第三章建筑供配电系统短路电流及其计算.pptx
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第一节 概述
不同电流的导电部分之间的低阻抗短接，金属性短路
一 短路原因、类型、后果及计算短路电流的目的 （一）主要原因： 1.电气设备、元件的损坏。 设备绝缘损坏： 自然老化、操作过电压、大气过电
压、机械损伤 2.自然原因 ：鸟兽跨接裸导体 3.人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修
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三、三相短路电流计算 1．三相短路电流周期分量有效值
由于 上式即
为
=
，
，
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2．冲击短路电流
高压系统
统
，
低压系统
，
3．三相短路容量
或
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短路电流具体计算步骤： ①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图 应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数 和短路点。 ②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗 表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元 件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。 ③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值 ④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时 电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或 Y-Δ变换、等电位法等。 ⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺 值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相 短路容量。
2．变压器的电抗标幺值
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3．电抗器的电抗标幺值
Ud为电抗器安装处的基准电压。 4．电力系统的电抗标幺值 （1）已知电力系统电抗有名值XS系统电抗标幺值为
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（2）已知电力系统出口断路器的断流容量Soc
（3）已知电力系统出口处的短路容量SK
5．短路回路总阻抗
（kA）。
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第三节 三相短路电流计算
通常采用标幺值计算，以简化计算，便于比较分析。 一、标幺制
用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。 任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为 标幺值，标幺值没有单位。即
容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为
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基准容量Sd，基准电压Ud， 基准电流Id和基准阻抗Zd 亦应遵守功率方程 和电压方程
4.造成不对称电路，其电流将产生较强的 不平衡磁场，对附近的通信设备、信号 系统及电子设备等产生干扰。
5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性， 使并列运行发电机组失去同步，造成系 统解列。
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（四）计算短路电流目的： 1.选择和校验电气设备。 2.继电保护装置的整定计算。 3.设计时作不同方案的技术比较。
即
结论：用基准容量和元件所在电压等级的基准电压
计算的阻标标幺值，和将元件的阻抗换算到短路点
所在的电压等级，再用基准容量和短路点所在电压
等级的基准电压计算的阻抗标幺值相同，即变压器
的变比标幺值等于1。
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二、短路回路元件的标幺值阻抗 短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电气元 件的阻抗及短路回路总阻抗。 1．线路的电阻标幺值和电抗标幺值
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第二节无限大容量系统三相短路 分析
一、无限大容量系统
（1）目的：简化短路计算
（2）定义：所谓“无限大容量系统”是指端电压
保持恒定，没有内部阻抗，和容量无限大的系统。
即 SS=∞. ZS=0 US=const
（3）合理性
①ST<<SS
②误差在允许范围
③偏保守
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二、 无限大容量系统三相短路暂态过程 （1）正常工作时 u=Uφmsin(ωt+α) I=Imsin(ωt+α-φ)
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（2）k点三相短路 定性分析：三相短路，阻抗突变，发生暂态过渡过 程，k点右侧，没有电源，电流衰减到零，k点左侧 有电源，L↓,I↑,I不突变，出现周期容量 定量分析：
后忘拆除地线合闸
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（二）类型： 1.三相短路 2.两相短路 3.单相短路
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（三）后果：
1.产生很大的电动力和很高的温度，使故 障元件和短路电路中的其它元件损坏。
2.电压骤降，影响电气设备的正常运行。
3.造成停电事故。
第三章 短路电流及其计算
❖ 本章讨论和计算供 电系统在短路故障 条件下产生的电流
❖ 章内容是分析工厂 供电系统和进行供 电设计计算的基础
NEXT
➢ 教学内容：
➢ 短路的原因、后果及其形式； 无限大容量电力系统发生三相短 路时的物理过程和物理量；三相 短路电流的计算；两相和单相短 路电流的计算；短路电流的效应 和稳定度校验。
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四、 三相短路的有关物理量 （1）短路电流周期分量有效值
Uc短路计算电压或平均额定电压 Uc≈1.05UN 0,4,6.3,10.5,37,115,230kV （2）短路次暂态电流I″ 短路后第一个周期短路电流周期分量之有效值 无限大容量系统 I″=IP （3）短路全电流有效值IK(t) （4）短路冲击电流ish 短路全电流最大瞬时值
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三、最严重三相短路电流时的短路电流 短路电流非周期分量初值最大时短路电流瞬时值亦 最大。 最严重短路电流的条件为： （1）短路回路纯电感，φK=90° 高压网络 φK=90° （2）短路瞬间电压过零，α=0或180° （3）短路前空载或cosφ=1 即有
➢ 教学重点：
➢ 短路的原因、后果及其形式； 三相短路电流的计算；两相和单 相短路电流的计算；短路电流的 效应和稳定度校验。
➢ 教学难点：
➢ 三相短路电流的计算；两相和 单相短路电流的计算。
❖第一节 概述 ❖第二节 无限大容量系统三相短路分析 ❖第三节 三相短路电流计算 ❖第四节 短路电流的效应 ❖ 思考及练习题
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Ksh——冲击系数1＜Ksh＜2 短路冲击电流有效值Ish
高压系统Ksh=1.8,ish=2.55I″,Ish=1.51I″ 低压系统Ksh=1.3,ish=1.84I″,Ish=1.09I″ （5）短路稳态电流I∞ 对无限大容量系统
（6）三相短路容量
式中，SK为三相短路容量（MVA）；Uav为短路点 所在级的线路平均额定电压（kV）；Ik为短路电流
通常Sd=100MVA,Ud=线路平额定电压为基准电压。
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多级电压的供电系统示意图
下面用多级电压的供电系统加以说明，短路发生在 4WL，选基准容量为Sd，各级基准电压分别为
，则线路1WL的电抗X1WL归算到短路点所在电压等级
的电抗
为
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1WL的标幺值电抗为
第一节 概述
不同电流的导电部分之间的低阻抗短接，金属性短路
一 短路原因、类型、后果及计算短路电流的目的 （一）主要原因： 1.电气设备、元件的损坏。 设备绝缘损坏： 自然老化、操作过电压、大气过电
压、机械损伤 2.自然原因 ：鸟兽跨接裸导体 3.人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修
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三、三相短路电流计算 1．三相短路电流周期分量有效值
由于 上式即
为
=
，
，
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2．冲击短路电流
高压系统
统
，
低压系统
，
3．三相短路容量
或
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短路电流具体计算步骤： ①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图 应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数 和短路点。 ②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗 表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元 件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。 ③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值 ④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时 电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或 Y-Δ变换、等电位法等。 ⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺 值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相 短路容量。
2．变压器的电抗标幺值
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3．电抗器的电抗标幺值
Ud为电抗器安装处的基准电压。 4．电力系统的电抗标幺值 （1）已知电力系统电抗有名值XS系统电抗标幺值为
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（2）已知电力系统出口断路器的断流容量Soc
（3）已知电力系统出口处的短路容量SK
5．短路回路总阻抗
（kA）。
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第三节 三相短路电流计算
通常采用标幺值计算，以简化计算，便于比较分析。 一、标幺制
用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。 任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为 标幺值，标幺值没有单位。即
容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为
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基准容量Sd，基准电压Ud， 基准电流Id和基准阻抗Zd 亦应遵守功率方程 和电压方程
4.造成不对称电路，其电流将产生较强的 不平衡磁场，对附近的通信设备、信号 系统及电子设备等产生干扰。
5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性， 使并列运行发电机组失去同步，造成系 统解列。
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（四）计算短路电流目的： 1.选择和校验电气设备。 2.继电保护装置的整定计算。 3.设计时作不同方案的技术比较。
即
结论：用基准容量和元件所在电压等级的基准电压
计算的阻标标幺值，和将元件的阻抗换算到短路点
所在的电压等级，再用基准容量和短路点所在电压
等级的基准电压计算的阻抗标幺值相同，即变压器
的变比标幺值等于1。
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二、短路回路元件的标幺值阻抗 短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电气元 件的阻抗及短路回路总阻抗。 1．线路的电阻标幺值和电抗标幺值
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第二节无限大容量系统三相短路 分析
一、无限大容量系统
（1）目的：简化短路计算
（2）定义：所谓“无限大容量系统”是指端电压
保持恒定，没有内部阻抗，和容量无限大的系统。
即 SS=∞. ZS=0 US=const
（3）合理性
①ST<<SS
②误差在允许范围
③偏保守
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二、 无限大容量系统三相短路暂态过程 （1）正常工作时 u=Uφmsin(ωt+α) I=Imsin(ωt+α-φ)
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（2）k点三相短路 定性分析：三相短路，阻抗突变，发生暂态过渡过 程，k点右侧，没有电源，电流衰减到零，k点左侧 有电源，L↓,I↑,I不突变，出现周期容量 定量分析：
后忘拆除地线合闸
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（二）类型： 1.三相短路 2.两相短路 3.单相短路
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（三）后果：
1.产生很大的电动力和很高的温度，使故 障元件和短路电路中的其它元件损坏。
2.电压骤降，影响电气设备的正常运行。
3.造成停电事故。
第三章 短路电流及其计算
❖ 本章讨论和计算供 电系统在短路故障 条件下产生的电流
❖ 章内容是分析工厂 供电系统和进行供 电设计计算的基础
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➢ 教学内容：
➢ 短路的原因、后果及其形式； 无限大容量电力系统发生三相短 路时的物理过程和物理量；三相 短路电流的计算；两相和单相短 路电流的计算；短路电流的效应 和稳定度校验。
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四、 三相短路的有关物理量 （1）短路电流周期分量有效值
Uc短路计算电压或平均额定电压 Uc≈1.05UN 0,4,6.3,10.5,37,115,230kV （2）短路次暂态电流I″ 短路后第一个周期短路电流周期分量之有效值 无限大容量系统 I″=IP （3）短路全电流有效值IK(t) （4）短路冲击电流ish 短路全电流最大瞬时值
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三、最严重三相短路电流时的短路电流 短路电流非周期分量初值最大时短路电流瞬时值亦 最大。 最严重短路电流的条件为： （1）短路回路纯电感，φK=90° 高压网络 φK=90° （2）短路瞬间电压过零，α=0或180° （3）短路前空载或cosφ=1 即有
➢ 教学重点：
➢ 短路的原因、后果及其形式； 三相短路电流的计算；两相和单 相短路电流的计算；短路电流的 效应和稳定度校验。
➢ 教学难点：
➢ 三相短路电流的计算；两相和 单相短路电流的计算。
❖第一节 概述 ❖第二节 无限大容量系统三相短路分析 ❖第三节 三相短路电流计算 ❖第四节 短路电流的效应 ❖ 思考及练习题
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Ksh——冲击系数1＜Ksh＜2 短路冲击电流有效值Ish
高压系统Ksh=1.8,ish=2.55I″,Ish=1.51I″ 低压系统Ksh=1.3,ish=1.84I″,Ish=1.09I″ （5）短路稳态电流I∞ 对无限大容量系统
（6）三相短路容量
式中，SK为三相短路容量（MVA）；Uav为短路点 所在级的线路平均额定电压（kV）；Ik为短路电流
通常Sd=100MVA,Ud=线路平额定电压为基准电压。
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多级电压的供电系统示意图
下面用多级电压的供电系统加以说明，短路发生在 4WL，选基准容量为Sd，各级基准电压分别为
，则线路1WL的电抗X1WL归算到短路点所在电压等级
的电抗
为
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1WL的标幺值电抗为