第六章短路故障分析与计算
电力系统故障分析及短路电流计算
5
H
E C
． ． ．
M
Z MK Z MK Z MK
I KA U
K
Z NK Z NK Z NK
KA1
I KB U
KB1
I KC U
． ． ．
ZT ZT
N
ZT
ZR ZR ZR
E A E B
H
E C
KC1
U KA 2 U KB 2 U KC 2 U KA0 U KB 0 U KC 0
Z S 2 Z T 2 M Z MK 2
ZM2
I K2
K2
Z NK 2
2 Z R2 ZT
Z2
K2 。
U K2
Z N2
。
H2
(e) 简化的负序序网图
I K2
U K2
H2
(b) 负序序网图
ZT 0
M
Z MK 0
K0
Z NK 0
N
0 ZT
Z0 K 0
。 。
I K0
ZM0
• 序阻抗的概念 • 某元件的某序阻抗是指该序电流通过该元件时产生的压降 与该序电流的比值，如式所示。
U 1 Z1 I1 U 2 Z 2 I2 U 0 Z 0 I 0
9
是各序阻抗元件分别流 过正序、负序、零序电 流时产生的正序、负序 、零序的压降。
7
对称分量法的应用7
• 据简化的各序网图可得：
Z1 Z M 1 // Z N 1 Z M 1 Z N1 Z M 1 Z N1
8
电力系统中的短路电流计算原理与故障分析方法
电力系统中的短路电流计算原理与故障分析方法电力系统是供给电能的重要设备，而短路电流计算是电力系统设计和运行中至关重要的环节。
本文将介绍电力系统中短路电流的计算原理以及故障分析方法。
一、短路电流计算原理在电力系统中，当两个不同电压等级的设备发生短路故障时，会导致电流突然升高，形成短路电流。
短路电流计算是指通过计算短路电流的大小和特性，来确定电力系统设备的额定容量和选用适当的保护措施。
短路电流的计算原理基于以下几个关键因素：1. 电源特性：电源的内部电阻和电压特性会对短路电流产生影响。
一般来说，电源的短路电流越大，电源的内阻越小。
2. 电网拓扑结构：电网的拓扑结构指的是电源、输电线路和负载之间的连接关系。
不同的拓扑结构会对短路电流进行不同程度的限制。
3. 线路参数：输电线路的电阻、电抗和容量等参数也会对短路电流产生影响。
短路电流的大小与线路的特性有直接关系。
4. 设备参数：电力系统中的变压器、发电机、开关设备等都会对短路电流产生影响。
这些设备的特性和参数需要被准确考虑在内。
基于以上因素，短路电流的计算可以采用解析计算、仿真计算和实测计算等方法。
其中，解析计算是最常用的方法，通过分析电力系统的电路拓扑和设备参数来推导短路电流的计算公式，实现准确计算。
二、故障分析方法在电力系统中，故障是不可避免的，而对故障进行准确分析是确保电力系统安全运行的关键一环。
下面介绍几种常用的故障分析方法。
1. 弧光法：通过观察电力线路中发生故障时产生的弧光现象，来判断故障类型和位置。
这种方法操作简单，但只适用于较明显的故障。
2. 电流比较法：通过对比故障前后的电流值，来判断故障点的位置。
这种方法适用于故障比较明显、电流变化较大的情况。
3. 电流特征法：通过分析电流的变化特征，如振荡频率、幅值等，来判断故障类型和位置。
这种方法对故障类型的判断更准确，但需要运用复杂的信号处理技术。
4. 算法模型法：通过建立电力系统的数学模型，运用计算机仿真等方法进行系统分析，来判断故障类型和位置。
电力系统短路故障的分析计算
电力系统短路故障的分析计算电力系统短路故障的分析计算2010-09-1508:241-1作出无阻尼绕组同步电机在直轴方向的等值电路图并写出求取暂态电抗Xd'及1、时间常数Td'的表达式再作出有阻尼绕组同步电机在直轴及交轴方向的等值电路图并写出求取Xd"及Xq"的表达式。
2、比较同步机下列的时间常数Ta、Td'、Td"、Tq"的大小以及汽轮发电机的下列电抗的大小以及及汽轮发电机及水轮发电机的下列电抗的大小并为它们按由大到小的次序重新排列Xd、Xd'、Xd"、Xq、Xq"、Xσ(定子漏抗)。
3、列出无阻尼绕组同步发电机在端点发生三相短路，定子及转子绕组中出现的各种电流分量并指出这些电流分量随时间而变化的规律及其衰减时间常数。
(16)1-5在电力系统暂态分析中，1.为什么要引入同步电机暂态电势Eq'?2.暂态电势Eq'的大小如何确定?3.在哪些情况下需要使用暂态电势Eq'?(10分)(科大92)1-6简要论述下列问题:(24分)1、试根据无阻尼绕组同步机的磁链及电压方程(略去电阻)，推导出用同步机暂态电势和暂态电抗的电压方程式:uq=Eq'-idXd'ud=iqXq2、上述方程式应用于同步机的什么运行情况?为什么?解决什么问题?式中id、iq是什么电流?3、试利用(1)的结果论证:三相短路电流实用计算中，无阻尼绕组同步机机端短路时一相的起始暂态电流(用标么值表示)的计算公式为: I'=Eq'/Xd'4、根据基本原理，并利用(1)推导出的方程，证明同步机机端三相短路整个暂态过程中Eq'及Eq之间的关系为:Eq/Eq'=Xd/Xd'(重大83)1-7无阻尼绕组同步发电机发生突然三相短路，在短路瞬刻及暂态过程中，其气隙电势Eqδ是如何变化的?(6分)(重大84)1-8应用派克方程研究同步发电机暂态过程时，为什么常略去变压器电势?并试从abc和dq0坐标系统说明pΨd=pΨd=0的含义。
电力系统运行中的短路故障及短路电流计算分析
电力系统运行中的短路故障及短路电流计算分析摘要:在电力系统中，电力开发、电力应用属于主要的生产消费环节。
电力系统在是的运行中是借助电力资源，确保电力系统的稳定运行，提升智能电网运行的安全性。
本文首先分析了电力系统运行中的短路故障的因素，同时阐述了电力系统运行中的短路短路电流计算，最后总结了全文。
关键词:电力系统；短路故障；电流计算；短路因素前言若是电力系统运行正常，其电力的运行状态度与系统的警戒状态也是正常的。
若是电力系统的运行状态出现异常情况，电力系统的运行状态将会转变为经济运行，或者是运行恢复状态。
通过分析电力系统运行中的短路故障，计算出电力系统运行中的短路电流，能够有效确保电力系统的稳定运行。
一、电力系统运行中的短路故障因素（一）短路故障产生的原因结合相关资料，短路故障产生的原因主要包括：（1）电力供电系统内的绝缘设备损坏，主要是因为电气设备的使用年限过于长远，使得电气设备的绝缘体老化。
一旦绝缘性出现问题，若是没有及时采取应对之策，在雷雨天气将会导致线路受到攻击，一旦电气设备的绝缘体无法承受，将会导致电力系统出现短路故障。
（2）运行管理人员会因为操作失误、使得电力系统出现短路故障。
由于电力负荷是由隔离开关控制，一旦电力出现状况，将会导致电力系统短路，进而使得电力系统出现故障。
（3）自然因素的影响，电力系统在运行中，其外界线路会受到飞禽的影响。
例如：鸟兽停留在不同电位的电力导体上，会导致电力系统出现故障，进而出现跳闸、短路等情况。
若是线路中的避雷器未能科学放置，在雷雨天气会出现线路闪络、放电等情况，进而使得电力系统出现短路故障。
在狂风、暴雨等恶劣天气中，会对电线杆造成较大的影响，造成电线结冰等灾害发生，这也是电力系统出现短路故障的主要原因。
（二）电力系统运行中的短路故障的危害若是在电力系统的运行中，出现短路情况，电力系统的抗组能力下降，电力系统的电流量将会呈现增长趋势。
电力系统出现短路故障，或者电流情况情况，其电流值会明显增长，并远高于正常状态下的点流量。
电气工程概论第六章
a I a a Ib I 1 c
2
运算子
ae
j120
第五节
简单不对称短路计算
暂态
由上式可以得出正序、负序、零序三组对称分量
矩阵形式 可以用反变换求出 三相不对称的相量
I120 SIabc
Iabc S I120
1
第五节
简单不对称短路计算
暂态
第一节
概述
暂态
短路电流对电力系统将产生极大的危害，主 要有以下方面：
(1)短路电流的热效应使设备急剧发热，持续时间过长就可 能导致设备过热损坏； (2)短路电流将产生很大的电动力，可能使设备永久变形或 严重损坏； (3)短路将引起系统电压大幅度下降，严重影响用户的正常 工作； (4) 短路情况严重时，可能使电力系统的运行失去稳定， 造成电力系统解列，甚至崩溃，引起大面积停电； (5)不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及 弱电设备产生电磁干扰，影响正常工作。
暂态
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。
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
2 Ud Ud Zd 3I d S d Sd Id 3U d
S U I U Z I
第二节
标幺值
暂态
电力系统计算中有时采用一些物理量的相对 值来进行计算，这些相对值就叫作标幺值。
一、标幺值
有名值（任意单位） 标幺值 基准值（与有名值同单 位）
Z Z Z d ( R j X ) Z d R j X U U U d I I I d S S Sd ( P j Q) Sd P j Q
电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类
第一节电力系统故障概述在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，如短路故障、断线故障等。
其中大多数是短路故障（简称短路）。
所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。
在正常运行时,除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的.表7—1示出三相系统中短路的基本类型.电力系统的运行经验表明，单相短路接地占大多数。
三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路;其它几种短路均使三相回路不对称,故称为不对称短路.上述各种短路均是指在同一地点短路，实际上也可能是在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点短路.产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
例如架空输电线的绝缘子可能由于受到过电压(例如由雷击引起）而发生闪络或由于空气的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电。
再如其它电气设备，发电机、变压器、电缆等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏。
鸟兽跨接在裸露的导线载流部分以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也是屡见不鲜的。
此外,运行人员在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障.电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分。
总之，产生短路的原因有客观的,也有主观的,只要运行人员加强责任心，严格按规章制度办事，就可以把短路故障的发生控制在一个很低的限度内。
表7—1 短路类型短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的Array危害。
在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加,可能超过该回路的额定电流许多倍.短路点距发电机的电气距离愈近（即阻抗愈小），短路电流愈大。
例如在发电机机端发生短路时，流过发电机定子回路的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍。
在大容量的系统中短路电流可达几万甚至几十万安培。
短路点的电弧有可能烧坏电气设备。
短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。
第六章 短路电流及计算
第六章短路电流及计算第一节短路的原因及后果一、短路的原因短路是指系统正常运行情况以外的，一切相与相之间或相与地之间金属性短接或经过小阻抗短接。
供配电系统发生短路故障的主要原因有：1．电气设备载流部分的绝缘损坏。
这种损坏可能是由于设备的绝缘材料自然老化；或由于绝缘强度不够而被正常电压击穿；2．设备绝缘正常而被各种形式的过电压（包括雷电过电压）击穿；3．如输电线路断线、线路倒杆或受到外力机械损伤而造成的短路。
4．工作人员由于未遵守安全操作规程而发生人为误操作，也可能造成短路。
5．一些自然现象（如风、雷、冰雹、雾）及鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，也是造成短路的一个原因。
二、短路后果1．短路电流增大，会引起电气设备的发热，损坏电气设备。
2．短路电流流过的线路，产生很大的电压降，使电网的电压突然下降，引起电动机的转速下降，甚至停转。
3．短路电流还可能在电气设备中产生很大的机械力（或称电动力）。
此机械力可引起电气设备载流部件变形，甚至损坏。
4．当发生单相对地短路时，不平衡电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通迅线路、铁路信号系统、可控硅触发系统以及其他弱电控制系统可能产生干扰信号，使通讯失真、控制失灵、设备产生误动作。
5．如果短路发生在靠近电源处，并且持续时间较长时，则可导致电力系统中的原本并联同步（不同发电机的幅值、频率、波形、初相角等完全相同吻合）运行的发电机失去同步，甚至导致电力系统的解列（电力网中不同区域、不同电厂的发电机无法并列运行），严重影响电力系统运行的稳定性。
第二节短路故障的种类供电系统中短路类型与电源的中性点是否接地有关，在中性点不接地系统中，可能发生的短路有三相短路、两相短路。
而在中性点接地系统中，可能发生的短路除三相短路及两相短路外，尚有单相接地短路及两相接地短路。
图6-1是不同的短路故障的故障图。
图6-1 短路类型（虚线表示短路电流的路径）一、相间短路1．三相短路三相短路指供电系统中三相导线间同时短接。
电力系统短路电流计算
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6.2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算
➢ 综合负荷 次暂态电势 次暂态电抗
二、冲击电流的计算x 0.35
➢ 负荷提供的冲击电流 ➢ 电源提供的冲击电流 ➢ 总的冲击电流
E 0.8
iim.LD kim.LD 2ILD
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（2）进行网络6变.3换短路电流计算曲线及其应用
按照电源合并的原则，将网络中的电源合并成干组， 每组用一个等值发电机代表。无限大功率电源另成一组。 求出各等值发电机对短路点的转移电抗 以及无限大 功率电源对短路点的转移电抗
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
*
zLD.k Vk2 / S LD.k 或
节点 k 接入负荷，相
*
yLD.k S LD.k / Vk2
当于在 YN 阵中与节点 k
对应的对角元素中
增加负荷导纳 yLD.k 。 最后形成包括所
有发ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机支路和负荷
支路的节点方程如下
YV I (6-2)
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，于是可V得f(i0) Z fi Ii Ifi Vfi / Z ff
同理可z得fi 电势IE源fii I和 电ZZ势fffi 源zim之间的（转6移-1阻3）抗为
zim zi zm / Zim
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6.1 短路电流计算的基本原理和方法
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电气工程中的电力系统短路分析与计算
电气工程中的电力系统短路分析与计算电力系统短路分析与计算在电气工程领域中，电力系统的短路分析与计算是非常重要的一项工作。
短路事件可能导致电力系统设备的损坏甚至引发火灾等安全事故，因此对电力系统的短路进行准确分析和计算十分关键。
本文将介绍电力系统短路分析的基本原理及常用的计算方法。
1. 短路事件的定义与分类短路事件是指电力系统中两个或多个电源或设备之间直接接触导致电流异常增大的现象。
根据故障发生的位置和原因，短路事件可以分为线路短路、设备短路和接地短路等几种类型。
线路短路是指导线之间或导线与大地之间发生的短路故障，而设备短路是指变压器、开关、断路器等电力设备内部发生的短路故障。
接地短路则是指电源或设备的工作导线与大地之间发生的短路故障。
2. 短路分析的重要性短路分析对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
首先，短路事件可能造成电力系统设备的烧毁或损坏，给电力系统带来巨大经济损失。
其次，短路事件可能导致电流异常增大，造成电压的剧烈波动，影响电力系统的正常供电。
此外，短路事件还会引发火灾等安全事故，对人身安全造成威胁。
3. 短路分析的基本原理短路分析的基本原理是根据电路中的欧姆定律和基尔霍夫定律建立电流和电压关系方程，并利用复数计算方法进行求解。
欧姆定律在短路分析中的应用是指导线或设备的电流与电压之间的线性关系，而基尔霍夫定律则是指在电路中电流会根据节点电流守恒和环路电压守恒的原理进行分布。
通过建立电流和电压关系方程，可以求解出短路时各节点和设备的电流和电压数值。
4. 短路分析的计算方法常用的短路分析计算方法包括对称分量法、阻抗法和有限元法。
对称分量法是将电力系统中的三相对称故障转换为计算单相故障，简化了计算过程。
阻抗法则是根据电力设备的电流和电压之间的阻抗关系进行计算，适用于设备短路分析。
有限元法是一种使用数值计算的方法，通过将电力系统模型离散化为小网格进行计算，适用于复杂系统的短路分析。
5. 短路计算的程序软件为了提高短路计算的精度和效率，现在已经出现了多种短路计算程序软件。
第六章电力系统三相短路的分析计算4PPT课件
（6-11）
短路电流最大有效值出现在第一周期，其中心为：t=0.01s
Iap IPe m 0.0/1 T a(kim 1)IPmkim1e0.0/1 Ta
短路电流的最大有效值：
i I P s m t i n ) [ I ( m s i ) n I P s ( m i) n e t / T ] a(
短路电流关系的相量图表示
在时间轴上的 投影代表各量 的瞬时值
Imsi n()i[0] IPm si n ()iP0
iP0 i[0]
二、短路冲击电流
IPm
Em
R2 (L)2
tg1 L
R
是电源电动势的初始相角度，即t=0时的
相位角，亦称合闸角。
非周期分量：
亦称短路电流的自由分量,记为 iaP
ia
PCept
t
CeTa
（C为由初始条件决定的积分常数）
p—特征方程 RpL0 的根。
pR L
T a —非周期分量电流衰减的时间常数
1L Ta p R
积分常数的求解 短路的全电流可表示为：
短路前电流 i iP ia P I Ps m it n () C t/T a e
iIm si n t ()
t=0短路电流 不突变
ia 0 P I m si n ) ( I P s m i n )(
•指短路电流最大可能的瞬时值，用 iim 表示。
其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。
非周期电流有最大初值的条件应为：
(1) 相量差 Im IPm 有最大可能值； (2) 相量差 Im IPm 在t＝0时与时间轴平行。
一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多， 即 LR，故可近似认为 90。因此，非周期电 流有最大值的条件为：短路前电路空载（Im=0),并 且短路发生时，电源电势过零（α＝0）。
短路故障分析与计算预习文档
6 短路故障分析与计算6.1 概述所谓“短路”就是电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。
一、短路的原因及其后果电气设备绝缘损坏；运行人员误操作；其他原因；短路故障的后果很严重！二、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；三、短路计算的目的和简化假设选择和校验各种电气设备；合理配置各种继电保护和自动装置；作为选择和评价电气主接线的依据；负荷用恒定电抗表示或略去不计；各元件参数恒定，不计高压网元件的电阻和导纳，各发电机电势同相位；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；5.2 标幺制一、标幺值二、基准值的选择电力系统计算主要涉及对称三相电路，计算时习惯采用线电压、线电流、三相功率、一相等值阻抗，这四个量应满足功率方程和欧姆定律。
工程计算中通常选择（）基准值和（）基准值。
电流、阻抗的基准值可推算出来。
应用标幺值计算，最后还需要将所得结果换算成有名值，其换算公式为：有名值=标幺值×基准值。
三、基准值改变时标幺值的换算必须把不同基准值的标幺值换算成统一基准值的标幺值才能进行计算。
换算方法：先将以各自额定值作为基准值的标幺值还原成有名值；再按统一的基准值换算成标幺值。
发电机变压器电抗器输电线路基准功率可选择某一整数或最大容量设备的额定功率，基准电压可取网络各级额定电压或平均额定电压。
四、变压器联系的多级电压网络中标幺值的计算多级电网中，标幺值的计算方法有两种。
各电压等级有名值先全部归算到某一个电压级（称为基本级），然后将所有的有名值根据基准功率和基本级的基准电压进行归算。
首先确定基本级和基本级的基准电压，然后按照各电压级与基本级相联系的变压器的变比，确定其余各电压级的电压基准值，再按全网统一的功率基准值和各级电压的电压基准值计算网络各元件的电抗标幺值。
1、准确计算法2、近似计算法五、使用标幺值的好处使计算大为简化；某些非电的物理量标幺值可与另一物理量的标幺值相等，简化计算公式；易于比较各种电气设备的特性及参数；便于对计算结果作出分析，并判断其正确与否。
第六章 短路故障分析与计算
发电机电压母线短路时，Ksh＝1.9；
发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后发生短 路时，Ksh＝1.85；
其它地点短路时，Ksh＝1.8。
冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体在短路 时的动稳定性。
6.3 无限大功率电源供电网络的 三相短路计算
2、最大有效值电流
任一时刻t的短路电流的有效值是指以时刻t为中心 的一个周期内短路全电流瞬时值的方均根值。
6.2 标幺制
一、标么制
有名值（任意单位） 标幺值＝ 基准值（与有名值同单位）
阻抗、电压、电流和功率的标幺值
Z Z Z d ( R jX ) Z d R jX U U U d I I I d S S S d ( P jQ) S d P jQ
6.2 标幺制
2、近似计算法 平均额定电压Uav ：为了简化计算，取同一电压等级的 各元件最高额定电压与最低额定电压的平均值。 近似算法： 将由变压器联系的两侧网络的额定电压用网络的平 均额定值代替；
变压器的实际变比用变压器两侧网络的平均额定电 压之比代替。
6.2 标幺制
不同电压等级相应的平均额定电压：
L L
R R
6.3 无限大功率电源供电网络的三相 短路计算
k点短路后，与电源相连的回路中的电流应满足：
dia L Ri a U m sin( t ) dt
方程的解由两部分组成：
Um 周期分量 i p sin( t a ) I pm sin( t a ) Z
1 2 1 It ik dt (i pt inpt ) 2 dt T tT T tT
2 2
电力系统短路电流的计算与分析
电力系统短路电流的计算与分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为我们的生活提供了稳定可靠的电力供应。
然而，电力系统在运行过程中常常会遇到一些故障，其中最常见和严重的故障之一就是短路故障。
短路故障会引起电流异常增大，可能引发火灾、设备毁坏甚至电网崩溃等严重后果。
因此，计算和分析电力系统的短路电流是非常重要的。
短路电流指的是在短路点或短路区域产生的电流。
为了保证电力系统的安全运行，必须对短路电流进行准确的计算和分析。
首先，要计算短路电流，需要了解短路故障的类型。
短路故障一般分为单相短路和三相短路。
单相短路指的是电网中某一个相与地或两个相之间产生短路，而三相短路指的是三个相之间形成短路。
对于不同类型的短路故障，计算短路电流的方法也有所不同。
其次，要计算短路电流，还需要了解电力系统的参数和拓扑结构。
电力系统的参数包括发电机、变电站、输电线路、变压器等各个组成部分的电阻、电抗、容抗等参数。
拓扑结构指的是电力系统的连通关系，即各个组成部分之间的连接方式。
只有掌握了这些基础信息，才能进行短路电流的计算和分析。
短路电流的计算通常分为三个步骤。
首先，需要进行潮流计算，确定电力系统中各个节点的电压和电流。
其次，根据潮流计算的结果，选取短路点或短路区域，并假设所有其他节点均为短路。
然后，根据短路点或短路区域处的电阻、电抗、容抗等参数，进行短路电流的计算。
计算中常用的方法包括梯级方法、复合方法、综合法等。
这些方法都有各自的特点和适用范围，根据具体情况选择合适的方法进行计算。
短路电流的分析是对计算结果的解读和评估。
分析的目的是确定短路电流是否满足电力系统的安全要求，并对不满足要求的情况提出相应的措施。
分析需要考虑短路电流对设备的影响、电力系统的稳定性、保护装置的动作特性等因素。
通过对短路电流进行分析，可以帮助工程师制定合理的保护方案，提高电力系统的运行可靠性。
然而，短路电流的计算和分析并不是一项简单的任务，它涉及到电力系统的复杂性和多变性。
三相短路故障分析与计算及其程序设计
三相短路故障分析与计算及其程序设计首先，我们来介绍三相短路故障的定义和特点。
三相短路故障是指三相电源之间或三相电源与大地之间发生的短路现象。
它的特点是发生瞬间，短路电流非常大，会导致电压降低、设备损坏、线路过载和停电等问题。
针对三相短路故障，我们需要进行以下分析与计算：1.短路电流计算：短路电流是指在短路点的瞬时电流值。
它的大小直接影响到电力设备的安全性能。
短路电流的计算方法一般有阻抗法、复合法和解析法等。
其中，阻抗法是最常用的方法。
通过测量电源电压、设备电压和短路电流等参数，可以计算出短路电流的大小。
2.短路电流传播计算：短路电流传播是指短路电流在电力系统中的传输过程。
短路电流传播计算主要包括节点电位法和分布参数法等。
节点电位法是计算电力设备节点电位的方法。
通过遍历电力系统的所有节点，计算每个节点的电位差，从而得出短路电流传播的路径。
3.短路电流定位计算：短路电流定位是指确定短路故障点的位置。
短路故障点的位置对于维修和恢复电力系统的供电很关键。
常用的短路电流定位方法有追溯法、相对法和电压法等。
追溯法是通过追溯电力设备的运行状态和瞬时测量数据，推测短路故障点的位置。
在三相短路故障分析与计算的过程中，可以设计相应的程序来辅助实施。
程序设计的关键是根据电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据，实现短路电流的计算、传播和定位。
程序的具体设计需要根据实际情况进行，但一般包括以下几个步骤：1.数据输入：程序需要用户输入电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据等。
这些数据可以通过数据库或者手动输入的方式获取。
2.短路电流计算：根据输入的电力系统数据，程序通过相关的计算方法，计算出短路电流的大小。
3.短路电流传播计算：程序根据短路电流的大小和拓扑结构，实现短路电流传播的计算。
这可以通过节点电位法或分布参数法来实现。
4.短路电流定位计算：程序根据短路电流的传播路径，结合测量数据，实现短路电流的定位计算。
这可以通过追溯法或电压法来实现。
短路故障分析及计算
短路故障分析及计算目录引言 (3)1 电力系统短路故障说明 (4)2 短路故障分析计算（解析法） (7)2.1 各元件电抗标幺值的计算 (7)2.2 短路次暂态电流标幺值计算 (10)2.3 三相短路电流及短路功率计算 (12)3 Y矩阵计算法 (13)4 两种算法分析 (16)4.1 解析法计算结果 (16)4.2 Y矩阵计算结果 (16)致谢 (17)参考文献 (18)引言在电力系统可能发生的各种故障中，对系统危害最大，而且发生概率最高的是短路故障。
所谓短路，是指电力系统中相与相之间或相与地之间的非正常连接。
在电力系统正常运行时，除了中性点外，相与相或相与地之间是相互绝缘的。
如果由于绝缘破坏而造成了通路，电力系统就发生了短路故障。
电力系统短路出现的原因：①电气设备载流部分的绝缘损坏；②操作人员违反安全操作规程而发生误操作；③鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏设备、导线绝缘层。
电力系统短路的后果：①短路时会产生很大电动力和很高温度，使短路电路中元件受到损坏和破坏，甚至引发火灾事故。
②短路时，电路的电压骤降，将严重影响电气设备的正常运行。
③短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，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，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。
⑤不对称短路将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至发生误动作。
短路电流的计算目的：短路计算是为了正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地以及单相短路接地。
其中三相短路造成的危害最大，本次课程设计的目的是在三相短路故障出现时分析与计算最大可能的故障电流和功率。
第6章电力系统三相短路故障分析
6.2无限大容量电源供电的 电力系统三相短路
•6.2.1 无限大容量电源的概念
概念
电源距短路点的电气距离较远时，由短路而
引起的电源送出功率的变化S 远小于电源的 容量 S ，这时可设 S ，称该电源为无限
大容量电源。
重要 特性
电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变
理想概念，表示为：
6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
6.1.2 短路计算的简化假设
• 1．不计入发电机间的摇摆现象和磁路饱和。 • 2.假设发电机是对称的，不对发电机作过
细的讨论，只用次暂态电动势和次暂态电 抗来表示发电机。 • 3．因为短路电流很大，相比之下可以忽略 变压器的对地导纳（即忽略其励磁支路）。 • 4．忽略电力线路的对地电容，在高压电网 （110kV及110kV以上）忽略电力线路的电 阻。
元件 模型
发电机 （调相机）
负荷
负荷 （大型电动
机）
变压器， 线路等
与稳态模 型相同， 近似计算 时可忽略 电阻。
计算公式
E(0 ) U 0 jI0 X
RL
U（20-）， PL
XL
U2 （0-）
QL
EM (0 ) U 0 jI0 X M
例6-4
• 电力系统接线图如图6-11所示，其中G为发电机， M为电动机，负载(6)为由各种电动机组合而成的 综合负荷，设在电动机附近发生三相短路故障， 试画出下列电力系统三相短路故障分析时的等值 网络图。
或近似有：I I* IB 1.156
100 6.356 kA 3 10.5
例6-2
• 冲击电流， iimp 1.8Im 2.55 6.356 16.208 kA
第六章_短路故障分析与计算
第六章短路故障分析与计算⏹概述⏹标幺值⏹无限大功率电源的三相短路计算⏹有限容量电源供电网络的三相短路计算⏹简单不对称短路计算第一节概述⏹短路的概念⏹短路的原因⏹短路的后果⏹短路的类型⏹短路计算的目的和简化假设一、短路的概念二、短路的原因三、短路的后果四、短路的类型短路种类主要有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路四种。
三相短路属对称短路，其它属不对称短路。
五、短路计算的目的和简化假设●短路电流计算的目的选择和校验电气设备；进行继保装置和自动装置的选型与整定计算；分析电力系统的故障及稳定性能；选择限制短路电流的措施；确定电力线路对通信线路的影响等。
●短路电流计算的简化假设负荷用恒定电抗表示或忽略不计；所有发电机的转速和电势相位在短路过程中保持不变（即发电机无摇摆现象），且所有发电机的电势同相位；认为系统中各元件参数恒定，在高压电网中不计元件的电阻和导纳，变压器略去励磁支路；系统除不对称故障处出现局部不对称，其余部分是三相对称的。
第二节标幺值⏹标幺值⏹基准值的选择⏹不同基准值的标幺值间的换算⏹变压器联系的多级电压网络中标幺值的计算⏹使用标幺值的优点一、标幺值●标幺制把各个物理量用标幺值表示的一种运算方法●标幺值标幺值是物理量的实际有名值与所选定的同单位基准值之比，即注意：●标么值是一个无单位的比值●对同一个实际值，基值不同时其标幺值也各异。
所以当说一个量的标幺值时，必须同时说明它的基准值才有意义二、基准值的选择基准值的选择将有名值转换为标幺值应用标幺值计算将所得结果的标幺值转换成有名值1.基准值的选择四个电气量：SUIZ一般给定其中两个量的基准值，就可以求出其它量的基准值（）d dS U 通常给定和233dd d d dd dd S I U U UZ S I ⎧=⎪⎪⎨⎪==⎪⎩基准值的选择但为计算方便，通常按如下方法取值：d d S U 原则上和可以任意指定d S 取一整数（如100MVA,1000MVA ）或系统中某一最大容量电气设备的额定功率d U 取各级电网的额定电压或平均额定电压电网额定电压/kV 361035110220330500电网平均额定电压/kV3.156.310.5371152303455252.将有名值转换成标幺值●在标幺值中，三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同●线电压和相电压的标幺值相等，三相功率和单相功率的标幺值相等标幺值的这一特点，使得在计算中无须顾及线电压与相电压、三相功率和单相功率标幺值的区别，只须注意在还原成有名值时各自采用相应的基准值即可。
三相短路故障分析与计算的算法设计
三相短路故障分析与计算的算法设计算法设计包括以下几个步骤：1.故障检测：首先需要检测到是否发生了三相短路故障。
常用的方法是通过电流传感器来实时监测电路中的电流变化，一旦电流超过了设定的阈值，就可以判断发生了故障。
2.故障点定位：一旦检测到故障发生，就需要定位故障点的位置。
通常使用的方法是测量电压和电流的相位差，并根据相位差的变化来判断故障点的位置。
3.故障电流计算：在确认了故障点的位置后，需要计算故障电流的大小。
通常使用的方法是利用欧姆定律和基尔霍夫定律，结合电阻、电流和电压的关系来计算故障电流。
4.故障影响分析：在故障电流计算完成后，需要对故障的影响进行分析。
主要包括故障对系统的电压和频率的影响、故障对设备的保护和继电器的操作的影响等。
5.故障处理方案设计：根据故障分析的结果，设计合理的故障处理方案。
包括保护装置的动作策略设计、故障隔离与恢复、故障修复等。
以上是对三相短路故障分析与计算算法的一个简单设计，下面将详细说明每个步骤。
1.故障检测：使用电流传感器对电路中的电流进行实时监测，一旦电流超过了设定的阈值，就认为发生了故障。
2.故障点定位：测量电压和电流的相位差，根据相位差的变化来判断故障点的位置。
相位差的变化可以通过故障点附近的设备的电压和电流进行测量得到。
3.故障电流计算：利用欧姆定律和基尔霍夫定律，结合电阻、电流和电压的关系来计算故障电流。
根据故障点的位置和电路的拓扑结构，可以利用基尔霍夫定律建立电流方程，然后利用欧姆定律求解电流。
4.故障影响分析：分析故障对系统的电压和频率的影响，以及对设备的保护和继电器的操作的影响。
需要考虑故障电流的大小、系统的容量和电源的能力，以及设备的额定容量和保护装置的动作特性等。
5.故障处理方案设计：根据故障分析的结果，设计合理的故障处理方案。
包括保护装置的动作策略设计、故障隔离与恢复、故障修复等。
同时，还需要进行相关的安全措施，确保故障处理的安全性。
总结：三相短路故障分析与计算的算法设计是电力系统中重要的任务之一、本文介绍了一种简单的算法设计，包括了故障检测、故障点定位、故障电流计算、故障影响分析和故障处理方案设计等步骤。