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:

22B 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：23B B

N N N B B U S I U X X X X ⋅⋅==**

四、有变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标么值的计算

Per —unit value calculation in a network which has different voltage class connected by transformers 。