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1、第七章 短路电流计算Short Circuit Current Calculation7-1 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： 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. 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. 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
2、压. 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： 基本形式: 三相短路；两相短路；单相接地短路；两相接地短路； 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
3、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 Calculation1、短路计算的目的a、选择电气设备的依据
4、； 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，用来代表。认为 ,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
5、一、 标么制的概念 conception of per-unit system1、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 例如:某发电机的端电压用有名值表示为,如果用标么值表示,就必须先选定基准值.若选基准值,则;若取基准值,则;若取基准值,则.可见:标么值是一个没有量纲的数值,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 advantage of per-unit sys
6、tem（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 selection of reference value 1、 各量的基准值之间应服从：功率方程：欧姆定律：通常选定 则： ，2、 三相对称系统中，不管是Y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（）三、不同基准值的标么值之间的换算 conversion among per-un
7、it values based on different reference values1、 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2、 发电机、变压器 已知： 求： 则： 有名值： 标么值：3、 电抗器 有名值： 标么值：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 calculation in a network which has different voltage class connected by transformers.1、 先取某一电压级为基本电压级，
8、并取基本电压级的基准电压，将其他电压级下的电抗有名值归算到基本电压级下： 其中：则： 归算到基本电压级的某个线段的电抗标么值应为：2、 有变压器联系的网络标么值计算的简化条件：，用计算变比，并用代替元件的则： 发电机电抗的标么值 变压器的标么值 线路中电抗的标么值 电抗器的标么值 其中对线路、电抗器的计算中，为元件所在电压等级的平均额定电压证明：取短路点所在电压等级为基本电压级，并取则： 则：归算到任一电压级下的电抗标么值相等。五、短路电流计算步骤process of short-circuit current calculation1确定计算条件，画计算电路图 1）计算条件：系统运行方式，短
9、路地点、短路类型和短路后采取的措施。 2）运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。根据计算目的确定系统运行方式，画相应的计算电路图。选电气设备：选择正常运行方式画计算图； 短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。继电保护整定：比较不同运行方式，取最严重的。2画等值电路，计算参数； 分别画各段路点对应的等值电路。 标号与计算图中的应一致。3网络化简，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗。. 星角变换公式 角星变换公式 .等值电源归算（1） 同类型且至短路点的电气距离大致相等的电源可归并；（2） 至短路点距离较远的同类型或不同类型的电源可归并；（3）
10、直接连于短路点上的同类型发电机可归并；7-3 供配电系统三相短路电流计算Three-phase short-circuit current calculation in power supply and distribution system一、“无限大”电力系统 concept of infinite system1. 定义：系统的容量,系统的内阻抗（）.2.“无限大”电力系统的特点：外电路电流变动时，其端口电压不变。3若系统阻抗不超过短路回路总阻抗的15%，则系统看作“无限大系统” 实用计算中，将配电网中的系统母线看作无限大容量系统。 等值电源内阻抗二、供配电系统三相短路电流计算three
11、-phase short-circuit current calculation in power supply and distribution system1.三相短路电流1） 则： 其中：短路时电源电压相位角(合闸相位角) 稳态分量，周期分量 暂态分量，非周期分量2）的有效值2.冲击短路电流impulse current-短路电流最大瞬时值当时，短路瞬间最大，则也最大又当时，即当时，最大。即： 冲击系数， ， 一般:高压网中，0.05S时，则1.8大容量系统或发电机附近短路时，发电厂高压母线；=1.85低压网中，则：1-1.33、短路电流全电流的有效值近似认为：则：冲击电流全电流有效值：
12、三、“无限大”电源供电的简单电力网三相短路电流计算步骤impulse current value calculation of three-phase short-circuit supplied by infinite system1.取基准值；2.画出标么值表示的等值电路；3.计算出从短路点到各电源点之间的等值阻抗；4.计算。（）5.计算，（其中）说明：（1）短路电流应还原成有名值；（2）公式中的为短路点所在电压等级平均额定电压。四、“短路容量”的概念及用途concept and usage of shot-circuit capability1.某一点的短路容量该点短路时的短路电流该点短
13、路前的电压 有名值： 标么值：则：的大小实际反映了该点短路电流的大小，也就反映了该点到恒定电压点之间总电抗的大小。2、 可近似取某点的装于该点的断路器的额定开断容量7-4 由同步发电机供电的三相短路电流计算Three-phase short-circuit current calculation supplied by synchronous generator一、同步发电机发生三相突然短路（无自动励磁调节装置）Three-phase short-circuit happened near by synchronous generator which has no automatic exci
14、tation regulation device1. 不能当作“无限大”系统的情况1） 发电机端点或端点附近发生短路；2） 短路点虽离发电机较远，但发电机容量有限。在以上地点发生三相突然短路时,由于短路电流所造成的强烈去磁性电枢反应,使发电机端口电动势和内部电抗在短路的暂态过程中发生变化,相应的短路电流周期分量的振幅也随之变化,这是与无限大系统相区别的地方.2短路电流的周期分量从短路瞬间起，经历了次暂态、暂态、稳态的过程。短路电流周期分量的幅值：式中：-次暂态短路电流的有效值；-暂态短路电流的有效值； -稳态短路电流的有效值；-次暂态分量电流衰减的时间常数；-暂态分量电流衰减的时间常数。不计励磁调节时：）空载短路 为发电机空载电
