随着作用量增大反而减小的一种 维护。如运用于电动机过载维护的反时限过流维护。
定时限维护——安装启动后其动作时限与作用量大小无关的一种维护。 三段式过流维护——由电流速断维护〔 I段，也叫无时限速断维护〕、
功
率时，那么为这几台同时起动的电动机的额定起动电流之和。
对于存在两回断路器的挪动变压器，应据每回路所接负荷情况分别对两 回路的维护器根进展整定。
电力电路短路电流计算PPT
K (3) 1
1T
K(3) 2
S
QF
1WL
3T
2T
2WL
5km 0.4Ω/km
1km 0.38Ω/km
SOC = 1000MVA
2500kVA
800kVA 10/0.4kV
35/10.5kV
UK%＝6.5
UK%＝4.5
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
1. 由短路电流运算系统图画出短路电流运算等效电路图。
简化等值电路图，求出短路总阻抗标幺值。简化时电路的各种简化方法都可以使用，如 串连、并联、Δ-Y或Y-Δ变换、等电位法等。 运算短路电流标幺值，短路电流着名值和短路其它各量。即短路电流、冲击短路电流和 三相短路容量。
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
三相短路电流运算 短路电流的运算步骤
短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸取的能量，导体的 电阻率和比热也随温度变化
将 带入，
第四节 短路电流的效应
短路电流的热效应
短路产生的热量
一样采取等效方法运算，用稳态短路电流运算实际短路电流产生的热量。 由于稳态短路电流不同于短路全电流，需要假定一个时间，称为假想时间 。在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流在实际短路连 续时间内所产生的热量。短路电流产生的热量
同时电动机迅速遭到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一 样只推敲电动机对冲击短路电流的影响。
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
两相短路电流运算
无穷大功率电源供电系统两相短路电流
目的：用于继 电保护灵敏度 的校验
两相短路电流与三相短路电流的关系
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
短路电流特性曲线课件
保护策略制定
设备选型与校验
根据短路电流特性曲线，可以选配合 适的电气设备并进行校验，以确保设 备的安全运行。
根据短路电流特性曲线，可以制定相 应的保护策略，如速断、限流等。
03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ短路电流计算
短路电流计算方法
欧姆定律法
基于欧姆定律，通过测量电路中 的电阻、电感和电容等参数，计
算短路电流。
叠加原理法
将电路中的电压源和电流源分别进 行叠加，计算每个源单独作用时的 短路电流，最后求和得到总短路电 流。
案例二：某住宅小区的短路跳闸故障排查
总结词
线路过载引发短路跳闸
详细描述
某住宅小区的线路因过载而 发热，引发短路跳闸故障。 电力公司排查故障原因，发 现是居民用电负荷过大所致
。
总结词
电力设施老化问题
详细描述
该小区的电力设施存在老化现象，线路绝 缘层破损、设备锈蚀等问题较多，增加了 短路的风险。
总结词
系统稳定性受影响
短路电流可能导致电力系 统电压骤降或崩溃，影响 系统的稳定运行。
人员伤亡
短路电流可能导致触电事 故，对人员生命安全构成 威胁。
02
短路电流特性曲线
特性曲线的定义与绘制
定义
短路电流特性曲线是描述短路电流随时间变化的曲线，通常以电流为纵坐标， 时间为横坐标。
绘制方法
通过实验或仿真数据，将不同时刻的短路电流值标在坐标系上，然后连成线段 或光滑曲线。
短路电流的限制措施
变压器分接头的调整
通过调整变压器的分接头，改变变压器的变比，从而改变电网的 短路电流水平。
串联电抗器的使用
在系统中串联电抗器，通过增加系统的电抗值来限制短路电流的大 小。
电力系统三相短路分析(PPT50页)
9
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
S U U U GN
1
2
3
10
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
S
x '' d*N
B
S GN
%
2
2
%
U U U U S U S
k1
x S U U U S 2* j
RR
13
假定t＝0时刻发生短路 a相的微分方程式如下：
RiLd d ti Ems i nt ()
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。
14
周期分量：
短路电流的强制分量, 并记为 i d z a
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
S U U U GN
1
2
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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
S
x '' d*N
B
S GN
%
2
2
%
U U U U S U S
k1
x S U U U S 2* j
RR
13
假定t＝0时刻发生短路 a相的微分方程式如下：
RiLd d ti Ems i nt ()
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。
14
周期分量：
短路电流的强制分量, 并记为 i d z a
短路电流周期分量课件PPT
u Um sin(t )
短路电流暂态过程的突出特点就是产生非周期分量电 流，产生的原因是由于短路回路中存在电感。根据楞次定 律，短路电流不能突变。
故在发生突然短路的瞬间（0时），由于短路后的周期 分量电流突然增大，与短路前的电流不等。为了维持电流 的连续性，将在短路回路中产生一自感电流来阻止短路电 流的突变。
阻尼绕组感应电流衰减得较快其速度取决于阻尼绕组的等效电感和电阻的比值该比值称为次暂态时间常数40激磁绕组感应电流衰减的较慢因为其等效电感较大其时间常数称为暂态时间常数同无限大容量系统的情况一样若短路前负荷电流为零短路瞬间恰好发生在发电机电势过零点则产生的短路电流周期分量起始值最大
3.1 短路电流的基本概念
计算冲击电流用于校验电气设备和导体的动稳定性。
3. 短路全电流的最大有效值
短路电流在某一时刻的有效值是以时间为中心的一个周期
内T 短路全电流的均方根值。
I kt =
t+T
1
T
2
ik2dt
t- T
2
t+T
1
T
2
(i pt
t- T
ispt )2 dt
2
简化计算，取 t 时刻的瞬时值作为一个周期内的有效值，
11
什么是无限大容量电源？
所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部 阻抗以及容量无限大的系统。
无限大容量系统：US=常数，XS=0, SS=∞
实际上，真正的无限大容量电源系统是不存在的。 然而对于容量相对于用户供电系统容量大得多的电力 系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力 系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。 如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的 5％～10％，或当电力系统容量超过用户供电系统容量50倍 时，可将电力系统视为无限大容量系统。
短路电流暂态过程的突出特点就是产生非周期分量电 流，产生的原因是由于短路回路中存在电感。根据楞次定 律，短路电流不能突变。
故在发生突然短路的瞬间（0时），由于短路后的周期 分量电流突然增大，与短路前的电流不等。为了维持电流 的连续性，将在短路回路中产生一自感电流来阻止短路电 流的突变。
阻尼绕组感应电流衰减得较快其速度取决于阻尼绕组的等效电感和电阻的比值该比值称为次暂态时间常数40激磁绕组感应电流衰减的较慢因为其等效电感较大其时间常数称为暂态时间常数同无限大容量系统的情况一样若短路前负荷电流为零短路瞬间恰好发生在发电机电势过零点则产生的短路电流周期分量起始值最大
3.1 短路电流的基本概念
计算冲击电流用于校验电气设备和导体的动稳定性。
3. 短路全电流的最大有效值
短路电流在某一时刻的有效值是以时间为中心的一个周期
内T 短路全电流的均方根值。
I kt =
t+T
1
T
2
ik2dt
t- T
2
t+T
1
T
2
(i pt
t- T
ispt )2 dt
2
简化计算，取 t 时刻的瞬时值作为一个周期内的有效值，
11
什么是无限大容量电源？
所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部 阻抗以及容量无限大的系统。
无限大容量系统：US=常数，XS=0, SS=∞
实际上，真正的无限大容量电源系统是不存在的。 然而对于容量相对于用户供电系统容量大得多的电力 系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力 系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。 如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的 5％～10％，或当电力系统容量超过用户供电系统容量50倍 时，可将电力系统视为无限大容量系统。
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；
短路电流及其计算(3)
其他原因是：①工作人员未遵守安全操作规程而 发生误操作，或者误将低电压的设备接入较高电 压的电路中；②鸟兽跨越在裸露的相线之间或相 线与接地物体之间或者咬坏设备导线电缆的绝缘。
想 一 想
有时候低压断路器突然跳闸或熔断器突然 熔断，这是由于什么原因造成的呢？
二、短路的后果 （1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而 使故障元件和短路电路中的其他元件损坏。 （2）短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常 运行。 （3）短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围 越大，给国民经济造成的损失也越大。 （4）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性。 （5）单相短路，短路电流将产生较强的不平衡交变 磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰， 影响其正常运行。
例5－1 某企业供电系统如图所示。已知电力系统 出口断路器为SN10-10Ⅱ型。试试用标么制法计算
变电站高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线 上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。
解 （1）确定基准值
（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标么 值1）电力系统
查附录表16得Soc＝500 MV·A
（3）根据计算电路、各元件编号以及各元件电抗 标么值绘出等效电路图。 （4）根据电阻串、并联的方法将等效电路简化 （短路计算点标记位置不变）。 （5）根据计算公式分别计算各短路电流和短路容 量。 （6）列出短路电抗、电流短路和短路容量汇总表。
二、用标么制法计算三相短路电流的方法
1．标么值、基准值
2）架空线路 由表5－1得Xo＝0.38 Ω／km 3）电力变压器（Yyn0接线）
由附录表得Uk％＝4.5
短路等效电路图
(3)求k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电
流和短路容量 1）总电抗标么值
电力系统三相短路电流的实用计算培训课件
x
及所指定的时刻t，查计算曲线（或对应的数
jsi
字表格）得出每台等值机组提供的短路电流标么值 。 Iti
b、无限大功率电源向短路点提供的短路电流周期分量的标幺值:
1 xsk
其数值不衰减。
c、第i台等值机组提供的短路电流有名值
Iti Iti I Ni Iti
S Ni 3U av
(kA)
d、无限大功率电源提供的短路电流有名值
* **上述将电源进行分组的计算方法称为：
个别变化法
* **如果全系统的发电机向短路点供出短路电流的 变化规律相同时，可把全系统中所有发电机看成一 台等值发电机进行计算，称之为：
同一变化法
二、应用运算曲线法求任意时刻短路电流周期分 量~~的~~有~~效~~值~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
(3)进行网络化简，求取转移电抗 xik 。
a、采用星—三角变换法消去所有中间节点，最后只余下 电源节点和短路点；
b、每个电源与短路点之间直接相连的电抗就是 xik 。
c、化简过程中可进行电源分组合并，依据为： • 当发电机特性相近时，与短路点电气距离相似的发电机可以
合并； • 直接接于短路点的发电机应单独考虑； • 不同类型的机组不能合并； • 无限大功率的电源应单独计算。
(4)计算起始次暂态电流的标么值I”*和有名值I”。
I*
n i 1
1 Zik
I I* I B I*
SB (kA) 3U B
(5)计算短路冲击电流 iimp 。
Iimp Kimp 2 I (kA)
* **影响短路电流变化规律的主要因素有两个：
• 发电机的特性（类型、参数）； • 发电机距短路点的电气距离。
短路电流计算PPT课件
10kV系统短路电流计算
10kV系统短路电流计算
10kV系统短路电流计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
地短路 • 四、终端变电所可采用的限流措施 • 1、变压器分列运行 • 2、采用高阻抗变压器 • 3、在变压器回路中装设电抗器 • 4、采用小容量变压器
10kV系统电路元件阻抗的计算
• 一、系统阻抗 • 由供电部门提供 • 二、10kV线路阻抗 • 1、对计算要求不十分精确是，可采用各种线路电抗的近
10kV
SCB11-800kVA
中心电房
• 变电站：最大运行方式下阻抗为0.28Ω
•
最小运行方式下阻抗为0.35Ω
10kV系统短路电流计算示例
导体绝缘层，δ为其厚度 导体，d为其外径
变电站
10kV系统短路电流计算示例
k1
电缆L2
k2 分电房
10kV
电缆L1
ZCYJV22-3*400,3km
ZCYJV22-3*120,0.3km
电缆外护套， H1=0.035D+1(mm)
电缆内护套H2
电缆外径D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10kV侧短路电流1
1号
k1 0.4kV I段
分电房 3号
SCB11-1600kVA
k4 0.4kV III段
k5
ZCYJV-4*240+1*120,0.15km
电缆L2
配电总箱
SCB11-1600kVA k2
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–短路所引起的后果：
短路点的电弧有可能烧坏电气设备，同时很大的 短路电流通过设备会使发热增加，当短路持续时 间较长时，可能使设备过热而损坏；
很大的短路电流通过导体时，要引起导体间很大 的机械应力，如果导体和它们的支架不够坚固， 则可能遭到损坏；
精品课件
6
短路时，系统电压大幅下降，对用户工作影响很 大。系统中最主要的负荷异步电动机可能停转， 造成产品报废及设备损害；
Xj
XN
Sj S jN
常用的电抗标幺值计算公式见表4－3
精品课件
18
3. 具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立 用表4－3的公式计算出各元件的电抗标幺值后，无需再考 虑用变压器的变比进行归算，直接将其连成等值电路即可。
4. 短路回路总电抗标幺值的计算 (1) 绘制计算电路图 (2)短路计算点和系统运行方式确定 (3) 绘制等值电路图 (4)等值电路的归并与简化
Ich Id2z m 2 Idzem 2T Ta 2Idz12K ch12
当Kch＝1.8，Ich＝1.52Idz 短路全电流有效值常用来检验电气设备的断流能力或动稳定性。
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15
可见，对于无限大电源供电系统，若要求Kch和ich，只要求 出周期分量有效值Idz即可。
I dz
精品课件
19
例题 图中在d点发生三相短路，请 计算短路回路的总电抗 标幺值。
解：选Sj＝100MVA，Uj＝Upj X1X20.121 5 10500.83 X3X417.50017.5001 X50.415 1 30 7 2 00.44
有可能使并列的发电厂失去同步，破坏系统稳定， 引起大片地区停电；
不对称短路引起的不平衡电流所产生的不平衡磁 通，会在邻近的平行线路内（如通信线路或铁道 信号系统）感应很大的电动势。这将造成通信的 干扰并危及设备和人身的安全。
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7
第二节 无限大容量电源供电系统 三相短路过渡过程分析
无限大容量电源
当短路发生在高压电网时，Kch＝1.8，ich＝2.55Idz
短路冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定性。
精品课件
14
5．短路全电流最大有效值 它出现在过渡过程的第一个周期。其值为
1 T
2
Ich T 0 idzidf dt
为了简化计算，假设非周期分量的数值在第一个周期内是恒 定不变的，等于它在t＝T/2时的瞬时值。则
第四章 短路电流分析与计算
精品课件
1
第一节 概 述
短路的概念:所谓短路，是指电力系统除 正常情况以外的一切相与相之间或相与 地之间的“短接”。
短路的产生原因
–电气设备载流部分的绝缘损坏
各种形式的过电压（如雷击）
绝缘材料的自然老化、脏污、直接机械损伤等 没有及时发现和消除设备中的缺陷
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2
设计、安装和运行不良所致
–运行人员带负荷拉倒闸 –线路检修后未拆除地线就加上电压等误操作 –鸟兽跨接在裸露的载流部分 –风、雪、雹等自然现象
精品课件
3
短路的种类
–三相短路 –两相短路 –两相接地短路 –单相接地短路
精品课件
4
各种短路的示意图和代表符号如下：
精品课件
5
短路的现象及后果
–伴随短路所发生的基本现象 ：电流剧烈增加， 系统中的电压将急剧下降。
UB 3 Z d
式中 UB为电源额定电压； ZdΣ为由电源至短路点的总阻抗， 也称为短路回路总阻抗。
精品课件
16
第三节 短路回路总阻抗的求取
1．计算短路电流基本假设
（1）以网络平均电压取代元件的额定电压 假定处在同一电压级中的各元件的额定电压都相等，即在 数值上取其额定电压的平均值，并把它称为网络平均电压。
i d I ds zm i t n ( d ) [ I m si n ) I ( ds zm i n d )e ( T ] a
精品课件
12
t
i d I ds zm i t n ( d ) [ I m si n ) I ( ds zm i n d )e ( T ] a
3.产生最大短路全电流条件 (1) Im＝0，即短路前电路为空载； (2)Φd＝π/2，即短路回路近似为纯感性电路； (3)α＝0，即发生短路瞬间，电压瞬时值恰好为0。
Upj1.1UB 2UB1.0U 5B
（2）高压电网计及电抗
因此
I dz
U pj 3X d
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2.各元件统一基准值电抗标幺值的计算XjXNZjN Zj
XNU U2jN 2j //SSjjN
这是精确算法。
在短路计算中采用近似算法，即认为在同一标称电压 电网中的各元件，其额定电压都等于网络平均电压，基准 电压也取网络的平均电压。在此条件下，上式可简化为
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（1）短路前的稳态
uUms in(t )
i Imsin(t)
Im
Um
RR' 22(LL')2
arcta(nLL')
RR'
式中Um为电源电压幅值，它恒定不变； Im为短路前电流幅值； φ短路前回路的阻抗角； α短路前瞬间电源电压的初相角。
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（2）短路后的过渡过程
RdiLd d tiUmsi nt()
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将以上条件代入全电流公式，得
t
id
Id
zcmost)(Id
eTa
zm
可见，短路后经过半个周期即出现短路全电流的最大瞬时值。
4．短路冲击电流和冲击系数 短路冲击电流是指短路电流的最大可能瞬时值。
0.01
冲击电流 ichIdz mIdzemTa 2Kch Idz
式中 Kch为短路电流冲击系数； Idz为短路电流周期分量有效值。
这是一个相对的概念。当电源容量足够大时，其等值内阻 抗就很小，短路回路中线路、变压器等的等值阻抗比电源内阻 抗大得多，电源母线电压变化甚微，这种电源就称为无限大容 量电源。
无限大电源用 Z （ 0X 或 0 ） U 、 常S 数 表 、
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8
三相短路暂态过程分析
三相电路对称，可只讨论一相（如A相）。
它的解为
t
id Idzmsin(td)AeTa
idzidf
Idzm
Um
R2 (L)2
d
arctanL
R
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短路前 iImsi nt ()
t
短路后 idIdzsmi nt (d)AT ea
因为电感电流不能突变，必有 i(t0_ )i(t0 )
即 Im si n ) ( Ids zm i n d ) (A从而得到 t
短路点的电弧有可能烧坏电气设备，同时很大的 短路电流通过设备会使发热增加，当短路持续时 间较长时，可能使设备过热而损坏；
很大的短路电流通过导体时，要引起导体间很大 的机械应力，如果导体和它们的支架不够坚固， 则可能遭到损坏；
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短路时，系统电压大幅下降，对用户工作影响很 大。系统中最主要的负荷异步电动机可能停转， 造成产品报废及设备损害；
Xj
XN
Sj S jN
常用的电抗标幺值计算公式见表4－3
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3. 具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立 用表4－3的公式计算出各元件的电抗标幺值后，无需再考 虑用变压器的变比进行归算，直接将其连成等值电路即可。
4. 短路回路总电抗标幺值的计算 (1) 绘制计算电路图 (2)短路计算点和系统运行方式确定 (3) 绘制等值电路图 (4)等值电路的归并与简化
Ich Id2z m 2 Idzem 2T Ta 2Idz12K ch12
当Kch＝1.8，Ich＝1.52Idz 短路全电流有效值常用来检验电气设备的断流能力或动稳定性。
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可见，对于无限大电源供电系统，若要求Kch和ich，只要求 出周期分量有效值Idz即可。
I dz
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例题 图中在d点发生三相短路，请 计算短路回路的总电抗 标幺值。
解：选Sj＝100MVA，Uj＝Upj X1X20.121 5 10500.83 X3X417.50017.5001 X50.415 1 30 7 2 00.44
有可能使并列的发电厂失去同步，破坏系统稳定， 引起大片地区停电；
不对称短路引起的不平衡电流所产生的不平衡磁 通，会在邻近的平行线路内（如通信线路或铁道 信号系统）感应很大的电动势。这将造成通信的 干扰并危及设备和人身的安全。
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第二节 无限大容量电源供电系统 三相短路过渡过程分析
无限大容量电源
当短路发生在高压电网时，Kch＝1.8，ich＝2.55Idz
短路冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定性。
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5．短路全电流最大有效值 它出现在过渡过程的第一个周期。其值为
1 T
2
Ich T 0 idzidf dt
为了简化计算，假设非周期分量的数值在第一个周期内是恒 定不变的，等于它在t＝T/2时的瞬时值。则
第四章 短路电流分析与计算
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第一节 概 述
短路的概念:所谓短路，是指电力系统除 正常情况以外的一切相与相之间或相与 地之间的“短接”。
短路的产生原因
–电气设备载流部分的绝缘损坏
各种形式的过电压（如雷击）
绝缘材料的自然老化、脏污、直接机械损伤等 没有及时发现和消除设备中的缺陷
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2
设计、安装和运行不良所致
–运行人员带负荷拉倒闸 –线路检修后未拆除地线就加上电压等误操作 –鸟兽跨接在裸露的载流部分 –风、雪、雹等自然现象
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3
短路的种类
–三相短路 –两相短路 –两相接地短路 –单相接地短路
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4
各种短路的示意图和代表符号如下：
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5
短路的现象及后果
–伴随短路所发生的基本现象 ：电流剧烈增加， 系统中的电压将急剧下降。
UB 3 Z d
式中 UB为电源额定电压； ZdΣ为由电源至短路点的总阻抗， 也称为短路回路总阻抗。
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第三节 短路回路总阻抗的求取
1．计算短路电流基本假设
（1）以网络平均电压取代元件的额定电压 假定处在同一电压级中的各元件的额定电压都相等，即在 数值上取其额定电压的平均值，并把它称为网络平均电压。
i d I ds zm i t n ( d ) [ I m si n ) I ( ds zm i n d )e ( T ] a
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t
i d I ds zm i t n ( d ) [ I m si n ) I ( ds zm i n d )e ( T ] a
3.产生最大短路全电流条件 (1) Im＝0，即短路前电路为空载； (2)Φd＝π/2，即短路回路近似为纯感性电路； (3)α＝0，即发生短路瞬间，电压瞬时值恰好为0。
Upj1.1UB 2UB1.0U 5B
（2）高压电网计及电抗
因此
I dz
U pj 3X d
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2.各元件统一基准值电抗标幺值的计算XjXNZjN Zj
XNU U2jN 2j //SSjjN
这是精确算法。
在短路计算中采用近似算法，即认为在同一标称电压 电网中的各元件，其额定电压都等于网络平均电压，基准 电压也取网络的平均电压。在此条件下，上式可简化为
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（1）短路前的稳态
uUms in(t )
i Imsin(t)
Im
Um
RR' 22(LL')2
arcta(nLL')
RR'
式中Um为电源电压幅值，它恒定不变； Im为短路前电流幅值； φ短路前回路的阻抗角； α短路前瞬间电源电压的初相角。
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（2）短路后的过渡过程
RdiLd d tiUmsi nt()
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将以上条件代入全电流公式，得
t
id
Id
zcmost)(Id
eTa
zm
可见，短路后经过半个周期即出现短路全电流的最大瞬时值。
4．短路冲击电流和冲击系数 短路冲击电流是指短路电流的最大可能瞬时值。
0.01
冲击电流 ichIdz mIdzemTa 2Kch Idz
式中 Kch为短路电流冲击系数； Idz为短路电流周期分量有效值。
这是一个相对的概念。当电源容量足够大时，其等值内阻 抗就很小，短路回路中线路、变压器等的等值阻抗比电源内阻 抗大得多，电源母线电压变化甚微，这种电源就称为无限大容 量电源。
无限大电源用 Z （ 0X 或 0 ） U 、 常S 数 表 、
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三相短路暂态过程分析
三相电路对称，可只讨论一相（如A相）。
它的解为
t
id Idzmsin(td)AeTa
idzidf
Idzm
Um
R2 (L)2
d
arctanL
R
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短路前 iImsi nt ()
t
短路后 idIdzsmi nt (d)AT ea
因为电感电流不能突变，必有 i(t0_ )i(t0 )
即 Im si n ) ( Ids zm i n d ) (A从而得到 t