第三章电力系统三相短路实用
第三章电力系统三相短路的实用计算
第三章电力系统三相短路的实用计算电力系统的三相短路计算是电力系统设计和运行中非常重要的一部分，它能够帮助工程师准确地评估和保护电力系统的稳定性和安全性。
本文将重点介绍三相短路的计算方法和实用技巧。
三相短路是指电力系统中相邻的三相导线之间发生短路故障，导致电流直接从一相短路到另一相。
三相短路会导致电流异常增大，可能对电力设备造成严重的损坏，甚至引发火灾等安全事故。
因此，进行三相短路计算非常重要。
在进行三相短路计算前，需要先了解电力系统的基本参数，包括各电源、线路、变压器和负载的电流、电压、阻抗等。
这些参数可以通过测量、测试或者参考设备的技术规格书来获取。
三相短路计算的目的是确定故障点处电流的大小和方向，以及系统中的短路电流的分布情况。
主要有两种计算方法，即对称分量法和复合阻抗法。
对于小型电力系统，可以使用对称分量法进行三相短路计算。
首先，将电力系统的参数转化为正序、负序和零序等三个对称分量。
然后，根据对称分量的性质进行计算，通过求解矩阵方程来确定故障点处电流的大小和方向。
对于大型电力系统，一般使用复合阻抗法进行三相短路计算。
该方法的主要步骤如下：首先，通过电力系统的参数计算出电力系统的等效阻抗矩阵。
然后，根据故障类型（如短路在一端或两端）和故障位置（如传动线路或变电站内部）选择合适的计算方法。
最后，根据计算结果来评估系统的电压和电流的分布情况。
在进行三相短路计算时，还需要考虑一些特殊情况和因素，例如变压器的影响、电力系统的容性接地和负序接地等。
这些因素都会对电力系统的短路电流产生影响，需要进行相应的修正和调整。
此外，为了准确计算三相短路，还需要掌握一些实用技巧。
首先，需要了解不同类型故障的特点和计算的方法，如对称短路、非对称短路和接地故障等。
其次，需要熟悉电力系统的参数和特性，例如变压器的阻抗和变比、传输线的电抗和电导等。
最后，需要使用专业的软件工具或编程语言来辅助计算，以提高计算的精确性和效率。
第三章电力系统三相短路的实用计算
计算的条件和近似：电源
E|0| U|0| jI|0| xd
发电机的等值电动势为次暂态电动势； 等值电抗为直轴次暂态电抗； 若忽略负荷，则短路前为空载状态，所有电源的等值电动 势标幺值均为1，且同相位。 当短路点远离电源时，发电机端电压母线看作恒定电压源。
计算的条件和近似：电网 • 忽略线路对地电容和变压器的励磁回路 • 计算高压网时忽略电阻，低压网和电缆 线路用阻抗模值计算 • 标幺值计算中取变压器变比为平均额定 电压之比
计算的条件和近似：负荷 • 不计负荷（均断开）。 • 短路前按空载情况决定次暂态电动势， 短路后电网上依旧不接负荷。 • 近似的可行性是由于短路后电网电压下 降，负荷电流<<短路电流。
计算的条件和近似：电动机
• 短路后瞬间电动机倒送短路电流现象：图3-1 异步电动机在失去电源后能提供短路电流: 机械惯性和电磁惯性。 异步电动机短路电流中有交流分量和直流分量。
• 电力系统短路电流的工程计算只要求计 算短路电流基频交流分量的初始值，即 次暂态电流 I 。
WHY? 由于使用快速保护和高速断路器以后， 断路器开断时间小于0.1S
Q:各种电机的时间常数的大致范围为多少？
P32 表2-2
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
第一节 短路电流交流分量初始值计算
线形 网络
I f
f
只有第i个电势源 单独作用时的电 流分布
Iii
表示第i个电势源单独作用时从节点i流入网络的电流 表示第j个电势源单独作用时从节点i流出网络的电流
Iij
第i个电源节点的电流可以表示为：
I i I ii I ij
j 1 j i
n
第三章 电力系统三项短路电流的使用计算
近似计算2：
假设条件：
所有发电机的电势为1，相角为 0，即 E 10 不计电阻、电纳、变压器非标准变比。 不计负荷（空载状态）或负荷用等值电抗表示。 短路电路连接到内阻抗为零的恒定电势源上
起始次暂态电流和冲击电流的 实用计算
没有给出系统信息
X S*
IB IS
有阻尼绕组 jxd
jxd 无阻尼绕组
E
E
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
•起始次暂态电流：短路电流周期分量（基频分量） 的初值。
•静止元件的次暂态参数与稳态参数相同。
•发电机：用次暂态电势 E 和次暂态电抗 X d
表示。
E G 0 U G 0 jX dIG 0
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
（3）短路电流使用计算步骤
较精确计算步骤
绘制电力系统等值电路图 进行潮流计算 计算发电机电势 给定短路点，对短路点进行网络简化 计算短路点电流 由短路点电流推算非短路点电流、电压。
例题
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
电力系统三相短路的实用计算
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
（1）同步发电机的模型
ia
Eq xd
cos(t
0 )
Ed xq
sin(t
0 )
I cos(t 0－）
ia
Eq|0| xd
当cos(xtd
0
)xq(时Exqd|0|
Exqd|0I| )cos(x1td0E)qe|0|Ttd E(qE|0x|qd|0| ExE|dx0q|d|0|
暂态分析-三相短路电流计算
实际上，x” 和异步电动机启动时的电抗相等。 启动瞬间，转子尚未转动，定子绕组和短接的鼠 笼绕组相应于一个副边短接的双绕组变压器，等 值电路与图3－1完全相同，故x” 即启动电抗，可 直接由异步电动机启动电流求得。即：
1 x = x st = I st
"
（3－4）
式中xst为电动机启动电抗标么值，Ist为启动电 流标么值，其值一般为4～7，故x” 可近似取 0.2。
−U Zf
(b)
•
f 0
G1
" " xd 1 xd 2
D1
" " xd 1 xd 2
G1
D1
G2 D2
f
• "
G2 D2 f
•
+
f 0
G1
" " xd 1 xd 2
D1
G2 D2 f
−U
•
•"
• "
• "
U
=1
E1
E2
(c)
E1
E2
(d )
f 0
= −1
Zf
(a)、（b）计及负荷；（c）、（d）不计负荷 图3－3 计算次暂态电流I” 等值网络
异步电动机的次暂态电势 E 0可由正常运行方 • 式计算而得，设正常时电动机端电压为 U 0 ，吸收 • 的电流为 I 0 ， 则：
• "
E 0 = U 0 − jx I
"
• "
•
•
0
（3－5）
由于异步电动机电阻较大，因而非周期电流分量 衰减较快。考虑到此因素，在计算短路冲击电流时 " 虽然仍应用公式 iM = K M I m ，但一般将冲击系数 KM取得较小，如容量为1000kw以上的异步电动机取 KM=1.7～1.8。 在实用计算中只对于短路点附近，显著供给短 " " 路电流的大容量电动机，才按上述方法以 E 0 、 x 作 " 为电动机的等值参数计算 I 。
电力系统三相短路实用计算
电力系统三相短路实用计算电力系统中的三相短路是指电力线路中的三个相之间发生了异常电流的情况。
短路通常是由线路故障或设备故障引起的，可能导致电力系统的瞬时过电压和电流，严重的情况下可能导致设备烧毁和火灾。
因此，实用计算三相短路的问题不仅仅是学术研究，更是在电力工程中非常必要的一项工作。
本文将详细介绍三相短路计算的实用方法。
在进行三相短路计算之前，需要明确一些基本的概念。
首先是电力系统的三个相，分别是A、B和C相。
然后是短路电流，它是电力系统中由短路引起的瞬时过电流。
最后是短路电阻，它是电力系统中分析短路电流流动路径时所使用的电阻值。
三相短路计算的目的是为了确定在短路故障发生时，电力系统中的瞬时过电压和电流的大小，并对系统中的设备进行保护设计。
根据短路电流的大小和持续时间，可以确定保护设备的额定容量和设置参数。
三相短路计算的方法可以分为两种，即解析计算和数值计算。
解析计算是根据电力系统的拓扑结构和参数方程，通过数学公式推导出短路电流的准确解。
数值计算则是通过电力系统的数学模型和计算机算法，近似计算出短路电流的数值解。
解析计算方法包括对称分量法、组合法和椭圆法。
对称分量法是通过将三相电力系统转化为正序、负序和零序对称分量，然后计算出其对应的短路电流。
组合法是通过将电力系统划分为若干简化的电路片段，然后计算每个片段内的短路电流，再将片段的短路电流合并为整个系统的短路电流。
椭圆法是通过近似计算短路电流的复合序分量，然后将其转化为实数域计算。
数值计算方法常用的有有限元法、有限差分法和时间序列法。
有限元法是通过将电力系统离散为若干网格单元，然后通过求解离散方程求得短路电流。
有限差分法是通过将电力系统的导纳矩阵转化为差分方程，然后通过数值迭代求得短路电流。
时间序列法是通过电力系统的状态方程和入口过程随机过程的仿真，然后通过统计方法计算出短路电流的概率分布。
无论采用哪种方法进行三相短路计算，都需要输入电力系统的拓扑结构、线路参数、发电机参数和负荷参数等，进行模型的建立。
电力系统分析3.课题三 电力系统三相短路的实用计算
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
二、有限容量系统短路电流 的计算
即应用运算曲线计算任意时刻短路电流周期分量。 问题提出？ 有限容量系统发生短路，电源变化：EG和UG不再恒定，随机组型号、结构 不同变化的函数！ (一) 运算曲线的概念
例如: 某汽轮发电机供电系统如下图，在k点发生三相短路，若此计算电抗 Xjs=，试求t=1s时短路电流周期分量有效值。
It2
查P262图F-2曲线，可得 I(t2s)* 2.4
再根据发电机SN、UN即可求出短路电流周期分量的有名值，即
I(t2s) I(t2s)* I N 2.4
有限容量系统三相短路暂态 过程曲线
短路电流周期分量有效值不恒定！
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
一、起始次暂态电流 的计算
在电力系统三相短路后第一个周期内，认为短路电流周期分量是不衰减的，
而求得的短路电流周期量的有效值即为起始次暂态电流。用 I 表示。
计算的思路： 1.首先计算t=0时，各元件正常的电气量；
X js X d X e
2.运算曲线？
由国家制定，考虑不同类型发电机、不同短路时 间，电力系统发生三相短路，发电机短路电流周 期分量的标么值与为计算电抗和时间的函数曲线， 叫运算曲线（计算曲线），即
I p f ( X js , t)
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
三相短路电流计算的任务： 1.计算短路电流周期分量起始值，即起始次暂态电流 。
3(C-6)三相短路实用计算 - 电力系统 湖南大学
Ei zki I ki
Ek 0, k i
10
Ek 0, k i
6-1 —— 三、利用转移阻抗计算短路电流 2、求转移阻抗的方法——①用Z矩阵元素计算转移阻抗
电源
Ei 单独作用时，对应的注入电流： I i Ei zi
(0) V fi Z fi I i Z fi Ei zi
YV=I → ZI=V
Z1i Zii Z1k Zik
Z=Y-1
Z fi Z fk
Z ki Z kk Z ni Z nk
Z1n I V 1 1 Z fn I f V f Zin I i Vi Z kn I k Vk Z nn I n Vn
V f V f [0] Z ff I f
Vi Vi[0]
Zif z f Z ff
V f [0]
Iij
kVi V j zij
1:k
i Iij
zij
j
Zf=0 时：
I f V f [0] Z ff 0 Vf
——短路后电流故障分量即为短路全电流(基频周期分量有效值)；
各节点电压则为正常分量+故障分量； (e) 不管采用何种假设，对于故障支路(短路点→地)，电流故障分量即为
短路电流；
(f) 如果短路发生在线路中间，形成Y时，应当增加1个节点！
9
6-1 —— 三、利用转移阻抗计算短路电流
1、转移阻抗的定义
第三章电力系统三相短路实用计算
0
x′′ cos ϕ 0
)
2
第一节 周期性分量初始值的近似计算 （二）电网阻抗 １、略去输电线对地导纳
Z = R + jX
Y 2
1 ( g + jb) 2
第一节 周期性分量初始值的近似计算 ２、35kV及以上的线路 x >> R. → R = 0 视 ３、略去短路点的过渡电阻
xL
Rf
xL >> R f
第一节 周期性分量初始值的近似计算
& １、用 U f 0 求故障分量 例3－2
G1 G2
T1
L1 L2
f
T2
L3
第一节 周期性分量初始值的近似计算 １）阻抗图
′′ xG1 0.1
S B = 100 MVA,U B = U N
′′ 0.05 xG 2
0.025 xT 2 0 .1
0 .1
xT 1 0.05
0 0
第一节 周期性分量初始值的近似计算 ２、调相机 E ′′ > 1 发Q
0
′ E ′0 < 1
吸收Q
0
′ E ′0 > U
0
=1
′ E ′0 < U
=1
第一节 周期性分量初始值的近似计算 ３、直接与短路点相连的异步电动机
& U0
I&
0
6 KV
电动机 反馈电流
第一节 周期性分量初始值的近似计算
0
i
=
⇒
∑
& E iY i − U
i i
∑Y
+ I
i
∑EY ∑Y
=U
0
∑Y
比较得：
第三章电力系统三相短路电流的实用计算
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算上一章讨论了一台发电机的三相短路电流，其阐发过程已经相当复杂，并且还不是完全严格的。
那么，对于包含有许多台发电机的实际电力系统，在进行短路电流的工程实际计算时，不成能也没有必要作如此复杂的阐发。
实际上工程计算时，只要求计算短路电流基频交流分量的初始值I ''即可。
1、I ''假设取 1.8M K =2.551.52M ch M ch i i I I I I ''==''==2、求I ''的方法：〔1〕手算 〔2〕计算机计算〔3〕运算曲线法：不单可以求0t =时刻的I '，还可以求任意时刻t 的t I 值。
§3－1I ''的计算〔I ''－周期分量起始有效值〕一、计算I ''的条件和近似1、电源参数的取用〔1〕发电机： 以101E ''和d X ''等值〔且认为d q X X ''''=，即都是隐极机〕 101101101d E U jI X ''''=+ 〔3－1〕101E ''在0t =时刻不突变。
〔2〕调相机： 与发电机一样，以101E ''和d X ''等值 但应注意：当调相机短路前为欠激运行时，∵101101E U ''< ∴不提供§3－2应用运算曲线法求任意时刻周期分量有效值tI由上章的阐发可知，即使是一台发电机，要计算其任意时刻的短路电流，也是较繁的。
首先必需知道各时间常数、电抗、电势参数，然后进行指数计算。
这对工程上的实用计算显然不适合的。
50年代以来，我国电力部分持久采用畴前苏联引进的一种运算曲线法来计算的。
此刻试行据我国的机组参数绘制的运算曲线，下面介绍这种曲线的制定和应用。
电力系统三相短路实用计算
第一节 周期性分量初始值的近似计算
一、近似条件：
（一）电源 用 E0 和 x计算 （xd xq x ）
E
0
U 0
jI0 x（次暂态电动势）
１、同步发电机
取 E0 1.05 短路前电流处于中间状态
E
0
1
短路前空载
第一节 周期性分量初始值的近似计算
２、调相机
E
0
1
发Q
E
0
U 0
1
E0 1 吸收Q
E
0
U 0
1
第一节 周期性分量初始值的近似计算 ３、直接与短路点相连的异步电动机
U 0 I 0
6KV
电动机 反馈电流
第一节 周期性分量初始值的近似计算
E
0
U0
jI 0 x
cos 0.8 U 0 1 I 0 1
第一节 周期性分量初始值的近似计算
４）方法２ （用 U f 0 算 I ，叠加原理）
j0.20
j0.20
xL
xG
IG
IM U f 0
j0.20
第一节 周期性分量初始值的近似计算
x
( xG
xL ) // xm
0.3 0.2 0.3 0.2
E124
E14 x2 E2 x14 x2 x134
4 E124 5
x1234
x134
//
x2
3 5
x12345 5 / 8
I5
第三章电力系统三相短路电流的实用计算
为短路电流周期分量是不衰减的，而求得的短路电流周 期分量的有效值即为起始次暂态电流 I 。
例3－1 (P66)
条件与近似
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 a)直接法（如图（3-1）所示）
假设条件： 1.所接负荷为综荷
2. E 1 0
短路电流为：
1 1 I f x1 x2
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
（a）
（b）
(a)等值网络 (b)分解后正常、故障运行网络 图3-4 计及负荷时计算短路电流等值网络
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
（c）
（d） 图3-5 不计及负荷短路电流计算等值网络
正常运行方式为空载运行，网络各点电压为1；
故障分量网络中， U f 0 1
U1 Z11 Z U 2 21 U i Z i1 Z f 1 U f U n Z n1 Z12 Z 22 Zi 2 Zf2 Zn2 Z1i Z1 f Z 2i Z 2 f Z ii Z fi Z ni Z if Z ff Z nf Z1n 0 Z1 f Z2 n 0 Z2 f Z in Z if (3-16) Z fn I f Z ff Z nn 0 Z nf
同步发电机计算方法与调相机类似；
异步电动机短路失去电源后能提供短路电流。
突然短路瞬间，异步电动机在机械和电磁惯性作用下，
定转子绕组中均感应有直流分量电流，当端电压低于 次暂态电动势时，就向外供应短路电流。
第三章：电力系统三相短路实用计算
E ＿
''
＋
1
x '' d1
xL1
E ＿
''
＋
2
xd'' 2
+ xL2
U f |0|
x '' d1 xL1
xd'' 2
xL2 U f |0|
正常分量
故障分量
采用
E'' |0|
1
和忽略负荷的近似后
I
'' f
1
x '' d1
xL1
1
x'' d2
x '' L2
或者应用叠加原理，直接由故障分量求的
G
G
S LD1
L1 L2
S LD 2
f (3)
K
S LD 3
SLD1 SLD 2 SLD 3 为负荷
短路发生在 K 点
发生三相短路后的等效电路图
_
+ E1''
x '' d1
_
+ E2''
xd'' 2
xL1
零点电势等效为
xL2
U f |0|
U f |0|
上图可以等效 故障后网络=正常分量＋故障分量
SB
30 103
1650A
3U B 3 10.5
k (3) 115kV
50km
xd
xd
U S
2 N
N
U
2 B
xd 0.2
3电力系统暂态分析(第三章)PPT(王)
（3)远离短路点的同类型发电厂合并；
（4)无限大功率电源（如果有的话）合并成一组。
5、转移阻抗的求取
转移阻抗Zif的定义：任一复杂网络，经网络化简消去了除 电源电势和短路点以外的所有中间节点，最后得到的各电源 与短路点之间的直接联系阻抗为转移阻抗。
E I Z
f
1
1f
E Z
2
2f
E U I x
f a f
5
Ef x1 f Ef I1 Ef x2 f I2 Ef x3 f I3
1 2 13 12 12 23 12 23 12 23 13 23 3 12 23
13
X1 X2 X12 X1 X2 X XX X X X X XX X X X X
3 2 23 2 3 1 1 13 1 3 2 3
x
23
2
13
3
13
利用网络的对称性
网络的结构相同 对称性 电源一样 电抗参数相等 短路电流流向一致
X
5*
U
k2
%
100
S S
B
T N
7.5 100 1 100 7.5
X
6*
S X U
6
B 2 2
0.4 15
100
37
2
0.44
计算发电机、变压器的电抗标么值时只进行容量归算，而线路和 电抗器的标么值为其有名值除以阻抗基准值（即乘以SB，再除以 2 Uav ，Uav为线路或电抗器所在的电压级的平均额定电压）
// E M
k
M ( 0 ) I
k（0） U
j0.2 j0.1 j0.2 k
电力系统暂态分析(第三版)习题答案
第一章电力系统分析基础知识1-2-1 对例1-2，取110kV B30,用准确和近似计算法计算参数标幺值。
U，S MVAB2解：①准确计算法：选取第二段为基本段，取U110kV，S B30MVA，则其余两段的电压基准值分B210.5别为：U B k U110kV9.5kV11B2121UB3UB2k21101106.66.6kV电流基准值：IS30BB1.8kA 13U39.5B1IS30BB0.16 23U23110BkA各元件的电抗标幺值分别为：210.530发电机：x0.260.3212309.5变压器212130T：x0.1050.121 122211031.530输电线路：x0.4800.07932110变压器211030T：x0.1050.21 24221511062.62电抗器：x0.050.456.60.330电缆线路：x0.082.50.14626.611电源电动势标幺值：E1.169.5②近似算法：取S B30MVA，各段电压电流基准值分别为：30U B110.5kV，I B 1.65kA1310.5U30B2115kV，I B0.15kA13115U30B36.3，I B 2.75kA kV13 6.3各元件电抗标幺值：210.530发电机：x0.260.26123010.5变压器212130T：x0.1050.11 12211531.530输电线路：x0.4800.07332115变压器211530T：x0.1050.21 2421151562.75电抗器：x0.050.4456.30.330电缆线路：x0.082.50.151626.311电源电动势标幺值：E 1.0510.5210.530发电机：x0.260.3212309.5变压器212130T：x0.1050.121 122211031.530输电线路：x0.4800.07932110变压器211030T：x0.1050.21 24221511062.62电抗器：x0.050.456.60.330电缆线路：x0.082.50.14626.611电源电动势标幺值：E1.169.51-3-1 在例1-4 中，若 6.3kV 母线的三相电压为：U a2 6.3c o s(s t)U a2 6.3c os(s t120)U a2 6.3c os(s t120)在空载情况下f点突然三相短路，设突然三相短路时30。
故障分析 第三章
有名值： I d I d I B 2 14.90725
30 2.245kA 3 115
（2）S 是有限大系统，CB 断路器容量为 25000MVA。假设在 CB 的左侧 f 点发生三相短路。 CB 的容量标幺值为 SCB
25000 833.3333 30
f (3)
2/5
二、计算题
1. 计算下图系统三相短路电流：
G
T
L 80km x1=0.4os 0.8 " xd 1.0
40MVA 10.5/121kV Uk%=11
图 1
解：计算参数 ，取 S B 30MVA ， U B1 10.5kV ， U B 2 115kV ，则
"
电网： （1）忽略对地电容和变压器励磁回路； （2）高压电网忽略电阻； （3）计算时用标幺制，基准电压取电网平均额定电压，变压器变比取电网平均电压比。 负荷： （1）综合负荷对短路电流的影响很难准确计及； （2）粗略处理：无论是短路前还是短路后，都忽略不计，但对于计算远离短路点的支路负 荷有较大影响； （3）精确计算：用恒定阻抗来表示，这个阻抗用故障前的潮流计算结果求得。 4. 写出电网参数的星-角，角-星变换。 答：以电阻为例
（1）发电机： SGN 短路电流： I d
1 1 1.047 x xT xL 0.8 0.0825 0.0726
" d
有名值： I d I d I B 2 1.047
30 0.1577kA 3 115
2. 计算下图系统三相短路电流，条件是： （1）S 是无限大系统； （2）S 是有限大系统，已知 CB 的断路容量为 25000MVA。
电力系统三相短路实用算法
3 电力系统三相短路的实用计算①起始次暂态电流I"(短路电流基频交流分量的初始值)、冲击电流（短路电流最大瞬时值）、短路电流最大有效值、短路容量；（用于效验断路器开断电流、继电保护整定、电气设备动稳定效验）；②采用运算曲线法近似计算电网三相短路暂态过程中，任一时刻短路电流（交流分量的有效值）3.1交流电流初始值的计算一、计算近似假设（各个元件次暂态参数的获取）1）发电机①电抗：用x d"；②电动势：用E"(近似认为短路前后瞬间保持不变)相量表示：E0"=U0+jI0x d"标量表示：E0"≈U0+jI0x d"sinφ|0|其中：I|0|=P|0|−jQ|0|U0③近似计算中可取E"=1.05~1.08④不计负荷影响时（短路前空载），E"=1，且同相位。
⑤当电源远离短路点，可将发电机看作恒定电压源，取其额定电压U N。
2）线路、变压器① 并联支路：忽略线路对地电容、变压器励磁回路； ② 高压输电线路：仅考虑线路电抗，忽略电阻； ③低压输电线路或电缆：近似用阻抗模值z = 2+x 2 ④变压器变比：不考虑实际变比，用平均电压比。
3) 一般负荷①不考虑负荷（即短路前空载）：基于负荷电流远小于短路电流。
②考虑负荷：恒定阻抗负荷：z i =U i|0|2P i|0|−jQ i|0|综合负荷：E "=0.8，x "=0.35远离短路点的负荷：略去不计或x "=0.354) 短路点附近的大型异步（同步）电动机负荷：①正常运行时，异步电动机的转差率很小（2%~5%），可作同步机看待。
则根据短路瞬间磁链守恒原理，可用与转子绕组总磁链成正比的E "、x "(为启动电抗)表示。
如短路瞬间的机端电压小于E "，则考虑到送短路电流，当作发电机看待。
E "、x "的确定：x "=1I st =14～7=0.14～0.25，近似x "≅0.2E 0 "≈U 0 −jI 0 x "sin φ|0|，近似E 0 "≅0.9（I "≅0.45）②如短路瞬间的机端电压大于E "，当作综合负荷看待。
电力系统三相短路的实用计算(1-起始值)
信电XYJ-623
4）令故障点直接接地，按常规计算方法求解故 障后的网络。
二．异步电动机对短路电流的影响
接线图及等值电路： U |0|
M
I|0|
U |0|
jx I |0|
E|| U |0| jI |0| x 0
I|0|
第三章 电力系统三相短路的实用计算
本章讨论实际系统三相短路时周期电流的实用计 算方法，由于实际的短路周期电流是衰减的，所以 计算分为两个方面： 1）短路电流起始值的计算 2）短路过程中任意时刻电流的计算。 §3-1 短路电流周期分量起始值的计算
信电XYJ-623
一．计算条件及步骤 1）发电机模型：所有发电机均用次暂态模型，略 去交直轴的不对称性。
E|| 0
信电XYJ-623
xrs xad x x s xrs xad
电机启动电抗：
x
x
xr
r s
xad
1 x x st I st
三．叠加原理在短路计算中的应用 基本要点：在故障点，将短路等效为两个反向电压 源的串接（计及短路前负荷影响时，该方法优势明 显）。
E|0| U|0| jI|0| xd
注：若不计短路前的负荷电流（指短路前空载）， 电势近似取1，且相位相同。 2）电网参数：采用近似法进行网络参数计算，忽 略线路对地电容和变压器的励磁回路。 注：高压网计算中，可忽略线路电阻；对低压网或 电缆线路，可近似用阻抗模值计算。 3）负荷支路影响：若计及短路后负荷支路的影响， 则用恒定阻抗模型，按下式计算；否则，将其开路。
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四．复杂系统的网络化简法 1）网络的等效变换（串并联，Y-△变换）
小干扰法分析简单
(1 l ) z jk
Z
和
ff
(1
Z kf
l代)2 Z入jf 上 lZ式kf 得l(1
l
)
z
jk
1
K点旳自阻抗
Z ff (1 l)2 Z jj l 2Zkk 2l(1 l)Z jk l(1 l)z jk
由式中 此旳得到新Z jj增fZ列kk旳阻Z j抗k 元z素jk 均，已从知而能够对矩阵进行求解 回眸页
路点旳电气距离对其进行化简与短路电气距离相近旳
同类型机组能够合并，远离短路点旳同种类型旳发电
机能够合并
回眸页
《电力系统分析》
12/30/2023
§3－3：转移阻抗及其求法
一：网络化简法
消清除电源电动势节点和短路点以外旳全部中间节 点后，各电源与短路点旳直接联络阻抗即为它们之间旳 转移阻抗．此种措施由第二节（二）可知
i j之间旳互阻抗
j k之间长度
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２当：f点Z f注f 入单位电流时，f点旳对地电抗为 Z ff
U f U j U f U k 1
用相应旳阻抗lz表jk 达得(：1 l)z jk
f点自阻抗
化简得 将 Z jf
Z ff Z jf Z ff Z kf
lz jk
后转化为以各电源本身容量为基准旳标么值电抗。 此电抗称为计算电抗。
计算环节
１网络化简，得到各电源对短路点旳转移阻抗
２求各电源旳计算电抗
３查运算曲线，得到一发电机额定功率为基准旳各电源送 至短路点电流旳标幺值
４求３中各电流之和，即为短路点旳短路电流
５若要提升精确度，可进行有关旳修正计算
发电机非常多时，能够根据发电机旳类型，电源点到短
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(二)复合序网
（三）短路点电气量
E a1 I ka1 I ka2 I ka0 Z1 Z 2 Z 0
U ka0 I ka0 Z 0 I ka1 Z 0 U ka2 I ka2 Z 2 I ka1 Z 2 U ka1 (U ka2 U ka0 ) I ka1 ( Z 2 Z 0 ) E a1 I ka1 Z1
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短路处各相电压电流为：
I ka I ka1 I ka2 I ka0 3 I ka1 3 I ka0 I kb I kc 0 U ka 0 U kb a 2 U ka1 a U ka2 U ka0 I ka1 a 2 a Z 2 a 2 1 Z 0 U kc a U ka1 a U ka 2 U ka0
转换为对称分量(a为基准相）,如下：
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U ka U ka1 U ka2 U ka0 0
2 I kb I ka0 a I ka1 a I ka2 2 I I a I a I ka2 ka0 ka1 kc
2
x x U
0
1
k 1 k 1 ka 0 U kb 0 ka 0 U U ka 0 k 2 k 2
1 kb U kb 0 U ka 0 U 2
k 0
当
k
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U
kb
U kb 0 U ka 0 3U kb 0 e
故障点非故障相电压升高，严重时要引起过电 压。为此，在中性点直接接地的系统中，必须 要保证一定数量的变压器中性点接地，以控制 的数值不要过大。
负序电压： 故障点的负序电压与负序电流大小各序相同。 零序电压：故障点的零序电压与零序电流成正 比，所以零序电流与零序电压的大小关系相同。
I ka1
Z1 Z 2 Z 0
(1) Z1 Z
（3）短路点故障相电压等于零。 （4）若 Z0 Z 2 两非故障相电压的幅值总相 Z 等，相位差 u的大小决定于 0 Z2 Z0 0 60 180 如果 有 u Z2
Ukb(k0=0)
Ukb (k0 )
.
Ukb(0)
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（五）基本特点：
（1）短路点各序电流大小相等，方向相同。 （2）短路点正序电流大小与短路点原正序网络上 (1) Z 2 Z0 而发生三相短路 增加一个附加阻抗 Z 时的电流相等: E a1 E a1
2
I ka1
a a Z
2
2
a 1Z 0
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（四）向量图：（假定阻抗为纯电抗） 参考向量：Uka|0|
Ikc(2) Ikb(1) Ikc(1) Ikb(2)
概述：
简单不对称故障: 仅在一处发生短路或断线的故障。可分为二类： （1）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、 两相接地短路；其特点为由系统网络中的某一点（ 节点）和公共参考点（接地点）构成故障端口。 （2）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特 点为由电力网络中的两个高电位点之间构成故障端 口。 分析方法： （1）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条 件方程； （2）借助于复合序网进行求解。
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（六）系统参数变更时不对称短路处各电气量的 变化特点：
系统参数 X 1 , X 2 , X 0 及 由旋转电机的正序和负 序阻抗值的差异而引起。 在靠近旋转电机附近的 地点短路时，取值范围 约在0.1～1.45之间；在 远离旋转电机的地点短 路时，其值可以近似为1
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系统各序等值电路
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5-1各种不对称短路时故障处的短路电流和电压
一、单相接地短路（A相）
a b c
K(1)
I ka
I kb
I kc
（一）故障边界条件： U 0, I kb I kc 0 ka
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Z2
Z1
,
Z0
Z1
与系统变压器中 性点的接地方式 及短路点的位置 有关，有可能在 0～∞范围内取 值
为分析简便，电阻忽略不计，只考虑各元件的电抗。 假设： X 1 X 2 令
I ka1 I ka2 I ka0
k
U
当
kb
a
2 2 (a a) I ka1 (a a) I ka2 2 0 I ( a a) I ka1 ka 0
1 I ka1 I ka 2 I ka0 3 I ka U ka1 U ka 2 U ka0 0
Ukc(0) Ukc Ukc(2) Ukc(1)
Uka|0|
Uka(2)
Ika(0) Ika(1) Ika(2)
Uka(0)
Uka(1)
Ukb(1)
Ikc
Ukb Ukb(0)
Ukb(2)
电流相量图
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电压相量图
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非故障相电压变化情况：
Ukc Ukc(0) Ukc(k0=0)
j 30
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U
ka 0
U
U
k
kc 0
kb
x x
U
1
kb 0
0
X 0 可变。 中，因为X 1定， k 0 时 X 0 0 k 时 X 0 中性点不直接接地
中性点不直接接地, 非故障相电压为 3 倍
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