电力系统短路电流计算及标幺值算法

第七章短路电流计算

Short Circuit Current Calculation

§7-1 概述General Description

一、短路的原因、类型及后果

The cause, type and sequence of short circuit

1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性点接地的系统)发生

通路的情况。

2、短路的原因：

⑴ 元件损坏如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备

缺陷发展成短路.

⑵ 气象条件恶化

如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等.

⑶ 违规操作如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加

电压.

⑷ 其他原因

如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等.

3、三相系统中短路的类型：

⑴ 基本形式: k (3)—三相短路；k(2)—两相短路；

k (1)—单相接地短路；k(1,1)—两相接地短路；

⑵ 对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称, 如三相短路；不对称短路：

短路后，各相电流、电压不对称;

如两相短路、单相短路和两相接地短路.

注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。

4、短路的危害后果

随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的

危险后果一般有以下几个方面。

（1）电动力效应

短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导

体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。

（2）发热

短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热

以致损坏。

（3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃及周围设备.

（4）电压大幅下降，对用户影响很大.

（5）如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。这是

短路故障的最严重后果。

（6）不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。

二、计算短路电流的目的及有关化简

The purpose and some simplification of short circuit Calculation

1、短路计算的目的

a、选择电气设备的依据；

b 、继电保护的设计和整定；

c、电气主接线方案的确定；

d、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响；

2、短路计算的简化假设

a、不考虑发电机间的摇摆现象，认为所有发电机电势的相位都相同；

b、不考虑磁路饱和，认为短路回路各元件的电抗为常数；

C、不考虑发电机转子的不对称性，用X d和E q来代表。认为l f

1d，即认为短路前发电机是空载的；

d 、不考虑线路对地电容、变压器的励磁支路和高压电网中的电阻，

认为等值电路中只有各元件的电抗。

§7-2标么值计算方法与短路电流计算步骤

Per-unit system and the process of short-circuit current calculation

一、标么制的概念con cepti on of per-un it system

1、标么制per-unit system：将电压、电流、功率、阻抗等物理量不

用其有名值表示，而用标么值表示。

2、标么值：per-unit value

标么值实际有名值（任意单位）

标么基准值（与有名值同单位）

例如:某发电机的端电压用有名值表示为U G 10.5kV，如果用标么值表示，就必须先选定基准值•若选基准值U B10-5kV,则

u U G10.5

1

G U B10.5

5

若取基准值U B10kV 侧U G 1.05；

若取基准值U B1kV,则U G 10.5.

可见:标么值是- 个没有量纲的数值,对于同一个有名值，基准值选得不同，其标么值也就不同•

因此:说明一个量的标么值时，必须同时说明它的基准值；否则，标么值的意义不明确！

3、采用标么制的优点：the adva ntage of per- un it system

（1）易于比较电力系统中各元件的特性和参数；

（2）易于判断电气设备的特征和参数的优劣；

（3）可以使计算量大大简化。

二、基准值的选取the selectio n of refere nee value

1、各量的基准值之间应服从：

功率方程：S 3UI

通常选定

S B ,U B 2、

三相对称系统中，不管是丫接线还是 接线，任何一点的线电

压（或线电流）的标么值与该点的相电压（或相电流）的标么值

相等，且三相总功率的标么值与每相的功率标么值相等。故：采 用标么制时，对称三相电路完全可以用单相电路计算。

3、

说明：通常取 S

B 100MV A ，U B U av （ U av 1.

05U N

）

三、不同基准值的标么值之间的换算

conversion among per-unit values based on differe nt reference values

1、 原则：换算前后的物理量的有名值保持不变。

步骤：（1）将以原有基准值计算出的标么值还原成有名值

（2）计算新基准值下的标么值

发电机、变压器

已知.S N , u N 以及X N 求：S B ,U B 下的X B

7 u N

X

X N X N

X N

则：有名值：

S N

X 、/ u N S B

X B

X N

2 标么值：

X B S N u B

电抗器

X N X N

有名值:

四、有变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标么值的计算

Per- unit value calculati on in a n etwork which has differe nt voltage class conn ected by tran sformers.

1 B

则：

S B

、3U B

Z B

u B S B

X B

U N

U N 标么值: X B

S

B N

. 3I N U B