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1、 短路电流的计算1第一节第一节 概述概述 2一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短短路路：指指供供电系系统中中不不同同电位位的的导电部部分分（各各相相导体体、地地线等）之等）之间发生的低阻性短接。生的低阻性短接。 主要原因主要原因：电气气设备载流部分的流部分的绝缘损坏坏，人人员误操作、操作、雷击雷击 或过电压击穿，以及或过电压击穿，以及鸟兽危害等。危害等。 短路后果：短路后果： 短路电流短路电流产生的生的热量，使导体热量，使导体温度急温度急剧上升，会使上升，会使绝缘损坏；坏； 短路电流短路电流产生的生的电动力，会使力，会使设备载流部分流部分变形或形或损坏；坏； 短路会使系短路会使系统
2、电压骤降，影响系降，影响系统其他其他设备的正常运行；的正常运行； 严重的短路会影响系重的短路会影响系统的的稳定性；定性； 短路短路还会造成停会造成停电； 不不对称短路的短路称短路的短路电流会流会对通信和通信和电子子设备等等产生生电磁干磁干扰等。等。3二、短路的类型二、短路的类型三相短路三相短路4两相短路两相短路5单相单相( (接地接地) )短路短路单相短路单相短路两相接地短路两相接地短路两相两相短路短路接地接地6 1、为为了了选选择择和和校校验验电电气气设设备备、载载流流导导体体和和整整定定供供电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流；电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流； 2、在在校
3、校验验继继电电保保护护装装置置的的灵灵敏敏度度时时还还需需计计算算不不对对称短路的短路电流值；称短路的短路电流值； 3、校校验验电电气气设设备备及及载载流流导导体体的的动动稳稳定定和和热热稳稳定定性性，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量；就要用到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量； 4、对对瞬瞬时时动动作作的的低低压压断断路路器器，则则需需用用冲冲击击电电流流有有效值来进行其动稳定校验。效值来进行其动稳定校验。三、计算短路电流的目的7四、相关短路电流计算值8910第二节第二节 无限大电源条件下短路电流的计算方法无限大电源条件下短路电流的计算方法11一、无限大容量电源供电系统的概念一
4、、无限大容量电源供电系统的概念无限大容量电源无限大容量电源内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零时，不管输出的电流如何变动，电源内部均不产生压降，零时，不管输出的电流如何变动，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。电源母线上的输出电压维持不变。12无限大容量电源短路电流变化曲线无限大容量电源短路电流变化曲线13三相短路电流常用的计算方法有欧姆法和标幺制三相短路电流常用的计算方法有欧姆法和标幺制法两种。法两种。 欧姆法是最基本的短路计算方法，适用于两个及欧姆法是最基本的短路计算方法，适用于两个及两个以下电压等级的供电系统；而标幺制法适用于多两个以下电压等
5、级的供电系统；而标幺制法适用于多个电压等级的供电系统。个电压等级的供电系统。短路计算中有关物理量一般采用以下单位：电流短路计算中有关物理量一般采用以下单位：电流为为“kA”（千安）；电压为（千安）；电压为“kV”（千伏）；短路容（千伏）；短路容量和断流容量为量和断流容量为“MVA” （兆伏安）；设备容量为（兆伏安）；设备容量为“kW”（千瓦）或（千瓦）或“kV A ” （千伏安）；阻抗为（千伏安）；阻抗为“”（欧姆）等。（欧姆）等。14一、一、标幺值法标幺值法 在在无无限限大大容容量量电源源供供电系系统中中发生生三三相相短短路路时，短短路路电流流的的周周期期分分量的幅量的幅值和和有效有效值是不
6、是不变的。短路的。短路电流的周期分量流的周期分量的计算公式为：的计算公式为：在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故 按按标标幺幺值值法法进进行行短短路路计计算算时时，一一般般是是先先选选定定基基准准容容量量Sj和和基基准准电电压压U Uj j ，基准电流基准电流I Ij j和基准电抗和基准电抗X Xj j 其中，其中， 是短路点所在网路段的平均额定电压，取是短路点所在网路段的平均额定电压，取15二、供电系统中各元件电抗标幺值二、供电系统中各元件电抗标幺值 1 1）输电线路）输电线路图35 多级电压的供电系统示意图 S S、U U、I
7、 I、X X需要满足以下关系式：需要满足以下关系式： 选取基准值时，只要选定两个，另外两个可以通过计算得到。选取基准值时，只要选定两个，另外两个可以通过计算得到。基准容量一般取基准容量一般取100MVA，基准电压取短路点所在网路段的平均额定电压。，基准电压取短路点所在网路段的平均额定电压。16 2 2）变压器）变压器 3 3）电抗器）电抗器 4 4）电源）电源17三、求电源至短路点的总电抗三、求电源至短路点的总电抗 计算出每个元件的电抗后，就可以画出由电源至短路点的等效电路图。图3-6就是图3-5的等效电路图。求总电抗时，可根据元件间的串、并联关系求出总的电抗标幺值 。 图36 图35所示系统
8、的等效电路图 18四、短路参数的计算四、短路参数的计算 三相短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或断开容量(或称遮断容量)是否满足可靠工作的要求。 三相短路容量的标幺值：三相短路容量的实际值：三相短路电流的实际值：三相短路电流的标幺值：19 标幺值法计算短路电流公式简明、清晰、数字简单，特别是在大标幺值法计算短路电流公式简明、清晰、数字简单，特别是在大型复杂、短路计算点多的系统中，优点更为突出。所以标幺值法在型复杂、短路计算点多的系统中，优点更为突出。所以标幺值法在电力工程计算中应用广泛。电力工程计算中应用广泛。 供供电系系统的短路的短路电流大小与系流大小与系统的运行方式有很大的关系。系的运
9、行方式有很大的关系。系统的运行方式可分的运行方式可分为最大运行方式最大运行方式和和最小运行方式最小运行方式。 最大运行方式下最大运行方式下电源系源系统中中发电机机组投运多，双回投运多，双回输电线路及并路及并联变压器均全部运行。此器均全部运行。此时，整个系，整个系统的的总的短路阻抗最小，短路的短路阻抗最小，短路电流最大。流最大。 反之，最小运行方式下由于反之，最小运行方式下由于电源中一部分源中一部分发电机、机、变压器及器及输电线路解列，一些并路解列，一些并联变压器器为保保证处于最佳运行状于最佳运行状态也采用分列运行，也采用分列运行，这样将使将使总的短路阻抗的短路阻抗变大，短路大，短路电流也相流也
10、相应地减小。在用地减小。在用户供供电系系统中，用最小运行方式求中，用最小运行方式求 ，供，供继电保保护校校验灵敏度用。灵敏度用。 20 用标幺值法计算短路电流的步骤：用标幺值法计算短路电流的步骤：根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，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。和短路点。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，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电源用一个小圆表示，并标
11、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。抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值。选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值。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、各种简化方法都可以使用，如串联、并联、-Y或或Y-变换、等电变换、等电位法等。位法等。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、短路冲击电流和三相短路容量。计算短
12、路各量，即短路电流、短路冲击电流和三相短路容量。21例：设供电系统图如图3-7a所示，数据均标在图上，试求处的三相短路电流。 图37 例31的供电系统图a) 电路图221) 选处，取Uj1=6.3kV 则对于处，取Uj2=0.4kV 则2)计算系统各元件阻抗的标幺值，绘制等效电路图，图上按顺序标出其阻抗值。 解：23图37 例31的供电系统图b）等效电路图 3)求电源点至短路点的总阻抗。 244)求短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量。处的短路参数：最大运行方式时： 最小运行方式时: 25同理点的短路参数为：26第三节第三节 有限容量短路电流计算有限容量短路电流计算27一、有限容量系统概念定义在以电源容量为基准的短路计算电抗Xc3时，可视为近端短路。特点在整个短路过程中，电源母线电压不能维持不变，短路电流周期分量衰减，电源内阻抗不能忽略。28有限容量电源短路电流变化曲线有限容量电源短路电流变化曲线29二、有限容量短路电流查表法计算步骤30三、分布系数法31分布系数应用场合32第四节第四节 感应电动机对短路电流的影响感应电动机对短路电流的影响3334一、感应电动机标幺值35二、二、感应电动机反馈电流的计算的计算反馈短路容量的标幺值：反馈短路容量的实际值：反馈电流的实际值：反馈电流的标幺值：因为感应电动机供给的反馈短路电流衰减很快，所以只考虑对短路冲击电流的影响。36
