28短路的基本知识及短路电流计算

<三>短路的基本知识及短路电流的计算

短路概述

一、短路的基本概念

1、短路的基本类型：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。

2、三相短路为对称短路

3、不对称短路有两相短路、单相接地短路和两相接地短路。

4、电力网中还可能发生在不同地点同时发生短路。这种短路只要是发生在

中性点不接地系统中，如两相在不同地点接地。在电机和变压器中还可

能发生一相绕组的匝间短路。

二、短路的危害

1、大的短路电流热效应和电动力效应具有很大的破坏性。因此要求电气装

置中的各种设备应有足够的电动稳定度和热稳定度。

2、短路同时伴有电弧，可能烧坏设备；

3、短路电流基本上是电感性电流，将产生去磁电枢反应，使发电机端电压

下降，同时短路电流流过线路、电抗器还增大了它们的电压损失，因而

造成网络电压降低，愈靠近短路点降低愈多。当供电地区的电压降到

60％左右而又不能立即切除故障，就有可能引起电压崩溃。

4、短路时由于系统中功率分布的突然变化和网络电压的降低，可能导致并

列运行的发电机失去同步。在短路切除后，系统中已失去同步的发电机

在重新拉入同步的过程中可能发生振荡，以致引起继电保护误动作即大

量甩负荷。

5、不对称接地短路故障将会产生零序电流，它会在邻近的线路内产生感应

电动势，造成对通信线路和信号系统的干扰。

三、短路的原因和减轻短路影响的措施

原因：过电压、雷击、绝缘老化、机械性损伤，其他事故连带，误操作、小动

物、飞鸟等。

减轻短路的影响措施：（1）限制短路电流，如在发电厂采用分裂电抗器与分裂线圈变压器。在短路电流较大的母线和出线上采用限流电抗器等等；（2）尽快切除短路故障，采用快速动作的继电保护和断路器，以及在发电机上装设快速的自动电压调整器。

四、短路电流计算的基本原则

目的是为了正确的选择电气设备，确定限制电路电流的方式，进行继电保护装置的设计和整定计算，分析电力系统故障等。

选择和校验电气设备时，一般只需近似计算最大三相短路电流。设计继电保护和分析电力系统故障时，必须计算出各种情况下的系统各支路中的电流和各点电压。

为了简化计算，可假设如下：

（1）认为在系统短路过程中所有发电机电势的相位均相同，即发电机间无摇摆现象；

（2）不考虑磁路的饱和。这样感抗就为常数

（3）变压器的励磁电流略去不计

（4）所有元件的电容略去不计

（5）正常负荷电流略去不计

（6）认为三相系统是对称的

（7）元件的电阻一般略去不计，一般当短路回路中的总电阻大于总电抗的1／3 时，才考虑电阻的影响。

在1千伏以下的低压系统中，元件的电阻对短路电流的影响很大，所以要元件的电抗和电阻都要考虑。

这种方法计算结果，通常稍微偏大，但最大误差不超过10～15％。

标么值和系统中各元件的电抗

一、标么值 标么值＝实际值

基准值

低压系统中，需要同时考虑电阻和电抗，通常采用有名值，而高压系统中计算只计及电抗，采用标么值。

百分值和标么值的关系：X ％＝100X ＊e

取基准功率Sj 、基准电压Uj 、基准电流Ij 、基准电抗Xj ，则各电气量对于所取基准值的标么值分别为：

S ＊j ＝S/Sj U ＊j ＝U/Uj I ＊j ＝I/Ij X ＊j ＝X/Xj 四个基准值的选取，应符合下列关系：

Ij ＝Sj ／ 3 Uj Xj ＝Uj ／ 3 Ij ＝Uj 2／Sj

为了计算方便，工程上大多数选取基准容量Sj=100MVA ，有时也可选取基准容量等于所计算电网的所有发电机的额定功率之和，基准电压Uj 用各级平均电压，即

Uj= Up

用标么值表示电气量具有以下特点：

（1） 相间电压的标么值U ＊与相电压标么值Ux ＊相等，即

U ＊＝U/Uj ＝ 3 Ux ／ 3 U ＊j ＝Ux ＊

（2） 三相功率的标么值等于单相功率的标么值。即在三相电路中有如下关系：

I ＊＝U ＊／X ＊

S ＊＝U ＊I ＊ 与单相电路相同。当U ＊＝1时， S ＊＝I ＊ ＝1／X ＊ 即电流的标么值等于功率的标么值，等于电

抗标么值的倒数。

根据短路电流计算的目的，如果最后需要求得某电气设备的最大三相短路电流的安培数或通过系统中各支路的短路电流安培数，则可利用下式求得：

I ＝I ＊Ij 注：各级电网Ij 的数值是不同的。

二、电力系统中各元件的电抗

在1000V以上高压电网的短路计算中，一般只考虑主要元件，如同步电抗、电力变压器、电抗器、架空线及电缆线的电抗。配电装置中的母线，长度较小的连接导线及断路器、电流互感器等的电抗，由于对计算影响较小，可不予考虑。下图主要元件的等值电路图。

三、短路计算的步骤

1、计算电路图：单线图，注明发电机的额定容量和次暂态电抗、变压器的额定容量和短路电压、线路长度和每公里的电抗值，对图中各元件按顺序编号。

为了选择和校验电气设备，必须求出通过该电气设备的最大短路电流。为此应选取系统中各发电厂的全部发电机（包括备用机组）都投入运行的最大方式。

短路时，同步调相机和大型同步电动机也向短路点供给短路电流，在计算的时候应将它们看作附加电源。

计算时各个电压等级如下

各个电压级的平均额定电压

电网额定电压Ue （千伏）330 220 154 110 60 35 10 6 3 平均额定电压Up （千伏）345 230 162 115 63 37 10.5 6.3 3.15