船舶交流电力系统短路电流计算
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▣ 有名单位制法（即欧姆值） 适用于低压电力系统的计算，但在计算时必须把各电压级所在
元件阻抗值归算至短路点所在级平均电压下的阻抗值，换算公式为 Z2 = Z1*（U2 ² /U1 ² ），此在经变压器的短路电流计算时需用到。
短路电流计算方法
♢ 概念
短路过程中短路电流变化的情况决定于系统电源容量的大小或 短路点离电源的远近。在工程计算中，以供电电源容量为基准的短 路电路计算电抗值以 3 为临界值。
▣ 等效电动机 为简化短路电流的计算，将运行中除大电动机以外的各台电动
机综合成一台等效电动机。该等效电动机馈送的短路电流等效于上 述各台电动机馈送的短路电流之和。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 异步电动机馈送的短路电流
▣ 对称短路电流（短路电流交流分量）——IacM
▣ 短路电流直流分量——idcM
▣ 短路接通能力大于最大短路电流峰值（t=T/2=10ms） 所有情况： Icm ＞ip
▣ 短时耐受能力大于预期对称短路电流值（t=tsd=200~400ms） 所有B类断路器： Icw ＞ Iac
▣ 短路功率因数校正 短路时的实际功率因数与断路器的试验功率因数存在差异，船
舶电网实际短路功率因数要小于断路器试验功率因数，因此断路器 的分断能力应校正。（具体详见规范-第四分册-附录B）
主配电板内主汇流排范围内的短路，均可看作为主汇流排处短 路。
▣ 分别计算出各发电机、大电动机和等效电动机馈送的短路电流；
▣ 主汇流排处最大短路电流应为各发电机和电动机短路电流的代 数和，即：
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 等效发电机的应用（简化方法）
须将向短路点馈送短路电流的所有发电机和电动机，在它们的 共同连接点（主汇流排）处集合在一起合并成一台等效发电机。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 采用 反推法 求取 t=10ms 时的特征参数 T ″d*、 T ′d*、 T dc*
利用 Iac 的公式可求出 T ″d* 和 T ′d* 两个 值，其中先忽略短路电流在瞬态期间的衰减求 出 T ″d*，再利用求得的 T ″d* 求出 T ′d* 。
短路电流计算方法
短路电流计算方法有几种，每一种计算方法都属于近似计算， 是属于预估计算值，可指导设计和选型，并不是实际值。
所有的短路电流计算可简单理解为 I = U / Z ，我们要做的是求 出回路总阻抗。
▣ 标幺制法 是一种相对单位制，标幺值为电参数有名值与基准值之比。对
于高压大容量电力系统，因各参数数值大，采用有名值计算较为繁 琐，故常采用标幺值进行计算。
▣ 为电力系统保护的设计和整定提供依据 电力系统上下级选择性协调动作和保护电器的整定
计算电力系统短路电流的意义
♢ CCS规范所要求的计算项 即 Iac 和 ip
计算电力系统短路电流的意义
♢ 短路电流值对断路器的要求：
▣ 短路分断能力大于最大对称短路电流值（t=T/2=10ms） 一般负载：Icu ＞Iac 重要负载： Ics ＞Iac
▣ 短路电流直流分量——idc ▣ 稳态短路电流——Ikd
交流分量 直流分量
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 同步电机馈送的短路电流
▣ 对称短路电流（短路电流交流分量）——Iac
▣ 短路电流直流分量——idc
▣ 短路峰值电流——ip（最大电流出现在 t=T/2 时）
船舶交流电力系统的短路电流计算
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 外阻抗对短路电流的影响
在实际电力系统中，除同步电机和异步电动机外，还有与它们 串联的电缆、变压器和电抗器等存在。这些部件虽不是馈送短路电 流的电源，但对短路电流值有很大的影响。
概括地说，它们的作用是使短路电流值减小和衰减变慢。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 外阻抗对短路电流的影响
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 求取特征参数 R*、 X ″ *、 X ′ *、X*
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
在求得等效发电机的各项特征参数后，即可按前述发电机馈送 短路电流的计算方法进行计算。
变压器次级侧短路电流的计算属于主汇流排外馈电线处短路的 情况之一，只需将变压器的阻抗作为线路阻抗的一部分，并将变压 器的变比考虑在内即可。
▣ 远端短路（大于等于 3）
短路电流中交流分量不衰减的系统 ——无限大电源容量或远离 发电机端短路
▣ 近端短路（小于 3）
短路电流中交流分量衰减的系统——有限电源容量或靠近发电 机端短路
短路电流计算方法
♢ 概念wk.baidu.com
船舶交流电力系统的短路电流计算 有名值法 近端短路
♢ 规范——《钢质海船入级规范》第 4 分册
♢ 同步电机馈送的短路电流
发电机短路电流馈送情况可大致分为三个阶段，即超瞬态阶段、 瞬态阶段、稳态阶段。
▣ 超瞬态阶段
▣ 瞬态阶段
▣ 稳态阶段
此为发电机厂家提供参数
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 短路工况下异步电动机的归类
按电动机容量与发电机容量之比进行分类。 ▣ 大电动机
任何额定输出功率大于100kW，或者大于系统中最大发电机额 定功率的25%的电动机。
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算
♢ 计算实例详见《钢质海船入级规范》第 4 分册-附录A
▣ 对发电机短路电流的影响
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 外阻抗对短路电流的影响
▣ 对电动机短路电流的影响
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算（注意厂家给定参数的单位）
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算（注意厂家给定参数的单位）
船舶交流电力系统的短路电流计算
Ik3 = Ur/ √3*Z Ik2 = Ur/ 2*Z ，故 Ik2 = √3 /2 *Ik3
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 规范——《钢质海船入级规范》第 4 分册
Ik2 or Ik3 ?
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 短路点的选择
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 概念
▣ 对称短路电流——Iac （方均根值） ▣ 对称短路电流初始值——I″k（方均根值） ▣ 短路峰值电流——ip （瞬时值）
▣ 短路峰值电流——ipM（最大电流出现在 t=T/2 时）
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 异步电动机馈送的短路电流
异步电动机因是受电旋转负荷，其作为短路电流馈送源是因短 路初期其转子惯性动力产生电能所致，故只在短路初期的超瞬态阶 段存在。
▣ 超瞬态阶段
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排处短路电流的计算
船舶交流电力系统 短路电流计算
♢ 计算电力系统短路电流的意义 ♢ 短路电流计算方法 ♢ 船舶交流电力系统的短路电流计算
计算电力系统短路电流的意义
▣ 校核所选用的保护电器的短路接通能力Icm和短路分断能力Icu 详见《供配电系统设计-系统协调性分析》
▣ 校核电缆、汇流排等电路元件的电动力稳定性和热稳定性 较大的短路电流可在两段平行导体间产生强大的相互作用力 短路电流会在各电路元件中产生热效应，公式为 Q=I ²t
该等效发电机馈送的短路电流，等于各台发电机和电动机馈送 的短路电流之和。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 等效发电机特征参数的求取（哪些是特征参数？）
超瞬态时间常数——T ″d* 瞬态时间常数——T ′d* 直流时间常数——T dc* 等效发电机定子电阻——R* 等效发电机超瞬态电抗——X ″ * 等效发电机瞬态电抗——X ′ * 等效发电机电抗——X*
元件阻抗值归算至短路点所在级平均电压下的阻抗值，换算公式为 Z2 = Z1*（U2 ² /U1 ² ），此在经变压器的短路电流计算时需用到。
短路电流计算方法
♢ 概念
短路过程中短路电流变化的情况决定于系统电源容量的大小或 短路点离电源的远近。在工程计算中，以供电电源容量为基准的短 路电路计算电抗值以 3 为临界值。
▣ 等效电动机 为简化短路电流的计算，将运行中除大电动机以外的各台电动
机综合成一台等效电动机。该等效电动机馈送的短路电流等效于上 述各台电动机馈送的短路电流之和。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 异步电动机馈送的短路电流
▣ 对称短路电流（短路电流交流分量）——IacM
▣ 短路电流直流分量——idcM
▣ 短路接通能力大于最大短路电流峰值（t=T/2=10ms） 所有情况： Icm ＞ip
▣ 短时耐受能力大于预期对称短路电流值（t=tsd=200~400ms） 所有B类断路器： Icw ＞ Iac
▣ 短路功率因数校正 短路时的实际功率因数与断路器的试验功率因数存在差异，船
舶电网实际短路功率因数要小于断路器试验功率因数，因此断路器 的分断能力应校正。（具体详见规范-第四分册-附录B）
主配电板内主汇流排范围内的短路，均可看作为主汇流排处短 路。
▣ 分别计算出各发电机、大电动机和等效电动机馈送的短路电流；
▣ 主汇流排处最大短路电流应为各发电机和电动机短路电流的代 数和，即：
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 等效发电机的应用（简化方法）
须将向短路点馈送短路电流的所有发电机和电动机，在它们的 共同连接点（主汇流排）处集合在一起合并成一台等效发电机。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 采用 反推法 求取 t=10ms 时的特征参数 T ″d*、 T ′d*、 T dc*
利用 Iac 的公式可求出 T ″d* 和 T ′d* 两个 值，其中先忽略短路电流在瞬态期间的衰减求 出 T ″d*，再利用求得的 T ″d* 求出 T ′d* 。
短路电流计算方法
短路电流计算方法有几种，每一种计算方法都属于近似计算， 是属于预估计算值，可指导设计和选型，并不是实际值。
所有的短路电流计算可简单理解为 I = U / Z ，我们要做的是求 出回路总阻抗。
▣ 标幺制法 是一种相对单位制，标幺值为电参数有名值与基准值之比。对
于高压大容量电力系统，因各参数数值大，采用有名值计算较为繁 琐，故常采用标幺值进行计算。
▣ 为电力系统保护的设计和整定提供依据 电力系统上下级选择性协调动作和保护电器的整定
计算电力系统短路电流的意义
♢ CCS规范所要求的计算项 即 Iac 和 ip
计算电力系统短路电流的意义
♢ 短路电流值对断路器的要求：
▣ 短路分断能力大于最大对称短路电流值（t=T/2=10ms） 一般负载：Icu ＞Iac 重要负载： Ics ＞Iac
▣ 短路电流直流分量——idc ▣ 稳态短路电流——Ikd
交流分量 直流分量
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 同步电机馈送的短路电流
▣ 对称短路电流（短路电流交流分量）——Iac
▣ 短路电流直流分量——idc
▣ 短路峰值电流——ip（最大电流出现在 t=T/2 时）
船舶交流电力系统的短路电流计算
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 外阻抗对短路电流的影响
在实际电力系统中，除同步电机和异步电动机外，还有与它们 串联的电缆、变压器和电抗器等存在。这些部件虽不是馈送短路电 流的电源，但对短路电流值有很大的影响。
概括地说，它们的作用是使短路电流值减小和衰减变慢。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 外阻抗对短路电流的影响
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 求取特征参数 R*、 X ″ *、 X ′ *、X*
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
在求得等效发电机的各项特征参数后，即可按前述发电机馈送 短路电流的计算方法进行计算。
变压器次级侧短路电流的计算属于主汇流排外馈电线处短路的 情况之一，只需将变压器的阻抗作为线路阻抗的一部分，并将变压 器的变比考虑在内即可。
▣ 远端短路（大于等于 3）
短路电流中交流分量不衰减的系统 ——无限大电源容量或远离 发电机端短路
▣ 近端短路（小于 3）
短路电流中交流分量衰减的系统——有限电源容量或靠近发电 机端短路
短路电流计算方法
♢ 概念wk.baidu.com
船舶交流电力系统的短路电流计算 有名值法 近端短路
♢ 规范——《钢质海船入级规范》第 4 分册
♢ 同步电机馈送的短路电流
发电机短路电流馈送情况可大致分为三个阶段，即超瞬态阶段、 瞬态阶段、稳态阶段。
▣ 超瞬态阶段
▣ 瞬态阶段
▣ 稳态阶段
此为发电机厂家提供参数
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 短路工况下异步电动机的归类
按电动机容量与发电机容量之比进行分类。 ▣ 大电动机
任何额定输出功率大于100kW，或者大于系统中最大发电机额 定功率的25%的电动机。
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算
♢ 计算实例详见《钢质海船入级规范》第 4 分册-附录A
▣ 对发电机短路电流的影响
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 外阻抗对短路电流的影响
▣ 对电动机短路电流的影响
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算（注意厂家给定参数的单位）
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 电抗、电阻和阻抗的计算和换算（注意厂家给定参数的单位）
船舶交流电力系统的短路电流计算
Ik3 = Ur/ √3*Z Ik2 = Ur/ 2*Z ，故 Ik2 = √3 /2 *Ik3
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 规范——《钢质海船入级规范》第 4 分册
Ik2 or Ik3 ?
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 短路点的选择
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 概念
▣ 对称短路电流——Iac （方均根值） ▣ 对称短路电流初始值——I″k（方均根值） ▣ 短路峰值电流——ip （瞬时值）
▣ 短路峰值电流——ipM（最大电流出现在 t=T/2 时）
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 异步电动机馈送的短路电流
异步电动机因是受电旋转负荷，其作为短路电流馈送源是因短 路初期其转子惯性动力产生电能所致，故只在短路初期的超瞬态阶 段存在。
▣ 超瞬态阶段
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排处短路电流的计算
船舶交流电力系统 短路电流计算
♢ 计算电力系统短路电流的意义 ♢ 短路电流计算方法 ♢ 船舶交流电力系统的短路电流计算
计算电力系统短路电流的意义
▣ 校核所选用的保护电器的短路接通能力Icm和短路分断能力Icu 详见《供配电系统设计-系统协调性分析》
▣ 校核电缆、汇流排等电路元件的电动力稳定性和热稳定性 较大的短路电流可在两段平行导体间产生强大的相互作用力 短路电流会在各电路元件中产生热效应，公式为 Q=I ²t
该等效发电机馈送的短路电流，等于各台发电机和电动机馈送 的短路电流之和。
船舶交流电力系统的短路电流计算
♢ 主汇流排外馈电线处短路电流的计算
▣ 等效发电机特征参数的求取（哪些是特征参数？）
超瞬态时间常数——T ″d* 瞬态时间常数——T ′d* 直流时间常数——T dc* 等效发电机定子电阻——R* 等效发电机超瞬态电抗——X ″ * 等效发电机瞬态电抗——X ′ * 等效发电机电抗——X*