短路电流计算书

短路电流计算书
一.短路电流计算的目的
电力系统短路电流计算的主要目的是：
1）电气主接线比选
2）选择导体和电气
3）确定中性点接地方式
4）计算软导线的短路摇摆
5）确定分裂导线间隔棒的间距
6）验算接地装置的接触电压和跨步电压
7）选择继电保护装置和进行整定计算
二.基本的假定条件和一般规定
1.假定条件
短路电流实用计算中，采用以下假定条件和原则：
1）正常工作时，三相系统对称运行。

2）所有电源的电动势相位角相同。

3）系统的同步电机和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和，磁滞涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120o电气角度。

4）电力系统各元件磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。

5）电力系统所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷在高压母线上，50%在系统侧。

6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。

7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都忽略不计。

10)元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。

11）输电线路的电容略去不计。

12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。

2.一般规定
1）验算导体和电器动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电路，应按本工程的设计规划计算，并考虑电力系统的远景规划（一般为本期工程建成后5-10年）.确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不是按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电力为最大的地点。

对带电抗器的6-10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线间隔开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应该选择在电抗器前外，其余导体和电气的计算短路点一般选择在电抗器后。

4）导体和电器的动稳定和热稳定以及电器的开端电流，一般按三相
短路验算。

若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自藕变压器等回路中的单向，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。

三.电路元件参数计算 1.基准值和标幺值的计算 基准电压：U U U N p f 05.1==
基准电流：U S I f
f
f 3=
基准电抗：S
U I
U X f
f f
f
f
23=
=
电压标幺值：U f
U
=*
容量标幺值：S
S f
S
=*
电流标幺值：S
U I
I f
f
f
I
I
3*==
电抗标幺值：U
S X
X f
f f
X
X
2*==
从某一基值容量S f 1的标幺值化为另一基值容量S f 2的标幺值：
S X X f
f 121
*2*=
从某一基值电压U f 1的标幺值化为另一基值电压U f 2的标幺值：
U
U X X f
f 22211
*2*=
从已知系统短路容量S d "
，求该系统的组合电抗值：S
S X d
f "*=
各参数说明：
U
p
平均电压，U N 额定电压，S f 基准容量（一般取100MVA 或
1000MVA ），U ，S ，I 为有名值 2.电抗标幺值和有名值的变换
各参数说明：
%"X
d
为电机暂态电抗百分值，P N 为电机额定容量单位为MW ，%
U d 变压器短路电压的百分值，S N 指最大容量绕组的额定容量单位为MVA ，%X k 为电抗器的百分电抗值，r 为导线半径，D 为导线相间的几何均距，d 为相间距离。

特别说明负荷的标幺值计算公式为：S
S X L
f ⨯=35.0*其中S L 为负荷容
量。

四．网络变换 1.短路点确定
2网络简化 1）
在网络简化中，对短路点具有局部对称或全部对称的网络，同
电位的点可以短接，其间的电抗可以忽略。

2）
并联电源支路可按下式进行合并：
Y
Y Y Y E Y E Y
E E m
m
m
e
(2)
1
2
2
1
1
++++=
Y Y Y X m
z (1)
21++=
符号说明：
E e
合成电势，X
z
合成电抗，Y Y Y m ......,21各并联分支电路的电纳。

3） 合成电抗的分解
)max(4321k k k I I I QF ++)
,max(1321k k k I I I QF +)max(5838281k k k I I I QF ++k
k k k k k I I I I I I 17141312111=====
若需从总的合成电抗X z 中分出某一电抗X 1，则其余各电抗的合成电抗X z 1-按下式计算：
X
X X
X X
z
z z -=
-1
11
4） 分支电路的电流与电抗
求的短路点到各电源间的总组合电抗后，可将总电流当做单位电流乘以分布系数c c c n .....,21来确定短路点到各电源的转移电抗及网络内电流分布。

注：对于一个点，其所有支路的电流分布系数之和为1，这就很容易判断分布系数是否计算正确。

X
X X
X X 2
1
214+=
X
X
X 4
3
+
=
∑
X X c 1
41= X
X c
2
42
=
则c
X X d 1
1∑=
I c I d 11=
c
X X
d
2
2∑=
I c I d 22=
5）
多支路星型网络简化（∑Y 法）
若各电源点的电势是相等的，即电源点间的转移电抗中将不会有短路电流流过，根据这样的概念，
在网络变化中应用由多支路星型变为具
有对角线的多角型公式推导出∑Y 法即：
∑=
Y X X
n
nd
6） 等值电源的归并
（1）.按个别变化计算
当网络中有几个电源时，可以将条件类似的发电机，按下述情况连接成一组，分别求出至短路点的转移电抗：
同型式：且至短路点的电气距离大致相等的发电机。

至短路点的电气距离较远的同一类型或不同类型的发电机。

直接连接于短路点上的同类型发电机。

（2）.按同一变化计算
当仅计算任意时间t 的短路电流周期分量I t ，各电源的发电机型式，参数相同且距离短路点的电气距离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗
S
S X
f
e X ∑
∑
=
*
则I I I e t ∑∑=∑*
式中X ∑*各电源合并的计算电抗标幺值。

I ∑*各电源合并后的t 秒短路电流分量标幺值；S e ∑各电源合并后总的额定容量，I e ∑各电源合并后的额定电流。

五.周期分量计算
1）无限大电源供给的短路电流
当供电电源为无穷大或计算电抗（以供电电源为基准）X ≥3时，不考虑短路电流周期分量的衰减，此时：
S
S X
f
e X ∑
=
*
X
I I I ∑
=
=
=
∞*
*"
**1
I I X I X U I
f
f
p
e
X I "
*
*
3=
∑=∑
=
=
S I X S S S f
f
e
X "
*
"
=∑
==
式中：
X
∑
*
电源对短路点的等值电抗标幺值，X 额定容量S e 下的计算电抗，
I *短路电流周期分量的标幺值，I 短路电流周期分量有效值，I "
*0秒
短路电流周期分量标幺值，I ∑*时间为∞短路电流周期分量的标幺值，X ∑电源对短路点的等值电抗有名值，I e 电源的额定电流，U p 电网的平均电压，S "
短路容量。

说明：上式是忽略了电阻，如果回路的、总电阻X R ∑
∑31
时，电阻对短路电流有较大的作用。

此时必须用阻抗的标幺值
R X Z 2
*2**∑+∑∑
来代替式中的X ∑*。

2）有限电源供给的短路电流
先将电源对短路点的等值电抗X ∑*，归算到以电源容量为基准的计算电抗X,然后按X 值查相应的发电机运算曲线，或查相应的发电机运算数字表，即可得到短路电流周期分量的标幺值I *。

有名值按下式计算：
I
I I
e
"
*
"
=
I I e I ∞=*
六.其他
短路电流分周期分量：I i p ")0(2-=，其中I I I ==∞"
短路电流非周期分量：e I
i t
np τ-
="
2，其中τ为短路电流的时间常数
R
X ∑
∑
=
314τ
短路全电流：i i i np p k += 短路冲击电流：I K e
I i sh sh "
01
.0"
2)1(2=+=-τ
，其中K sh 在高压电路发
生三相短路时一般取1.8，因此I i sh "
55.2= I I sh "
51.1=；在1000kVA 及以下的电力变压器二次侧或在低压电路发生三相短路时，一般取1.3，此时I i sh "
84.1=，I I sh "
09.1=。

短路时的最大电动力： 两相短路的电动力：A
i K F N a
l sh
f 2
7
2
)2()2(102-⨯= 三相短路的电动力：A
i K F N a
l sh
f 2
72
)3()3(103-⨯=
满足动稳定度的效验条件：i i sh )
3(max ≥ I I sh )
3(max ≥ 满足热稳定的效验条件：t
I I ima
t t 2
)3(2
∞
≥ 其中s t t t oc op ima 05.0++=对于一
般高压断路器（如油断路器），可取s t oc 2.0=；对于高速断路器（真空断路器，六氟化硫断路器）可取s t oc 15.0~1.0=。