电力系统分析之短路电流计算

电力系统分析之短路电流计算

电力系统是由生产、输送、分配、及使用电能的发电机、变压器、电力线路和用户组成一个整体，它除了有一次设备外还应有用于保护一次设备安全可靠运行的二次设备。对电力系统进行分析应包括正常运行时的运行参数和出现故障时的故障参数进行分析计算。短路 是电力系统出现最多的故障，短路电流的计算方法有很多，而其中以“应用运算曲线”计算短路电流最方便实用。应用该方法的步骤如下：

1、 计算系统中各元件电抗标幺值； 1）、基准值，基准容量（如取基准容量Sj=100MVA ），基准电压Uj 一般为各级电压的平均电压。

2）系统中各元件电抗标幺值计算公式如下：

发电机 ϕ

Cos P S X X

e j d d /100%'

'"*

⋅

= 式中"

*d X 为发电机次暂态电抗百分值 变压器 e

j

d b S S U X ⋅=

100%* 式中U d %为变压器短路电压的百分值 线路 20*e

j j U S L X X ⋅

= 式中X 0为每仅是电抗的平均值（架空线为0.4欧/公里）

电抗器 2*3100%j

j e e k k U S I U X X ⋅⋅=

式中X k %为电抗器的短路电抗百分值 系统阻抗标幺值 Zh

j x S S X =

* S Zh 断路器的遮断容量

2、 根据系统图作出等值电路图, 将各元件编号并将相应元件电抗标幺值标于元件

编号下方；

3、 对网络化简,以得到各电源对短路点的转移电抗,其基本公式有:

串联

X 1

X 2X

3

X 3 =X 1+X 2

并联

X 1

X 2

X

3

2

121213//X X X X X X X +⋅=

=

三角形变为等值星形

X 23

X 12

X 13

X 3

X 1

X 2

13231213

121X X X X X X ++⋅=

13231223

122X X X X X X ++⋅=

13

231223

133X X X X X X ++⋅=

星形变为等值三角形

X 2

X 1

X 3

X 13

X 12

X 23

32

12112X X X X X X ⋅+

+= 13

23223X X X X X X ⋅+

+= 2

1

31331X X X X X X ⋅+

+= 4、 将标幺值电抗转换为以各支路发电机容量为基准的计算电抗X js ， j

n

j js S S X X ⋅

=∑ 式中：∑j X ---以S j 为基准容量的标幺值电抗 X js ---以S n 为基准容量的计算电抗 5、 短路电流计算：

1）、无限大容量电源的短路电流计算：当系统中X X =0，以供电电源为基准的计算电抗X js ≥3时，可以认为短路电流周期分量在整个短路时间内保持不变，即 js

n

j X I X I I I I =

=

==''∑

∞*2.0 式中：∑*X ---以S j 为基准容量的标幺值电抗

X js ---以S n 为基准容量的计算电抗 2）、有限容量电源的短路电流计算：

有限容量电源的短路电流周期分量在短路时间内是变化的。运算曲线反应这一变

化。I zt =f （t ·X js ）按不同类型的发电机所做出的运算曲线，由运算曲线查出I “

* 、I 0，2* 、I ∞*三种短路电流周期分量，然后转换为有名值

I Zt =I *

zt ·∑e I

式中：∑e I ---各支路的发电机额定电流元 p

e e U S I 3∑∑=

计算短路冲击电流及全电流最大有效值： 机端短路12MW 以下

I i ch ''=55.2 I I ch ''=52.1

机端短路12MW 以上

I i ch ''=71.2 I I ch ''=62.1

下面用一个简单的例子进行对短路电流的计算分析： 系统如下图所示

F14000kw cos =0.8X d ''=0.2F24000kw cos =0.8X d ''=0.2F34000kw cos =0.8X d ''=0.2F44000kw cos =0.8X d ''=0.2F55000kw cos =0.8X d ''=0.2F64000kw cos =0.8X d ''=0.2F74000kw cos =0.8X d ''=0.2

将系统转化为等效参数如下图：

图中分式中分子为元件编号，分母为元件电抗值标幺值。 一、各标幺值计算如下：

取基准容量Sj=100MVA ，基准电压Uj 为各级电压的平均电压，Uj=Up=1.05Ue 1、 系统阻抗标幺值025.04000100

1==

=

Zh

j S S X 2、 线路L 1阻抗标幺值121.0115

100

4.02

21

2=⨯

==j

j a U S X X 线路L 2阻抗标幺值091.0115

100

304.02

3=⨯⨯=X 3、变压器 B1 B2三绕组变压器 先计算各绕组短路电抗 75.10)65.1017(2

1

%)%%(21%3231211=-+=-+=

---d d d d U U U U 25.6)5.10617(2

1

%)%%(21%3132211=-+=-+=---d d d d U U U U 0)175.106(2

1

%)%%(21%2132311=-+=-+=

---d d d d U U U U 再求各绕组标幺值阻抗：