电力系统短路电流计算及标幺值算法

第七章短路电流计算

Short Circuit Current Calculation

§7-1 概述General Description

一、短路的原因、类型及后果

The cause, type and sequence of short circuit

1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系

统）发生通路的情况。

2、短路的原因：

⑴元件损坏

如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路.

⑵气象条件恶化

如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等.

⑶违规操作

如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压.

⑷其他原因

如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等.

3、三相系统中短路的类型：

⑴基本形式: )3(k—三相短路；)2(k—两相短路；

)1(

k—单相接地短路；)1,1(k—两相接地短路；

⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路；

不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称;

如两相短路、单相短路和两相接地短路.

注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。

4、短路的危害后果

随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。

（1）电动力效应

短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导体间

产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。

（2）发热

短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能

过热以致损坏。

（3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃及周围设备.

（4）电压大幅下降，对用户影响很大.

（5）如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使

并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。这是短路故障的最严重后果。 （6） 不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。 二、计算短路电流的目的及有关化简

The purpose and some simplification of short circuit Calculation

1、短路计算的目的

a 、选择电气设备的依据；

b 、继电保护的设计和整定；

c 、电气主接线方案的确定；

d 、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响； 2、短路计算的简化假设

a 、不考虑发电机间的摇摆现象，认为所有发电机电势的相位都相同；

b 、不考虑磁路饱和，认为短路回路各元件的电抗为常数；

c 、不考虑发电机转子的不对称性，用''''q

d E X 和来代表。认为f I << d I ,

即认为短路前发电机是空载的；

d 、不考虑线路对地电容、变压器的励磁支路和高压电网中的电阻，认

为等值电路中只有各元件的电抗。

§7-2 标么值计算方法与短路电流计算步骤

Per-unit system and the process of short-circuit current

calculation

一、 标么制的概念 conception of per-unit system

1、标么制 per-unit system ：将电压、电流、功率、阻抗等物理量不用

其有名值表示，而用标么值表示。

2、标么值：per-unit value

与有名值同单位）基准值）实际有名值（任意单位标么值(=

例如:某发电机的端电压用有名值表示为kV 5.10U G =,如果用标么值表示,就必须先选定基准值.若选基准值kV 5.10U B =,则

15.105

.10U U U B G G ===

*;

若取基准值kV 10U B =,则05.1U G =*;

若取基准值kV 1U B =,则5.10U G =*.

可见:标么值是一个没有量纲的数值,对于同一个有名值,基准值选得不同,

其标么值也就不同.

因此:说明一个量的标么值时，必须同时说明它的基准值；否则，标么值

的意义不明确！

3、采用标么制的优点： the advantage of per-unit system

（1） 易于比较电力系统中各元件的特性和参数； （2） 易于判断电气设备的特征和参数的优劣； （3） 可以使计算量大大简化。

二、 基准值的选取 the selection of reference value 1、 各量的基准值之间应服从：

功率方程：UI S 3=

欧姆定律：U = 通常选定 B B U S ,

则： B B

B U S I 3=，B

B 2

B B X S U Z ==

2、

三相对称系统中，不管是Y 接线还是∆接线，任何一点的线电压（或

线电流）的标么值与该点的相电压（或相电流）的标么值相等，且三相总功率的标么值与每相的功率标么值相等。故：采用标么制时，对称三相电路完全可以用单相电路计算。

3、

说明：通常取100,B B av S MVA U U ==（ 1.05av N U U =） 三、不同基准值的标么值之间的换算

conversion among per-unit values based on different reference values

1、 原则：换算前后的物理量的有名值保持不变。 步骤：（1）将以原有基准值计算出的标么值还原成有名值

（2）计算新基准值下的标么值

2、 发电机、变压器

已知：N N N X U S *以及, 求：B B B X U S *下的, 则： 有名值：

N N N

N N S U X X X X 2⋅

=⋅=**

标么值：

2

2B

B

N N N B B

U S S U X X X

X ⋅⋅==**

3、

电抗器 有名值：N N

N N N I U X X X X 3⋅=⋅=** 标么值：

2

3B B

N N N B

B U S I U X X X

X ⋅⋅==

**