电力系统三相短路得分析与计算电力系统三相短路的分析与计算绪论一、电力系统故障概述二、无限大功率电源供电的系统三相短路电流分析三、电力系统三相短路的实用计算四、计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理7.1电力系统故障概述短路：电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接短路的类型：三相短路、两相短路、单相短路、两相短路接地 单相短路接地最多分对称故障和非对称故障单相短路接地占大多数 三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均为三相回路不对称，故称为不对称短路 产生短路的原因自然界的破坏：雷击、空气污染、 情况00mIRL0900900180maIaTtmmmaeIItIisinsinsin0000mI090将带入得aTtmmaeItIi900sin0900sinaTtmmaeItIicos短路电流的最大瞬时值，即短路冲击电流，将在短路发生经过约半个周期后（当为50Hz时，此时间约为0.01s）出现短路冲击电流mMmTTmmMIKIeeIIiaa)1(01.001.0冲击系数，一般取1.81.9冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定度2最大有效值电流交流电流有效值：直流与交流相同的时间流过相同的电阻热量相同直流的数值就是交流电流的有效值2最大有效值电流在短路暂态过程中，任一时刻t的短路电流有效值，是以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值，即：tI2222222222)2(1)(11TtTtatptatptTtTtatptTtTttdtiiiiTdtiiTdtiTIati式中假设在t前后一周期内不变，交流分量一个周期内积分平均值为零，则pti02122TtTtatptdtiiTati短路电流的有效值为最大有效值电流也是发生在短路后半个周期时22222221atmTtTtatpttiIdtiiTI)/()(22222222)1(212)1()2/()()2/()01.0()2/(MmMmmmMmatmMKIKIIIiIstiII9.1MK262.1mMII8.1MK252.1mMII短路电流的最大有效值的作用用于检验电气设备的热稳定度7.3电力系统三相短路实用计算同步发电机突然三相短路000011111cos)cos()()(///adTtdTtdqdeddTtddqaqdexEtxxxexxEiAxx相电流发电机定子时短路前空载，且基频交流，幅值变化自由直流发电机直轴次暂态电抗发电机直轴暂态电抗用路时计及阻尼绕组的作次暂态：发电机发生短时不计阻尼绕组的作用暂态：发电机发生短路::ddxx000011111cos)cos()()(///adTtdTtdqdeddTtddqaexEtxxxexxEi表示称为次暂态电流，用基频交流分量的初始值时，当ItexEtxxxexxEiadTtdTtdqdeddTtddqa0111110000cos)cos()()(///实际工程中往往只关注短路电流周期分量的起始有效值（次暂态电流）或者任意时间的周期分量有效值的计算。
求得周期分量的起始有效值后，可选取一个冲击系数，按无限大容量电源供电情况下的三相短路计算冲击电流的方法计算冲击电流和最大有效值电流短路电流计算方法按计算方法分为：直接计算法叠加原理法按计算手段分为：手算：简单系统直接计算，复杂系统用叠加原理法，如果计算任意时间的周期分量有效值，用运算曲线；计算机计算：都是复杂系统，都用叠加原理法 第一节短路电流交流分量初始值计算一、计算的条件和近似二、简单系统的计算三、复杂系统计算I一、计算的条件和近似-电源（1）精确：依据正常运行时节点电压、电流求电源次暂态电势（包括调相机），并设各电势相位相同 （2）近似：令所有发电机电势=1 EE一、计算的条件和近似-电网忽略对地电容和变压器励磁回路；高压电网忽略电阻；计算时用标幺制，基准电压取电网平均额定电压，变压器变比取电网平均电压比一、计算的条件和近似-综合负荷综合负荷对短路电流的影响很难准确计及；粗略处理：无论是短路前还是短路后，都忽略不计，但对于计算远离短路点的支路负荷有较大影响 精确计算：用恒定阻抗来表示，这个阻抗用故障前的潮流计算结果求得 一、计算的条件和近似-短路点附近电动机发电厂内部短路，发电厂的厂用电动机倒送短路电流，有称为反馈电流的现象。
若果在电动机端点发生短路，起反馈的短路电流初始值就等于启动电流标幺值 电弧电阻一般设短路处为直接短路， 实际上短路处有电弧，电弧主要消耗有功功率，其等值电阻与电弧的长度成比例 0ffRzfR叫次暂态短路电流周期分量初始值次暂态：是只在发生短路过程中计及发电机阻尼的作用 （1）直接法（2）叠加原理二、简单系统计算II（1）直接法21311xxI假设条件：（1）不计负荷对短路电流的影响；（2）故障前空载，电源电压为1；（3）直接接地 （2）叠加原理2121011111110xxxxxxUIff电力系统一般有多个电源，短路点电流可看做是各电源单独产生的短路电流的线性叠加 直接短路接地，短路点的电压为零 将短路点的电压分为正1与负1的叠加 并将这两个电源单独作用在电网 分为正常情况与故障分量 注意：故障分量作用时，电网中其他电源接地，只有故障点有电源正常情况下的电流电网对短路点的等效阻抗正常时的等值电路故障时的等值电路故障电动机消耗的功率f点电压正常工作电流发电机电动势电动机电动势发电机故障电流电动机故障电流故障点电流直接法20MW10.2KVf点电压电动机消耗的功率f点电压正常工作电流发电机故障电流分量f点等值阻抗电动机故障电流分量叠加法f点电压故障支路短路电流发电机故障电流电动机故障电流例3-1直接法加号短路容量（或短路功率）ISIUSN标幺值：有名值：3补充例题在下列两种情况下，求短路点的短路电流。
（1）S是无限大系统；（2）S是有限大系统，已知CB的断路容量为25000MVA 三、复杂系统的计算应用叠加原理：首先从已知的正常运行情况求得短路点的开路电压，然后形成故障分量网络，即将所有电源短路接地，化简合并后求得网络对短路点的等值电抗，则可得短路点电流为0fUxjxUIff/0若要求其他支路电流和节点电压，还必须计算故障分量网络的电流、电压分布，然后与相应的正常值相加 实际手算时往往采用近似计算，即忽略综合负荷，且认为短路前电源电动势乃至网络各点电压均等1，则有：xIf1从电源点到短路点的直接阻抗 用星-角，角-星变换求得已知：发电机、变压器和线路参数；3节点发生三相短路 求：3节点的短路电流，1#，3#发电机送出的短路电流，1-3,2-3线路电流，1,2节点电压做等值电路计算短路前运行状况计算故障分量计算故障后短路电流从故障点看进去的等值阻抗等值系统61例7-4：说明短路计算的基本步骤第一步：用近似法作标幺值等值电路；第二步：网络化简串联；并联；星网变换对于叠加法：将电源接地，求等值电抗对于直接法：保留电源节点和短路点，化为辐射形网络解：1.由例3-3得等值网络为：第一步：作系统的等值电路。
画系统等值电路图和作标幺值计算.标幺值计算采用近似法：ffxI1216.05.62100135.0:111GBdSSxxG62175.060100135.0100%:141TBsSSUxT216.03.610026361.0:22229BBNNUSSUxxL0758.02.1311:*1101sIxS0.3910.436G1G2G3S1S20.4160.4160.3490.3490.07580.190.190.87763S1,G1合并：A0.436G2G3SG1S20.4160.4160.3490.3490.0630.190.190.877Bf星网变化的一般形式为：1nij消去节点n后，得两两相联的新网络，其任两点间相联的电抗为：inyy:1yxxxjninij:264消去节点A，相关节点S1Gf 新增支路xS1G1-、xS1G1-f、x-f0.436G2G3SG1S20.4160.4160.190.190.877B0.4750.4752.63f65消去节点B，相关节点Sf 新增支路xS2-、xS2-f、x-f0.436G2G3SG1S20.4160.4160.4750.4752.63f1.941.940.42166节点f间的支路并联：0.198G2G3SG1S20.4160.4160.4750.475f1.941.9467电源S1G1与S2合并0.198G2G3SSG10.4160.4160.3820.382f68电源S1S2G1与G2合并，得图（f），最后得等值电抗133.0fx短路电流标幺值：短路电流有名值：52.7133.011Iffx)(9.683.6310052.73*kAUSIIBBff69**133xIIUIUSSSfBBfNBff名词：短路容量fNfIUS3sfBsfsSSIx1*由系统提供的短路容量估算系统电抗：SSxBs*由出口断路器的遮断容量S，估算系统电抗7.3其他时刻短路电流分量有效值的计算精确计算近似计算：（1）运算曲线法（2）应用计算系数计算000011111cos)cos()()(///adTtdTtdqdeddTtddqaexEtxxxexxEi运算曲线一族反映短路电流周期分量（标么值）随时间和计算电抗的不同而变化的曲线。
为了方便应用，常制成二维表格 00.010.060.128.9638.6037.1860.14tjsxjsxtpI转移电抗与计算电抗将网络化简成以短路点为中心的辐射形网络，电源点到短路点之间的电抗称为：转移电抗（以全网统一基准值下的标幺值）计算电抗（以某个发电机额定值为基准值下的标幺值）转移电抗变为计算电抗：用不同基准值下标幺值的计算运算曲线的制定：分汽轮机和水轮机两类；典型接线图：短路前发电机额定满载运行，50%机端负荷，50%由输电线送出；同类型机组，由于型号不同，在相同和时计算的有所差别，但一般密集在平均值附近 运算曲线作到为止，当，近似认为不随时间变化 直接按下式计算：45.3jsX45.3jsXjspXI1jsxt*pI*pI（1）曲线是按单台典型发电机做出的 纵坐标是短路电流周期分量有效值 横坐标是发电机到短路点的计算电抗 曲线有多条，每条曲线表示在给定时间下，不同计算电抗时短路电流周期分量有效值的变化 坐标是以发电机额定值为基准的标幺值 （2）曲线只有两种：典型的汽轮发电机曲线和典型的水轮发电机曲线。
（3）曲线已考虑了负荷的影响 （4）查曲线得到的量是指定时刻的发电机支路的短路电流周期分量有效值 应用运算曲线计算短路电流的步骤（1）选择统一基准（基准电压取线路平均额定电压），计算各元件电抗标幺值 （2）求发电机到短路点的转移电抗 （3）将转移电抗折算成以各发电机(或等值机)的额定容量和短路点平均电压为基准的标幺值，即计算电抗 （4）按要求的计算时间查曲线，得到各发电机的周期分量有效值 应用运算曲线计算短路电流的步骤（5）将查到各发电机的周期分量有效值折算成以各发电机的额定容量和短路点平均电压为基准的有名值周期分量有效值电流 （6）将各发电机有名值周期分量有效值电流相加(注意，有效值相加是近似算法)得到短路点周期分量有效值有名值流 转移阻抗的计算手算法：（1）消去法：通过星-。