短路电流实用计算

第五章 短路电流实用计算第一节 短路的基本概念 第二节 标么值 第三节 电力系统中各元件的电抗标么值的计 算 第四节 短路电流计算的程序 第五节 由无限大容量系统供电的三项短路 第六节 由发电机供电的三相短路的实用计算 第七节 电力系统中各元件的序参数和序网络 第八节 不对称短路电流的计算

第一节 短路的基本概念一、短路的定义及其种类 短路的定义及其种类 短路的 二、发生短路的原因 三、短路的后果 四、短路计算的目的与计算假设

一、短路的 一、短路的定义及其种类 短路的定义及其种类在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统 运行产生严重影响的故障。所谓短路是指相与 相或相与地之间直接金属性连接。短路种类主 要有三相短路、两相短路、单相接地短路和两 相接地短路等四种。三相短路属对称短路，其 它属不对称短路。 系统中各种短路、代表符号及事故机率如表5-1 所示。

短路种类代表符号及事故机率 短路种类代表符号及事故机率

二、发生短路的原因 二、发生短路的原因(1)设备或装置存在隐患。如绝缘材料陈旧老 化、绝缘机械损伤、设备缺陷未发现消除、设 计安装有误等。 (2)运行、维护不当。如运行人员不遵守操作 规程，出现误操作，技术水平低，管理不善， 机械损伤等。 (3)自然灾害。如雷击过电压，特大的洪水、 大风、冰雪、塌方等引起的线路倒杆、断线， 飞禽走兽跨接裸导体等。一般说来，短路故障 是可以防范的，绝大多数短路故障的发生都与 工作人员未能很好地履行岗位职责有关。

三、短路的后果 三、短路的后果(1)电动力效应。短路电流在设备中产生巨大的 的电动力，可能引起设备变形、扭曲、断裂。 (2)热效应。短路电流通常比正常工作电流大几 十倍。导体的发热量与电流的平方成正比，使设 备温度急剧上升，可能导致设备短时过热。不仅 烧坏设备，还可能伤及工作人员。 (3)磁效应。短路电流通过线路时在周围产生交 变的电磁场。特别是不对称短路，对附近通信线 路和无线电波产生电磁干扰。 (4)电压效应。短路电流使电网电压降低。电网 电压的下降可能导致用电设备正常工作的破坏， 还可能造成系统中并列运行的发电机失步或者导 致电网枢纽电压的崩溃，所有这些都可能引起电 力系统瓦解而造成大面积停电事故。在某些不对 称短路情况下，非故障相电压将超过额定值，引 起“工频电压升高”的内部过电压现象。

四、短路计算的目的与计算假设 四、短路计算的目的与计算假设计算短路电流的具体目的 短路电流基本假设

计算短路电流的

具体目的 计算短路电流的具体目的①选择和校验电气设备；②进行继电保 护装置的选型与整定计算；③分析电力 系统的故障及稳定性能；选择限制短路 电流的措施；④确定电力线路对通信线 路的影响等。

短路电流计算基本假设 短路电流计算基本假设(1)电力系统在正常工作时三相是对称的；所有发 电机的转速和电势相位在短路过程中保持不变，即 发电机无摇摆现象。 (2)电力系统各元件的电容和电阻略去不计；各元 件的电抗在短路过程中保持不变；即不受铁芯饱和 的影响；变压器还略去励磁电流和励磁回路。各电 力元件的寄生电容仅在超高压时才考虑；在1kV及以 下的低压网络中，或短路回路的总电阻常大于总电 抗的1/3(甚至大于电抗)时，应计入电阻。在高压电 网中计算短路电流非周期分量的时间常数时，应考 虑短路回路中电阻的影响。

第二节 标么值一、标么值的定义 标么值的定义 标么值的转换 二、标么值的转换 标么值的特点 三、标么值的特点

标么值的定义 一、标么值的定义标么值是某些电气量的实际有名值与所选 定的同单位规定值之比，即

可见标么值是一个无单位的比值，而且， 对同一个实际值，当所算的基值不同时其 标幺值也不同。标么值的符号为各量符号 加下角码“*”。

二、标么值的转换 标么值的转换四个电气量 对于选取的 四个基准量 的标幺值为在计算时要把电气元件的(额定) 基值的标幺值转换为统一选定的基 准值下的标幺值。以电抗的标幺值 为例，转换公式为

基准电压等于额定电压时，上面 公式变成

基准电压的选取

基准电压的选取在实用计算中，通常选取某一段电路的平均标称电压作为 基准电压，也就是说各段电路的基准电压均等于该段电路 的平均电压。我国电力系统中常用到的各电压级的平均标 称电压如下： 电网额定电 压(kV) 电网平均标 称电压 (kV)

3

6

10

35

110

220

330

500

3.15

6.3

10.5

37

115

230

345

525

标么值的特点 三、标么值的特点(1)在三相电路中,标么值相量等于线量。 (2)三相功率和单相功率的标么值相同。 (3)三相电路的标么值欧姆定律为U*=I*X*,功率方 程为S*=U*I*,与单相电路的相同。 (4)当电网的电源电压为额定值时(即U*=1),功率 标么值与电流标么值相等，且等于电抗标么值的倒 数。 (5)两个标么基准值相加或相乘，仍得同基准的标 么基准值。 由于上述特点，用标么值计算短路电流可使计算简 便，且结果明显，便于迅速及时地判断计算结果的 正确性。

第三节 电力系统中各元件的电抗 标么值的计算一、同步电机 二、变压器 架空线路

和电缆线路 三、架空线路和电缆线路 四、电抗器

一、同步电机 一、同步电机1.有名值在三相短路电流的实用计算中，只需知 道同步电机在短路起始瞬间的电抗，即纵轴次暂 态电抗 ，实际计算时需换算到所选定的基准 值，换算公式为

二、变压器 二、变压器1. 双绕组变压器

2. 三绕组变压器

1. 双绕组变压器 双绕组变压器双绕组变压器产品给出阻抗电压(短路电 压)百分值Ud%,以变压器额定参数为基 准值的电抗标幺值为：

2. 三绕组变压器 三绕组变压器等值电路 额定标么值 基准标么值

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