电网短路电流计算.ppt

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1、第三章第三章电网短路电流计算电网短路电流计算 3.1概述概述电力系统和典型设备构成特点电力系统和典型设备构成特点 （1 1）电电力力系系统统根根据据中中性性点点接接地地与与否否分分为为中中性性点点不不接接地地系统及中性点接地系统。系统及中性点接地系统。abc中性点不接地中性点不接地abc中性点接地中性点接地 N220V第三章第三章电网短路电流计算电网短路电流计算 3.1概述概述（2 2）电力电缆构成：电力电缆构成：第三章第三章电网短路电流计算电网短路电流计算 3.1概述概述（3 3）电力变压器组成：）电力变压器组成：第三章第三章电网短路电流计算电网短路电流计算 3.1概述概述（4 4）三相电机

2、组成：）三相电机组成：聚氨酯漆包线聚氨酯漆包线 3.1概述概述3.1.2短路概念与短路类型短路概念与短路类型电电力力系系统统正正常常运运行行时时，相相与与相相之之间间和和在在中中性性点点接接地地系系统中相与地是通过负荷连接的。统中相与地是通过负荷连接的。三相负载三相负载中中性性点点不不接接地三相电源地三相电源单相负载单相负载中中性性点点接接地地三相电源三相电源3.1概述概述3.1.2短路概念与短路类型短路概念与短路类型所所谓谓短短路路，是是指指相相与与相相之之间间和和相相与与地地之之间间不不通通过过负负荷荷而而发发生生的的直直接接连连接接故故障障。电电力力系系统统运运行行的的破破坏坏绝绝大大多

3、多数是由短路故障引起的。数是由短路故障引起的。短路类型：短路类型：（1）中性点不接地系统）中性点不接地系统 三相短路三相短路二相短路二相短路3.1概述概述3.1.2短路概念与短路类型短路概念与短路类型（2）中性点接地系统）中性点接地系统 （其中单相接地发生概率最高，（其中单相接地发生概率最高，6070）单相对地单相对地二相对地二相对地三相短路三相短路二相短路二相短路（2）中性点接地系统）中性点接地系统三三相相短短路路又又称称对对称称短短路路，其其它它三三种种短短路路又又称称不不对对称称短短路路.在在所所有有各各种种短短路路情情况况中中，以以单单相相短短路路的的短短路路电电流流最最大大，但但在在

4、现现代代企企业业供供电电系系统统中中，往往往往采采用用措措施施减减小小单单相相短短路路的的短短路路电电流流值值（如如中中点点接接地地系系统统中中，中中点点加加电电抗抗器器接接地地，或或部部分分接接地地等等），所所以以单单相相短短路路电电流流最最大大值值通通常常不不超超过过三三相相短短路路，故故下下面面进进行行短短路路电电流流计计算算时时，均均按按三三相相短短路路来进行来进行。abc中性点接地中性点接地 N220V3.1概述概述短路发生的原因：短路发生的原因：主要原因主要原因电力系统中电气设备电力系统中电气设备载流部分绝缘的损坏载流部分绝缘的损坏。引起绝缘损坏的原因：引起绝缘损坏的原因：雷击过电

5、压；雷击过电压；绝缘材料自然老化；绝缘材料自然老化；设设计计、安安装装、运运行行维维护护不不良良，如如预预防防性性绝绝缘缘试试验验没没有有按按规律进行或不够仔细；规律进行或不够仔细；机械力引起的损伤；机械力引起的损伤；其其它它原原因因操操作作人人员员的的误误操操作作（如如隔隔离离开开关关操操作作不不正正确确，检检修修后后未未拆拆接接地地线线）引引起起操操作作过过电电压压，引引起起相相间间电电弧弧短路），短路），鸟兽跨接裸露的载流导线鸟兽跨接裸露的载流导线。3.1概述概述3.1.3短路的后果短路的后果电电力力系系统统发发生生故故障障时时，系系统统的的总总阻阻抗抗减减少少，短短路路点点及及其其附附

6、近近各各支支路路的的电电流流较较正正常常运运行行增增大大几几十十倍倍，系系统统各各点点的的电电压压降降低低，离离短短路路点点越越近近电电压压降降低低越越严严重重。这这可可招招致致下下列严重危害：列严重危害：元元件件发发热热：由由于于发发热热量量与与电电流流平平方方成成正正比比，因因此此强强大大的的短短路路电电流流即即使使流流过过的的时时间间很很短短也也会会使使电电机机、电电器器等等元件引起不能允许的过热，绝缘损坏。元件引起不能允许的过热，绝缘损坏。短短路路电电流流引引起起很很大大的的机机械械应应力力（或或称称电电动动力力）。机机械械应应力力与与电电流流的的平平方方成成正正比比。这这种种机机械械

7、力力引引起起电电气气设设备备载载流流部部件件变变形形，甚甚至至破破坏坏。（如如果果导导体体和和它它的的固固定定支支架架不够坚韧，遭破坏）不够坚韧，遭破坏）3.1概述概述 短短路路时时电电压压降降低低使使受受电电设设备备的的正正常常工工作作受受到到破破坏坏。例例如如感感应应电电动动机机，其其转转距距与与外外加加电电压压平平方方成成正正比比，当当电电压压降降低低很很多多时时，转转距距可可能能不不足足以以带带动动机机械械工工作作，而而使使电电动机停转。动机停转。严严重重的的短短路路必必将将影影响响电电力力系系统统运运行行的的稳稳定定性性，可可使并列运行的发电机组失步，造成与系统解列。使并列运行的发电

8、机组失步，造成与系统解列。当当发发生生单单相相对对地地短短路路时时，不不平平衡衡电电流流产产生生较较强强的的不不平平衡衡磁磁场场，对对附附近近的的通通讯讯线线路路，计计算算机机控控制制系系统统产产生生严重的电磁干扰。严重的电磁干扰。3.1.4 3.1.4 计算短路电流的目的计算短路电流的目的 正确选择和校验电气设备（包括限流设备）正确选择和校验电气设备（包括限流设备）进行继电保护装置的整定计算。进行继电保护装置的整定计算。3.1概述概述3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析3.2.1 3.2.1 无限大容量电源系统三相交流电网短路的过渡过程无限大容量电源系统三相交流电网短路的

9、过渡过程 为为了了简简化化分分析析，假假设设短短路路发发生生在在一一个个无无限限大大容容量量电电源源供电系统。供电系统。所所谓谓无无限限大大容容量量电电源源指指它它的的端端电电压压为为恒恒定定值值，并并且且没有内部阻抗。没有内部阻抗。约约定定：向向工工业业企企业业供供电电的的电电力力系系统统的的母母线线电电压压不不随随用用户户负荷的变化而变化，即负荷的变化而变化，即 常数。常数。实实际际上上，无无论论电电力力系系统统的的容容量量多多大大，它它的的电电源源总总是是有有一一个个确确定定的的容容量量，并并且且有有一一定定的的阻阻抗抗。但但当当短短路路点点离离电电源源的的电电气气距距离离足足够够远远时

10、时，虽虽然然短短路路支支路路中中电电流流很很大大，电电压压降降低低，而而这这些些变变化化并并不不能能显显著著地地引引起起电电源源电电压压的的变变化化（供供电电电电网网的的阻阻抗抗比比电电力力系系统统的的阻阻抗抗一一般般要要大大得得多多），因因而而可可以以认认为为电源电压为恒定值。电源电压为恒定值。3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析一、一、突然短路情况下电力系统的过渡过程分析突然短路情况下电力系统的过渡过程分析下图表示简单的三相电路，假设在下图表示简单的三相电路，假设在K K点发生三相短路点发生三相短路此时，电路被分成此时，电路被分成两个独立的回路两个独立的回路，其中一个回

11、路中，其中一个回路中的电流由原来的数值不断地衰减，一直到磁场中的能量全的电流由原来的数值不断地衰减，一直到磁场中的能量全部变为其中电阻所消耗的热能为止，这个过程很短暂。部变为其中电阻所消耗的热能为止，这个过程很短暂。由于由于三相短路电流是对称短路三相短路电流是对称短路，可，可取一相取一相进行深入的研进行深入的研究分析，以究分析，以A相为例。相为例。3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析设电源电压为：设电源电压为：对对于于所所研研究究的的电电路路，只只含含电电阻阻，电电抗抗，所所以以发发生生三三相相突突然短路时，电流的变化应符合下列微分方程：然短路时，电流的变化应符合下列微分方

12、程：相电流瞬时值相电流瞬时值R由电源到短路点的电阻由电源到短路点的电阻L由电源到短路点的电抗由电源到短路点的电抗电压的初相角电压的初相角电压幅值电压幅值瞬时值瞬时值3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析上面方程的解为：上面方程的解为：式中式中 Z Z电源至短路点的阻抗电源至短路点的阻抗 短路电流与电压之间的相位角短路电流与电压之间的相位角 非周期分量电流非周期分量电流衰减时间常数衰减时间常数 短路电流周期分量的幅值短路电流周期分量的幅值 A A常数，其值由初始条件决定常数，其值由初始条件决定3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析下面确定常数下面确定常数A。当

13、短路发生的瞬间当短路发生的瞬间时时短路前的电流：短路前的电流：正常运行时的电流最大值正常运行时的电流最大值短路后的电流：短路后的电流：根根据据楞楞次次（磁磁链链）守守恒恒定定律律，短短路路瞬瞬间间前前、后后的的电电流相等（是连续的），流相等（是连续的），则：则：于是：于是：3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析将将A代入公式（代入公式（3-1）：）：结论：短路电流包括两个部分：结论：短路电流包括两个部分：周期性分量，由于周期性分量，由于常数，所以不变常数，所以不变非非周周期期性性分分量量，经经过过几几个个周周期期以以后后，它它就就衰衰减减得得很很小小，直直至至消消失失，此此时

14、时，过过渡渡过过程程结结束束，短短路路中中的的电电流流进进入入稳稳态态，因此因此稳态电流就是短路电流的周期分量稳态电流就是短路电流的周期分量。3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析波形图3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析3.2.2产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件电电气气设设备备所所受受到到的的最最大大电电动动力力与与短短路路电电流流可可能能出出现现的的最最大大瞬瞬时时值值（即即冲冲击击电电流流）有有关关。它它是是校校验验电电气气设设备备和和母线动稳定必须计算的数据。母线动稳定必须计算的数据。产生最大短路电流的条件为：产生最大短路电流的条件为：

15、短路电流近似等于纯感性电路，即短路电流近似等于纯感性电路，即 短路发生前，电路为空载，即短路发生前，电路为空载，即 在在发发生生短短路路瞬瞬间间（），电电压压瞬瞬时时值值恰恰好好过过零，零，即该相的即该相的“合闸相角合闸相角”等于零，即等于零，即这时这时3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析例：某供电线路为纯感性负载例：某供电线路为纯感性负载()，开关合闸前（，开关合闸前（）线路上已存在着三相短路的隐患，这时该线路投入供电，）线路上已存在着三相短路的隐患，这时该线路投入供电，且合闸瞬间恰好赶上有且合闸瞬间恰好赶上有一相电压过零一相电压过零，这样就产生最大短，这样就产生最大短路

16、电流。路电流。三相负载三相负载中中性性点点不不接接地三相电源地三相电源3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析有限容量电源供电系统三相短路的过渡过程有限容量电源供电系统三相短路的过渡过程（见后面）（见后面），的定义的定义在三相短路电流计算中，通常主要计算以下各量：在三相短路电流计算中，通常主要计算以下各量：1）次暂态短路电流次暂态短路电流 指指短短路路瞬瞬时时，短短路路电电流流周周期期分分量量电电流流为为最最大大幅幅值值时时所所对对应应的的有效值有效值。即当即当 时，短路电流时，短路电流周期分量的有效值：周期分量的有效值：短路瞬间周期分量的幅值短路瞬间周期分量的幅值 3.2 3

17、.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析2 2）短路冲击电流短路冲击电流 (shshock)(shshock)第一个周期全电流峰值。第一个周期全电流峰值。即即t=T/2带入（带入（3-2）式得：）式得：短路电流次暂态值短路电流次暂态值短路电流短路电流冲击系数冲击系数3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析 即即 与短路网络的与短路网络的R,XR,X的大小有关，也就是说其值与短路的大小有关，也就是说其值与短路发生在什么地点有关发生在什么地点有关.假假设设短路点以前的网路短路点以前的网路为纯为纯感感时时(即即R=0)R=0)，则则 2 2如果短路发生在纯阻网络（即如果短路发生

18、在纯阻网络（即X=0X=0）则则1 1在近似计算时，可用下述数据在近似计算时，可用下述数据 高高压电压电网短路网短路时时，1000KV1000KV A A 变压器的后面发生短路时变压器的后面发生短路时，3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析3)3)短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值 指指发发生生短短路路后后的的第第一一个个周周期期，全全短短路路电电流流（包包括括周周期期，非周期）的非周期）的有效值有效值。根根据据有有效效值值的的定定义义，应应为为一一个个周周期期T T内内，两两个个分分量电流瞬时值的均方根值，即：量电流瞬时值的均方根值，即：3.2 3.2 三相短路过渡过程分

19、析三相短路过渡过程分析 是振幅不衰减的余旋函数是振幅不衰减的余旋函数 是一个指数函数。为计算简便起见，假设是一个指数函数。为计算简便起见，假设 的数的数值在计算值在计算所取的周期内恒定不变所取的周期内恒定不变的，等于它的的，等于它的 时时的瞬时值的瞬时值,即即 将将 ，代入上式，并经代数运算及积分后，则得：代入上式，并经代数运算及积分后，则得：在高压供电系统中，在高压供电系统中，在低在低压压供供电电系系统统中，中，3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析4 4）短路电流稳态值短路电流稳态值指短路进入稳定状态后，短路电流的指短路进入稳定状态后，短路电流的稳态有效值。稳态有效值。如

20、如前前所所述述，无无限限大大容容量量电电源源供供电电系系统统发发生生三三相相短短路路时时，短短路路电流周期分量的幅值始终不变（电流周期分量的幅值始终不变（常数）则有常数）则有 短路电流周期分量在任意时刻短路电流周期分量在任意时刻t t的有效值的有效值 3.2 3.2 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析 ，计算的计算的目的目的 -用于继电保护的用于继电保护的整定计算整定计算和校验断路器的和校验断路器的额定断流量额定断流量.-用用来检验电器、母线的来检验电器、母线的动稳定动稳定 -用来检验电器、母线的用来检验电器、母线的动稳定动稳定以及断路器以及断路器额定断流量额定断流量 -用来用来检验电检

21、验电器和器和线线路中路中载载流部件的流部件的热稳热稳定性定性3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 从上面的公式推导看出，在无限大容量电源系统，从上面的公式推导看出，在无限大容量电源系统，恒定，恒定，因此，求出短路点以前的阻抗，就可计算出因此，求出短路点以前的阻抗，就可计算出:然然而而，供供电电网网路路中中某某处处发发生生短短路路时时，其其中中一一部部分分阻阻抗抗被被短短接接，网网路路的的阻阻抗抗发发生生变变化化，故故在在计计算算短短路路电电流流时时，应应先先计算各元件的阻抗。计算各元件的阻抗。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 电力系统通常具有多个电压

22、等级，用电力系统通常具有多个电压等级，用有名值有名值计算短路电计算短路电流时，必须将有关参数折合到同一电压等级才能进行计算，流时，必须将有关参数折合到同一电压等级才能进行计算，比较麻烦。在短路电流实用计算中采用比较麻烦。在短路电流实用计算中采用标么值标么值可减轻计算可减轻计算量并便于比较分析。量并便于比较分析。*A AC CB BD DE E*F F分干线分干线F FG G*NO.2NO.2NO.1NO.1NO.3NO.3企压企压业变业变总电总电降站降站车车间间变变电电站站支线支线*干线干线3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定

23、义1 1）标标么么制制就就是是相相对对单单位位值值。即即把把取取作作基基准准的的值值作作为为1 1，同类值和它进行比较得出的值就是标么值。同类值和它进行比较得出的值就是标么值。某量的基准标么值该量的实际值某量的基准标么值该量的实际值/该量的基准值该量的基准值即：即：A A有名值有名值 任意选定的基准值，与任意选定的基准值，与A A同单位（同单位（ddatum)ddatum)例例如如：有有名名值值为为360V360V及及400V400V的的电电压压值值，若若选选定定电电压压基基准准值值 时，则基准标么值时，则基准标么值 分别为分别为0.90.9及及1.01.0 如如果果基基准准值值取取设设备备的

24、的额额定定值值，则则其其标标么么值值叫叫做做额额定定标么值标么值，表示为，表示为 3.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定义2)2)基准值的选择基准值的选择 应应用用标标么么值值计计算算时时，首首先先需需要要基基准准值值，然然后后将将网网络络中中电电气气元元件件的的同同一一类类参参数数都都换换算算成成所所选选定定的的基基准准值值为为基基准的标么值。那么，如何选择基准值呢？准的标么值。那么，如何选择基准值呢？对对于于三三相相供供电电系系统统，计计算算三三相相对对称称的的短短路路电电流流时时，可可按一相进行，各部分的阻抗也按按一相进行，各部分的阻抗也按一相一相来确定。来确定。根据功率方程和欧

25、姆定律，根据功率方程和欧姆定律，S S，I I（线电流），（线电流），U U（线电压）线电压），X X之间的关系如下：之间的关系如下：基准值之间也必须符合上述关系。所以当任意选定两基准值之间也必须符合上述关系。所以当任意选定两个量的基准值之后，其余的两个量也就确定了。个量的基准值之后，其余的两个量也就确定了。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定义在在计计算算中中，通通常常选选择择基基准准容容量量 和和基基准准电电压压 。则则基基准准电电流流 和基准电抗和基准电抗 分别为分别为:当当基基准准值值按按上上述述方方法法选选定定后后，

26、短短路路计计算算中中经经常常遇遇到到的的四四个物理量的个物理量的标标么么值值可按下列各式求出。可按下列各式求出。(上上述述公公式式可可用用于于：已已知知有有名名值值如如何何求求基基准准标标么么值值或或已已知知基基准准标么值如求有名值）标么值如求有名值）（应用例：已知（应用例：已知可求可求和和）3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定义说明说明 基准容量基准容量 的选择：的选择：可选择某一元件（如发电机或变压器）的额定容量。可选择某一元件（如发电机或变压器）的额定容量。可选择某个整数（如可选择某个整数（如100MVA100MVA或或

27、1000MVA101000MVA10个倍数）。个倍数）。基准电压的选择：基准电压的选择：计计算算某某一一电电压压级级网网络络内内的的电电压压，常常取取该该级级电电网网的的额额定定电电压压作作为为基基准准电电压压。但但由由于于网网路路中中有有电电压压降降（第第一一章章提提到到），所以同一电压等级的网络中各处的电压是不一样的。，所以同一电压等级的网络中各处的电压是不一样的。在在工工程程计计算算中中，习习惯惯上上采采用用平平均均额额定定电电压压（）（又又称计算电压）代表该级电压，并作为基准电压称计算电压）代表该级电压，并作为基准电压，即，即3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3

28、.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定义供电系统的各级电压的平均额定电压供电系统的各级电压的平均额定电压规定如下：规定如下：应注意：应注意：如如果果不不加加特特殊殊说说明明，资资料料中中（手手册册等等）给给定定的的某某些些电电气气设设备备的的标标么么值值均均指指额额定定标标么么值值。如如果果计计算算时时，采采用用基基准准标标么么值值，则则应应把把额额定定标标么么值值归归算算标标么么值值，它它们们之之间间的的换换算关系如下：算关系如下：额定电压（额定电压（KV)KV)2222 110 35 10630.22/0.38平均电压（平均电压（KV)KV)23115 37 10.5 6.3 3.1

29、5 0.23/0.43.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定义由于工程计算中，取由于工程计算中，取 ，所以，所以 注意，在注意，在电抗器电抗器的计算中，因为的计算中，因为 ,所以所以不能用此公式计算电抗标么值，见下面的说明不能用此公式计算电抗标么值，见下面的说明。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定义标么值公式小结：标么值公式小结：（1 1）基准值关系）基准值关系-第一套公式第一套公式（2 2）基准标幺值计算基准标幺值计算-第二套公式第二套公式 （3 3）额定标幺

30、值计算）额定标幺值计算-第三套公式第三套公式3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.1 3.3.1 标么制的定义标么制的定义标么值公式小结：标么值公式小结：（4 4）额定标幺值与基准标么值转换）额定标幺值与基准标么值转换-第四套公式第四套公式 由于工程计算中，取由于工程计算中，取 ，所以，所以注：电抗器出外注：电抗器出外3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.2 3.3.2 短路电路各元件电抗基准标么值的计算短路电路各元件电抗基准标么值的计算 实实际际电电力力系系统统中中各各电电气气元

31、元件件的的电电抗抗表表示示法法并并不不一一样样，应应将它们换算成统一的基准值。将它们换算成统一的基准值。（1 1）发电机发电机 厂厂家家给给出出的的参参数数是是额额定定容容量量 ,额额定定电电压压 ,以以及及以以 为基准的在为基准的在短路起始瞬间的电抗额定标么短路起始瞬间的电抗额定标么值值 (叫做次暂态电抗额定标么值叫做次暂态电抗额定标么值)。实实际际计计算算时时，选选用用 及及 为为基基准准，所所以以应应将将转转换换为基准标么值，即为基准标么值，即如果选择如果选择 为基准，则为基准，则 3.3.2 3.3.2 短路电路各元件电抗基准标么值的计算短路电路各元件电抗基准标么值的计算 （2 2）变

32、压器）变压器 厂家给出的参数是厂家给出的参数是 及短路电压百分数及短路电压百分数 。可以可以证证明明 ：（变压器电抗的额定标么值变压器电抗的额定标么值）3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.2 3.3.2 短路电路各元件电抗基准标么值的计算短路电路各元件电抗基准标么值的计算 （3 3）电抗器）电抗器 电电抗抗器器的的主主要要采采用用限限制制短短路路电电流流，所所以以它它的的电电抗抗数数值值在在线线路路中中占占的的比比重重较较大大。厂厂家家给给出出的的参参数数是是：电电抗抗器器的的额额定定电电压压 ；电电抗抗器器的的额额定定电电流流 ；电电抗抗器器的的额定电抗的百分比

33、额定电抗的百分比 由由于于有有些些电电抗抗器器的的额额定定电电压压与与它它们们安安装装处处的的平平均均电电压压相相差差很很大大（如如额额定定电电压压为为10KV10KV的的电电抗抗器器，可可以以装装在在6.3KV6.3KV的的线线路路上上）。所所以以则则不不能能用用 公公式，式，必须用：必须用：或或3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.2 3.3.2 短路电路各元件电抗基准标么值的计算短路电路各元件电抗基准标么值的计算 （4 4）线路导线线路导线（架空线或电缆）（架空线或电缆）电电抗抗：给给出出的的参参数数是是每每公公里里电电抗抗有有名名值值（），对对于长度为于长度

34、为 公里的输电线路，其有名值为公里的输电线路，其有名值为 其其标标么么值为值为：可查附录表可查附录表 线路导线所在的那一级的平均额定电压（线路导线所在的那一级的平均额定电压（V V或或KVKV）电阻：电阻：线线路每公里的路每公里的电电阻阻值值，导线导线的的电电阻率，阻率，S-S-为导线为导线面面积积，可，可查查表得或表得或计计算算 3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算首先证明不同电压等级电抗标么值的关系首先证明不同电压等级电抗标么值的关系 在在实实际际的的电电力力系系统统中中，电电压压等等

35、级级是是不不同同的的，它它们们之之间间通通过过变变压压器器联联接接。在在计计算算短短路路电电流流时时，需需要要求求出出短短路路点点与与无无限限大大电电源源之之间间的的总总电电抗抗。为为此此应应该该把把不不同同电电压压等等级级的的电电抗抗，归归算算到到短短路路点点所所在在的的电电压压级级，换换算算成成该该电电压压的的标标么么值值，之之后后才才能相加。能相加。我我们们可可以以证证明明，如如果果取取各各电电压压级级的的平平均均电电压压作作为为该该级级的的基准电压基准电压 ，则求出电抗标么值，则求出电抗标么值在各电压级是相等的，即无需归算。在各电压级是相等的，即无需归算。现用具有三个电压级的网络证明。

36、现用具有三个电压级的网络证明。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算 首首先先说说明明，由由于于变变压压器器是是一一个个功功率率传传送送元元件件，如如果果略略去去变变压压器器本本身身的的功功率率损损耗耗，则则一一次次侧侧容容量量和和二二次次侧侧容容量量是是等等值的，无需折合。即值的，无需折合。即3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 线路线路1线路线路2线路线路3K不同电压级的电力网络3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算已知：

37、线路已知：线路1 1的电抗的电抗有名值有名值为为设设在第在第3 3段段K K点点发发生短路，生短路，应该应该求求 在第在第3 3段的段的标标么么值值。（1 1）利用上述）利用上述计计算方法得算方法得电电抗抗 在第在第1 1段的段的标标么么值值为为（2 2）利用折算方法求）利用折算方法求折合到第折合到第3 3段的有名段的有名值为值为。注意：此折算是将一次注意：此折算是将一次电电抗折算到二次，所以乘抗折算到二次，所以乘变变比的倒数平方比的倒数平方。在第在第3 3段的段的标标么么值值显然：显然：3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值

38、的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算结结论论：在在采采用用标标么么值值进进行行计计算算时时，无无论论在在哪哪个个电电压压级级发发生生短短路路，只只要要用用电电抗抗所所在在电电压压级级的的平平均均电电压压作作为为基基准准电电压求出的标么值，就不必再折算了。压求出的标么值，就不必再折算了。上述的相等关系对电压、电流等也同样适用。上述的相等关系对电压、电流等也同样适用。即即任任何何一一个个以以标标么么值值表表示示的的量量，经经变变压压器器变变换换后后数数值值不不变变。但但要要指指出出，标标么么值值相相等等并并不不表表示示实实际际的的有有名名值值也也相相等等。由由上上面面看看出出，采采用用标标么么值值

39、可可使使不不同同电电压压级级的的值值用用等值电路联系起来等值电路联系起来，从而计算十分简单。，从而计算十分简单。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算总电抗基准标么值（总电抗基准标么值（）的计算步骤如下：）的计算步骤如下：1 1绘制计算电路图绘制计算电路图首首先先应应将将复复杂杂的的三三相相供供电电网网络络用用单单相相来来表表示示（如如下下图图）。之后注明各元件额定参数：之后注明各元件额定参数：2.2.短路计算点和系统运行方式的确定短路计算点和系统运行方式的确定 短短路路计计算算点点应应选选

40、择择在在何何处处以以及及应应该该选选择择几几处处，则则应应根根据据选选择择电电气气设设备备和和设设计计、整整定定继继电电保保护护装装置置的的需需要而定。要而定。原原则则上上：凡凡是是在在供供电电系系统统中中联联接接（安安装装）电电气气设设备备的的高高低低压压母母线线，以以及及用用电电设设备备的的接接线线端端钮钮处处均均应应选选作作短路计算点。短路计算点。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算系统系统运行方式运行方式：最大运行方式最大运行方式：特点：特点：双回路电力线和并联的变压器均按双回路电

41、力线和并联的变压器均按并列运行并列运行处理。处理。特性：特性：合成总阻抗最小，计算最大短路电流合成总阻抗最小，计算最大短路电流用途：用途：作为作为选择电气设备选择电气设备的依据。的依据。最小运行方式最小运行方式：特点：特点：按实际可能的按实际可能的单列系统单列系统供电。供电。特性：特性：合成总阻抗最大，计算可能出现的最小短路电流。合成总阻抗最大，计算可能出现的最小短路电流。用途：用途：作为作为检验继电器保护装置检验继电器保护装置动作性能的依据。动作性能的依据。注：运行方式由电业部门和设计者确定。注：运行方式由电业部门和设计者确定。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 QFQ

42、F3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算3绘绘制制计计算算短短路路电电流流的的等等值值电路电路将将短短路路电电流流所所通通过过的的一一些些元元件件，以以阻阻抗抗的的形形式式表表示示，无无关关的元件不必绘出。的元件不必绘出。为避免差错，对每个列出的为避免差错，对每个列出的元件元件均需进行顺序编号，如均需进行顺序编号，如 分子项数据。分子项数据。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算4选取基准值，进行电抗基准标么值计算。选取基准值，进行电抗基准标么值

43、计算。（1）选取基准值）选取基准值：基准容量：基准容量：技术习惯上选用技术习惯上选用100MVA或或1000MVA。基准电压：基准电压：选用元件所在级的选用元件所在级的平均额定电压。平均额定电压。（2）电抗基准值计算：）电抗基准值计算：分别计算每个元件阻抗标么值分别计算每个元件阻抗标么值：算出后填写在等值电路各元件算出后填写在等值电路各元件标号的分母项上。标号的分母项上。总阻抗基准标么值总阻抗基准标么值：按串、并联等电路计算方法求出。按串、并联等电路计算方法求出。3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标

44、么值的计算例例31试试确确定定图图3-a中中短短路路点点K1和和K2至至大大系系统统的的总总阻阻抗抗基基准准标标么么值值。有有关关参参数数如如图图所所示示。其其中中：变变压压器器并列运行，铜芯电缆截面为并列运行，铜芯电缆截面为 ，所以取，所以取解：解：第一步第一步:绘绘制制计计算算电电路路图图 第二步第二步:短路短路计计算点和系算点和系统统运行方式的确定运行方式的确定 运行方式：运行方式：变压器并列运行变压器并列运行短路电流计算点：短路电流计算点：K1和和K2第三步：第三步：绘制计算短路电流的等值电路绘制计算短路电流的等值电路 图图3-a图图3-3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数

45、计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算第四步：第四步：选取基准值，进行电抗基准标么值计算选取基准值，进行电抗基准标么值计算 （1）选取基准值）选取基准值：（2）电抗基准值计算：）电抗基准值计算：分别计算每个元件阻抗标么值分别计算每个元件阻抗标么值：发电机：发电机：高压线路：高压线路：3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 37KV架空线架空线 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算区域变压器区域变压器(两台相同两台相同)：电抗器：电抗器：（其中（其中：）3.3 3.3 短路短

46、路电电路元件参数路元件参数计计算算 37KV 3210.5KV 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算电缆线路：电缆线路：企业变压器：企业变压器：3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 铜芯电缆 10.5KVK2K16.3KV3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算总阻抗基准标么值总阻抗基准标么值：短路点短路点K-1至大系统的总阻抗基准标么值：至大系统的总阻抗基准标么值：的模为：的模为：实际上，由于实际上，由于 所以，可忽略所以，可忽略即即 总总阻抗阻抗基准标么值总基准标么值总电抗电抗基

47、准标么值基准标么值 3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.3.3 3.3.3 短路电路总阻抗基准标么值的计算短路电路总阻抗基准标么值的计算短路点短路点K-2至大系统的总阻抗基准标么值：至大系统的总阻抗基准标么值：忽略，则忽略，则：需指出：需指出：由于计算短路电路时总是采用标么值法，由于计算短路电路时总是采用标么值法，为简化计算表达式，今后在计算时，无特殊为简化计算表达式，今后在计算时，无特殊情况，可以省略情况，可以省略“”下标。下标。如如 可写成可写成 3.3 3.3 短路短路电电路元件参数路元件参数计计算算 3.4 3.4 三相短路三相短路电电流的流的计计算算 3.4

48、.1 3.4.1 无限大电源供电系统三相短路电流计算无限大电源供电系统三相短路电流计算 1 1概述概述（1 1）无限大容量系统短路电流周期分量的）无限大容量系统短路电流周期分量的重要特征：重要特征：电源电压为恒定值，且内阻为零。电源电压为恒定值，且内阻为零。整整个个短短路路过过程程中中的的三三相相短短路路电电流流周周期期分分量量有有效效值值和和幅值不变幅值不变3.4.1 3.4.1 无限大电源供电系统三相短路电流计算无限大电源供电系统三相短路电流计算（2 2）三相短路时的等值电路）三相短路时的等值电路高高压压系系统统：一般情况：一般情况 ,所以忽略所以忽略电电阻阻。只求电抗只求电抗x x低低压

49、压系系统统：如果：如果 ，则则需需计计算出算出电电阻，并阻，并进进而求出而求出 阻抗阻抗值值。电电阻及阻抗阻及阻抗标标么么值值的求法与的求法与电电抗完抗完 全相同。全相同。但一般低压系统，因为无变压器问题，但一般低压系统，因为无变压器问题，多采多采 用有名值计算比较方便。用有名值计算比较方便。用电设备用电设备无限大容量等值电路无限大容量等值电路3.4 3.4 三相短路三相短路电电流的流的计计算算3.4.1 3.4.1 无限大电源供电系统三相短路电流计算无限大电源供电系统三相短路电流计算 2 2三相短路时周期分量电流的计算三相短路时周期分量电流的计算 周期分量周期分量电电流基准的流基准的标标么么

50、值值：周期分量有效周期分量有效值值的有名的有名值值（KAKA或或A A）周期分量有效周期分量有效值值的基准的基准值值 将上述关系代入（将上述关系代入（1 1），），经经运算得：运算得：（忽略总电阻（忽略总电阻）-由由电电源至短路点源至短路点总总阻抗的有名阻抗的有名值值短路点所在短路点所在电压级电压级的平均的平均额额定定电压电压由由电电源至短路点源至短路点总总阻抗的基准阻抗的基准标标么么值值 3.4 3.4 三相短路三相短路电电流的流的计计算算3.4.1 3.4.1 无限大电源供电系统三相短路电流计算无限大电源供电系统三相短路电流计算 由由此此得得一一个个重重要要结结论论：用用基基准准标标么么值