短路电流计算-课件.ppt

内容提要：内容提要：本章概述短路电流的计算。本章概述短路电流的计算。无限大容量电源系统供电时无限大容量电源系统供电时短路过程的分析短路过程的分析和无限大容量电源条件和无限大容量电源条件下下短路电流的计算短路电流的计算方法；低压配电网中短路电流的计算；不对称短方法；低压配电网中短路电流的计算；不对称短路电流的计算方法；感应电动机对短路电流的影响；供电系统中路电流的计算方法；感应电动机对短路电流的影响；供电系统中电电气设备的选择与校验气设备的选择与校验。第3章 短路电流的计算第3章 短路电流的计算第一节第一节 概述概述第二节第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程的分析无限大容量电源系统供电时短路过程的分析第三节第三节 无限大容量电源无限大容量电源条件下短路电流的计算方法条件下短路电流的计算方法第四节第四节 低压配电网中短路电流的计算低压配电网中短路电流的计算 第五节第五节 不对称短路电流的计算方法不对称短路电流的计算方法 第六节第六节 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第七节第七节 供电系统中电气设备的选择与校验供电系统中电气设备的选择与校验第一节第一节 概述概述 一、短路的含义一、短路的含义短路短路：供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触,并产生超并产生超 出规定值的大电流。出规定值的大电流。即不同电位的导电部分之间的即不同电位的导电部分之间的低阻性短接低阻性短接。二、短路发生的原因二、短路发生的原因1.主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏2.违反操作规程而发生误操作违反操作规程而发生误操作 约占故障总数的约占故障总数的704.鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏 设备导线电缆的绝缘。设备导线电缆的绝缘。3.雷击或过电压击穿雷击或过电压击穿三、短路的后果三、短路的后果短路电流很大短路电流很大，可达几万安甚至几十万安。，可达几万安甚至几十万安。1.短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路 电路中的其他元件损坏。电路中的其他元件损坏。2.短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。3.短路时要造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济短路时要造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。造成的损失也越大。4.严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机失去同步，造成系统解列。失去同步，造成系统解列。5.单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。四、短路的类型四、短路的类型三相短路三相短路两相短路两相短路单相单相(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接地短路两相接地短路三相短路三相短路两相短路两相短路单相短路单相短路两相接地短路两相接地短路对称短路对称短路不对称短路不对称短路表示方法：表示方法：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力力稳稳定定和和热热稳稳定定，就就要要用用到到短短路路冲冲击击电电流流、稳稳态态短短路路电电流流及及短短路路容容量量；但但对对瞬瞬时时动动作作的的低低压压断断路路器器，则则需需用用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。冲击电流有效值来进行其动稳定校验。五、计算短路电流的目的1.为了为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置置，需要计算三相短路电流；，需要计算三相短路电流；2.在在校验继电保护装置的灵敏度校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值；时还需计算不对称短路的短路电流值；第二节第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程无限大容量电源系统供电时短路过程的分析的分析一、一、无限大容量电源供电系统的概念无限大容量电源供电系统的概念无限大容量电源供电系统的概念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是指内阻抗为零的电源。是指内阻抗为零的电源。即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电电压压能基本维持不变。能基本维持不变。当电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的当电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的510，或电力系统容量超过用户供电系统容量或电力系统容量超过用户供电系统容量 的的50倍时，可将电力系统倍时，可将电力系统视为无限大容量供电系统。视为无限大容量供电系统。对一般工厂供电系统来说，对一般工厂供电系统来说，电力系统电力系统可视为无限大容量电源。可视为无限大容量电源。二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析线路L，R负载L，RU1.单线供电图单线供电图2.三相等值电路三相等值电路UcUaUb（一）正常情况下的电路分析（一）正常情况下的电路分析三相电源电压为三相电源电压为假设电源容量很大，无论线路发生任何变化，电源电压保持不变。假设电源容量很大，无论线路发生任何变化，电源电压保持不变。UcUaUb 3.单相等值电路（三相对称）用单相表示单相等值电路（三相对称）用单相表示初相角初相角阻抗角阻抗角iUcUaUb（二）（二）三相短路情况下，短路电路的变化规律三相短路情况下，短路电路的变化规律1.三相短路时等值电路三相短路时等值电路 三相短路仍是对称电路。三相短路仍是对称电路。2.过渡过程分析过渡过程分析 (短路暂态过程短路暂态过程)暂态过程暂态过程i ik正常工作状态短路的稳定状态短路的稳定状态ikikK(3)图33 短路时电流波形图 正常运行状态正常运行状态短路暂态过程短路暂态过程短路稳定状态短路稳定状态短路回路方程为短路回路方程为ikikK(3)解微分方程得解微分方程得C为积分常数，由初为积分常数，由初始条件决定始条件决定短路电流周期分量短路电流周期分量短路电流非周期分量短路电流非周期分量积分常数积分常数C的确定的确定 a.短路前短路前b.t=0-c.t=0+d.根据根据t=0 时刻电流不能突变原理时刻电流不能突变原理短路全电流中非周期分量的初始值短路全电流中非周期分量的初始值iikikK(3)三相短路全电流三相短路全电流三相短路全电流三相短路全电流短路时电压、电流向量图及电流波形图短路时电压、电流向量图及电流波形图短路时电压、电流向量图及电流波形图短路时电压、电流向量图及电流波形图（1）无限大容量系统发生三相短路后，经过一个短路暂态）无限大容量系统发生三相短路后，经过一个短路暂态过程，进入短路稳定状态。过程，进入短路稳定状态。（2）在短路暂态过程中短路电流存在短路非周期分量电流）在短路暂态过程中短路电流存在短路非周期分量电流和短路电流周期分量。和短路电流周期分量。（3）短路电流非周期分量是由于短路初始瞬间电流不能突）短路电流非周期分量是由于短路初始瞬间电流不能突变而产生的一个按指数规律衰减的电流，该电流衰减完，变而产生的一个按指数规律衰减的电流，该电流衰减完，短路暂态过程结束而达到短路稳定状态。短路暂态过程结束而达到短路稳定状态。（4）短路电流周期分量是短路后短路回路阻抗突然减小而）短路电流周期分量是短路后短路回路阻抗突然减小而增大很多倍的电流，短路后一直存在，短路暂态过程结束增大很多倍的电流，短路后一直存在，短路暂态过程结束后只有该分量存在。后只有该分量存在。无限大容量系统发生三相短路，短路电流的变化规律：无限大容量系统发生三相短路，短路电流的变化规律：短路前为空载，即短路前为空载，即Im=0，设电路的感抗设电路的感抗X比电阻比电阻R大的多，即短路阻抗角大的多，即短路阻抗角 短路发生于某相电压瞬时值过零值时，即短路发生于某相电压瞬时值过零值时，即t=0时，时，=0 此时此时三、三相短路电流中的几个物理量三、三相短路电流中的几个物理量三、三相短路电流中的几个物理量三、三相短路电流中的几个物理量1.最严重短路最严重短路的三相短路的三相短路 发生发生最严重短路最严重短路最严重短路最严重短路的条件（即短路全电流达到最大值）的条件（即短路全电流达到最大值）最严重短路时的最严重短路时的最严重短路时的最严重短路时的向量图与波形图向量图与波形图t=T/2=0.01s 时，短路电流幅值达到最大值时，短路电流幅值达到最大值ish(冲击电流冲击电流)2.冲击电流冲击电流冲击系数冲击系数对高压供电系统对高压供电系统对低压供电系统对低压供电系统 冲击系数冲击系数 的范围的范围假设短路阻抗为纯电感时假设短路阻抗为纯电感时假设短路阻抗为纯电阻时假设短路阻抗为纯电阻时的大致范围的大致范围 冲击电流的有效值冲击电流的有效值所以所以高压系统发生三相短路时，一般可取高压系统发生三相短路时，一般可取则则低压系统发生三相短路时，一般可取低压系统发生三相短路时，一般可取则则3.三相短路稳态电流有效值三相短路稳态电流有效值短路电流非周期分量一般经过短路电流非周期分量一般经过0.2s就衰减完毕。就衰减完毕。短路电流非周期分量衰减完后，短路电流达到稳定状态。这时的短路短路电流非周期分量衰减完后，短路电流达到稳定状态。这时的短路电流成为电流成为短路稳态电流，短路稳态电流，其有效值记为其有效值记为在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值 在短路全过程中始在短路全过程中始终是恒定不变的，因此终是恒定不变的，因此为表示短路种类为表示短路种类把短路电流周期分量有效值记为把短路电流周期分量有效值记为第三节第三节 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一、短路电流的计算步骤一、短路电流的计算步骤1.绘出计算电路图。绘出计算电路图。2.在计算电路图上，将计算短路电流所需考虑的各元件的额定参数都表示在计算电路图上，将计算短路电流所需考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号。出来，并将各元件依次编号。3.确定短路计算点。确定短路计算点。短路计算点要选择的使需要进行短路校验的电气短路计算点要选择的使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。元件有最大可能的短路电流通过。4.按所选择的短路计算点绘出等效电路图。按所选择的短路计算点绘出等效电路图。5.计算等效电路图中各主要元件的阻抗，并标在等效电路图中。计算等效电路图中各主要元件的阻抗，并标在等效电路图中。6.简化等效电路，求出等效阻抗即总阻抗。简化等效电路，求出等效阻抗即总阻抗。7.计算短路电流和短路容量。计算短路电流和短路容量。二、求短路电流的两个假设二、求短路电流的两个假设假设一：不管短路点发生在何处，在计算短路电流时，均可假定作用于短路点的电压假设一：不管短路点发生在何处，在计算短路电流时，均可假定作用于短路点的电压 是该电压等级线路电压的平均值是该电压等级线路电压的平均值Uav假设二：由电源至短路点之间的短路阻抗假设二：由电源至短路点之间的短路阻抗 应包括电阻应包括电阻 和和 电抗电抗 。计算短路电流时。计算短路电流时在高压系统中：若在高压系统中：若 ,可忽略可忽略 ，在低压系统中，若在低压系统中，若 ,可忽略可忽略 ，线路L，R负载L，RUikikK(3)K(3)UN（kV）361035110220330500Uav（kV）3.15 6.310.537115230345525常用的各个电压等级的平均额定电压常用的各个电压等级的平均额定电压三、计算短路电流的方法三、计算短路电流的方法有名值法有名值法标么值法标么值法（一）标幺值法（一）标幺值法1.标幺制标幺制定义：各元件的物理量用相对值（小数或分数）表示时定义：各元件的物理量用相对值（小数或分数）表示时 称标幺制。称标幺制。2.标幺值标幺值：任意一个物理量对基准值的比值称为标幺值。：任意一个物理量对基准值的比值称为标幺值。基准值基准值是衡量某个物理量的标准或尺度。是衡量某个物理量的标准或尺度。RMS(root-mean-square)有效值、均方根 p.u.(per unit)标么值选定：选定：基准容量基准容量Sj,基准电压基准电压Uj,基准电流基准电流 Ij 和基准电抗和基准电抗Xj,则电力系统中，容量则电力系统中，容量S，电压，电压U，电流，电流I，电抗，电抗X的标幺值的标幺值 可表示为：可表示为：3.注意：注意：“*”表示标幺值，表示标幺值，“j”表示基准值。表示基准值。在三相交流电系统中，成立在三相交流电系统中，成立对基准值也成立对基准值也成立对基准值也成立对基准值也成立只有两个量是独立的只有两个量是独立的故基准值通常选择故基准值通常选择容量容量Sj和和电压电压Uj。基准值是任意选的。基准值是任意选的。一般情况下一般情况下Sj=100MVA Uj=短路点所处的电路平均电压值短路点所处的电路平均电压值Uav 复数量的标么值可分别用其实部和虚部或模数对基准值的复数量的标么值可分别用其实部和虚部或模数对基准值的 标么值标么值来表示来表示 其中（二）供电系统中各元件电抗标幺值的计算（二）供电系统中各元件电抗标幺值的计算1.电力线路的电抗标么值电力线路的电抗标么值供电系统经过几级变压，上式仍能适用，证明：供电系统经过几级变压，上式仍能适用，证明：多级电压的供电系统示意图线路所在处的平均电压2.变压器变压器3.电抗器电抗器电抗器是用来限制短路电流用的电感线圈电抗器是用来限制短路电流用的电感线圈 给定额定电抗百分数给定额定电抗百分数XLR%电抗器所在处的平均电压4.电源电源 无穷大电源的内阻抗为零无穷大电源的内阻抗为零 给定电力系统变电所出口断路器的短路容量给定电力系统变电所出口断路器的短路容量(遮断量遮断量)Sk(MVA)，系统阻抗标幺值系统阻抗标幺值短路点所在处的平均电压四、求电源至短路点的总电抗四、求电源至短路点的总电抗X*（短路回路总电抗）（短路回路总电抗）求总电抗时，可按电路串、并联关系求。求总电抗时，可按电路串、并联关系求。五、短路参数的计算五、短路参数的计算1.短路电流的计算短路电流的计算1）三相短路电流三相短路电流周期分量有效值周期分量有效值2）其它三相短路电流）其它三相短路电流三相稳态短路电流三相稳态短路电流短路电流周期分量有效值的标么值：短路电流周期分量有效值的标么值：短路电流周期分量有效值的有名值：短路电流周期分量有效值的有名值：冲击电流及冲击电流有效值冲击电流及冲击电流有效值高压系统发生三相短路时，一般可取高压系统发生三相短路时，一般可取则则低压系统发生三相短路时，一般可取低压系统发生三相短路时，一般可取则则2.三相短路容量的计算三相短路容量的计算Sk（3）短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或断开短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或断开 容量。容量。3.系统运行方式系统运行方式运行方式运行方式最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式最大运行方式：电源系统中发电机组投运多，双回输电线路及并联变压器最大运行方式：电源系统中发电机组投运多，双回输电线路及并联变压器 均全部运行。此时，整个系统的总的短路阻抗最小，短路均全部运行。此时，整个系统的总的短路阻抗最小，短路 电流最大。电流最大。最小运行方式：电源中一部分发电机、变压器及输电线路解列，最小运行方式：电源中一部分发电机、变压器及输电线路解列，一些并联一些并联 变压器为保证处于最佳运行状态也采用分列运行，总的短变压器为保证处于最佳运行状态也采用分列运行，总的短 路阻抗大，短路电流小。路阻抗大，短路电流小。例例3-1 设供电系统图如下图。试求设供电系统图如下图。试求设供电系统图如下图。试求设供电系统图如下图。试求k k1 1(3)(3)及及及及k k2 2(3)(3)处的三相短路电流。处的三相短路电流。处的三相短路电流。处的三相短路电流。解：解：选定基准值选定基准值取取则则（2）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值1）电力系统）电力系统最大运行方式下的系统电抗最大运行方式下的系统电抗最小运行方式下的系统电抗最小运行方式下的系统电抗2）架空线路）架空线路线路所在处的平均电压3）电力变压器）电力变压器T14）电缆线路）电缆线路5）电力变压器）电力变压器T2绘出短路等效电路如图所示绘出短路等效电路如图所示（3）求）求k k1 1(3)(3)点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式3）其它三相短路电流）其它三相短路电流最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式4）三相短路容量）三相短路容量最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式（4）求）求k k2 2(3)(3)点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式3）其它三相短路电流）其它三相短路电流最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式4）三相短路容量）三相短路容量最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式例例2 某供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为某供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10II型。试求工厂变电所高压型。试求工厂变电所高压10kV母线上母线上k1点和点和380V母线上母线上k2点短路点短路的三相短路电流和短路容量。的三相短路电流和短路容量。解：解：选定基准值选定基准值取取则则G(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380VSL7-1000（2）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值1）电力系统）电力系统(由附录表由附录表15查得查得SOC=500MV.A)2）架空线路）架空线路3）电力变压器）电力变压器(由附录表由附录表4查得查得Uk%=4.5)绘出短路等效电路如图所示绘出短路等效电路如图所示K2K1（3）求）求k k1 1(3)(3)点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值K2K13）其它三相短路电流）其它三相短路电流4）三相短路容量）三相短路容量（4）求）求k k2 2(3)(3)点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值3）其它三相短路电流）其它三相短路电流4）三相短路容量）三相短路容量例例3 用有名值法计算例用有名值法计算例2所示供电系统所示供电系统k1点和点和k2点的三相短路电点的三相短路电流和短路容量。流和短路容量。解：解：1.求求k k1 1(3)(3)点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量1）电力系统的电抗）电力系统的电抗2）架空线路）架空线路(由附录表由附录表15查得查得SN10-10II型断路器的断流容量型断路器的断流容量SOC=500MV.A)（1）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗G(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380VSL7-10003）绘出）绘出K1短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：K1（2）计算三相短电流和短路容量）计算三相短电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值G(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380VSL7-10002）其它三相短路电流）其它三相短路电流4）三相短路容量）三相短路容量G(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380VSL7-10002.求求k k2 2(3)(3)点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量1）电力系统的电抗）电力系统的电抗2）架空线路的电抗）架空线路的电抗（注意要折算）（注意要折算）（1）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗3）电力变压器的电抗）电力变压器的电抗(由附录表由附录表4查得查得Uk%=4.5)G(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380VSL7-1000K2K14）绘出）绘出K2短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：（2）计算三相短电流和短路容量）计算三相短电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值2）其它三相短路电流）其它三相短路电流4）三相短路容量）三相短路容量在工程设计说明书中，往往只列短路计算表在工程设计说明书中，往往只列短路计算表,给出等效电路，示出短路点给出等效电路，示出短路点短路计算点短路计算点 三相短路电流三相短路电流/kA三相短路容量三相短路容量/MV.A K12.862.867.294.3252.0 K234.5734.5763.637.723.95短路电流计算小结短路电流计算小结1.方法方法有名值法、标么值法有名值法、标么值法2.容量容量S、电压、电压U、电流、电流I、电抗、电抗X之间的关系之间的关系已知容量容量S、电压、电压U电流电流电抗电抗容量指系统总容量容量指系统总容量电压指系统线电压电压指系统线电压电流指某一相电流电流指某一相电流电抗指某一相电抗电抗指某一相电抗近似计算法，线路上电压为平均电压3.标么值法相关公式标么值法相关公式基准的选择基准的选择基准电压取基准电压取 Uj=短路点所处的电路平均电压值短路点所处的电路平均电压值Uav基准容量取基准容量取Sj=100MVA计算出基准电流和基准电抗计算出基准电流和基准电抗短路回路中各电气元件的电抗标么值计算公式短路回路中各电气元件的电抗标么值计算公式电力线路电力线路电力变压器电力变压器电抗器电抗器电力系统电力系统取线路所在处电压等级的取线路所在处电压等级的平均电压平均电压取电抗器所在处电压等级取电抗器所在处电压等级的平均电压的平均电压标么值法三相短路电流计算标么值法三相短路电流计算三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值三相稳态短路电流三相稳态短路电流冲击电流及冲击电流有效值冲击电流及冲击电流有效值高压系统发生三相短路时，一般可取高压系统发生三相短路时，一般可取则则低压系统发生三相短路时，一般可取低压系统发生三相短路时，一般可取则则三相短路容量计算三相短路容量计算4.有名值法相关公式有名值法相关公式短路回路中各电气元件的阻抗（有名值）计算公式短路回路中各电气元件的阻抗（有名值）计算公式电力线路电力线路电力变压器电力变压器电抗器电抗器电力系统电力系统短路点所在处电压等级的短路点所在处电压等级的平均电压平均电压短路回路有变压短路回路有变压器时，注意将各器时，注意将各元件的阻抗都折元件的阻抗都折算到短路点处。算到短路点处。有名值法三相短路电流计算有名值法三相短路电流计算三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值三相稳态短路电流三相稳态短路电流冲击电流及冲击电流有效值冲击电流及冲击电流有效值高压系统发生三相短路时，一般可取高压系统发生三相短路时，一般可取则则低压系统发生三相短路时，一般可取低压系统发生三相短路时，一般可取则则三相短路容量计算三相短路容量计算短路点所在处电压等级的短路点所在处电压等级的平均电压平均电压第四节第四节 低压配电网中短路电流的计算低压配电网中短路电流的计算 1.配电变压器一次侧可以作为无穷大功率电源供电来考虑配电变压器一次侧可以作为无穷大功率电源供电来考虑;2.电阻值较大电阻值较大,电抗值较小电抗值较小,当当XR/3时才计及时才计及X影响影响;3.低压配电系统电器及元件的电阻多以低压配电系统电器及元件的电阻多以m计计,因而用有名值比因而用有名值比 较方便较方便;4.低压系统的非周期分量衰减快低压系统的非周期分量衰减快,ksh 值在值在11.3范围范围.ksh 可通过可通过 X/R比值查曲线比值查曲线 图图3-8，也可通过计算获得也可通过计算获得：一、低压电网短路计算的特点 5.低压回路计算短路电流时还需要考虑：低压回路计算短路电流时还需要考虑：10m以上电缆、母线、多匝电流互感器一次线圈以上电缆、母线、多匝电流互感器一次线圈(300/5以下以下)、自动开关、自动开关过流线圈、开关触头的接触电阻等过流线圈、开关触头的接触电阻等.冲击系数ksh与X/R的关系曲线高压侧短路容量低压侧平均线电压二、低压配电网中各主要元件的阻抗计算二、低压配电网中各主要元件的阻抗计算 1 1高压侧系统的阻抗高压侧系统的阻抗2 2配电变压器的阻抗配电变压器的阻抗应计及的电阻、电抗（单位均为应计及的电阻、电抗（单位均为 ）有）有 归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算：归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算：归算到低压侧的归算到低压侧的变压器变压器阻抗可按下式计算：阻抗可按下式计算：变压器的电抗 变压器电阻 变压器阻抗 工程计算母线的电阻 3 3母线的阻抗母线的阻抗 水平排列的平放矩形母线，每相母线的电抗在工程实用计算中，母线的电抗亦可采用以下近似公式计算：母线截面积在500 mm2以下时 母线截面积在500 mm2以上时 4.电流互感器一次线圈的阻抗、低压断路器过流线圈的阻抗以及刀开关和低电流互感器一次线圈的阻抗、低压断路器过流线圈的阻抗以及刀开关和低压断路器的触头接触电阻压断路器的触头接触电阻通常由制造厂家提供，计算时可参考相应的产品手册。母线得相间几何均距母线得相间几何均距母线宽度母线宽度三、低压配电网的短路计算三、低压配电网的短路计算 三相阻抗相同的低压配电系统、短路电流 图3-9 三相系统中只有A、C两相装设电流互感器 校验低压断路器的最大短路容量时要用没有装设电流互感器那一相（如B相）的短路电流 校验电流互感器的稳定度时，可按AB或BC相间的短路电流值算 例例：某某用用户户10/0.38kV变变电电所所的的变变压压器器为为SCB10-1000/10型型，Dyn11联联结结，已已知知变变压压器器高高压压侧侧短短路路容容量量为为150MVA，其其低低压压配配电电网网络络短短路路计计算算电电路路如如图所示。求短路点图所示。求短路点k-1处的三相和单相短路电流。处的三相和单相短路电流。解解：1、计计算算有有关关电电路路元元件件的阻抗的阻抗 1)高高压压系系统统阻阻抗抗（归归算算到到400V侧）侧）相零阻抗相零阻抗(Dyn11联接联接)2 2）变压器的阻抗（）变压器的阻抗（归算到低压侧归算到低压侧）因因零零序序电电流流不不能能在在高高压压侧侧流流通通，故故高高压压侧侧系系统统的的相相零零阻阻抗抗按按每每相相阻阻抗值的抗值的2/3计算计算，即，即 2 2.三相短路回路总阻抗三相短路回路总阻抗及及三相短路电流三相短路电流 相零阻抗为相零阻抗为 3)3)母线的阻抗母线的阻抗 3.3.单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流 单相短路电流为单相短路电流为 单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电阻为单相短路回路总相零电阻为附：两相短路和单相短路电流的计算一、两相短路电流的计算一、两相短路电流的计算在无限大容量系统发生两相短路时，短路电流周期分量可用下式计算在无限大容量系统发生两相短路时，短路电流周期分量可用下式计算如只计电抗，上式变为如只计电抗，上式变为其它两相短路电流其它两相短路电流，都可按三相短路的对应短路电流的公式计算。，都可按三相短路的对应短路电流的公式计算。两相短路电流与三相短路电流的关系两相短路电流与三相短路电流的关系因此因此二、单相短路电流的计算二、单相短路电流的计算大电流接地系统或三相四线制低压系统发生三相短路时，单相短路电流为大电流接地系统或三相四线制低压系统发生三相短路时，单相短路电流为单相短路电流与三相短路电流的关系单相短路电流与三相短路电流的关系远离发电机的用户变压器低压侧发生单相短路时远离发电机的用户变压器低压侧发生单相短路时上式变为上式变为三相短路时，三相短路电流为三相短路时，三相短路电流为因此因此远离发电机发生短路时，远离发电机发生短路时，所以所以可见，在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，两相短路电流和单相短路可见，在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，两相短路电流和单相短路电流均较三相短路电流小。电流均较三相短路电流小。选择电气设备和导体的短路稳定度校验，应采用三相短路电流。选择电气设备和导体的短路稳定度校验，应采用三相短路电流。两相短路电流主要用于相间短路保护的灵敏度。两相短路电流主要用于相间短路保护的灵敏度。单相短路电流主要用于单相短路保护的整定及单相短路热稳定度的校验。单相短路电流主要用于单相短路保护的整定及单相短路热稳定度的校验。第五节第五节 不对称短路电流的计算方法不对称短路电流的计算方法一、对称分量法一、对称分量法一组一组不对称的三相量不对称的三相量可以看成是可以看成是三组不同的对称三相量之和三组不同的对称三相量之和。在线性电路。在线性电路中，可以应用叠加原理，对这三组对称分量分别按对称三相电路去解，然中，可以应用叠加原理，对这三组对称分量分别按对称三相电路去解，然后将其结果叠加起来，就是不对称三相电路的解答，这个方法叫做后将其结果叠加起来，就是不对称三相电路的解答，这个方法叫做对称分对称分量法量法。在一个多相量系统中，如果各相量的绝对值相等，且相邻两相间的在一个多相量系统中，如果各相量的绝对值相等，且相邻两相间的相位差相等，就构成了一组相位差相等，就构成了一组对称的多相量对称的多相量。在在三相系统三相系统中，任意不对称的三相量只可能分为中，任意不对称的三相量只可能分为三组对称分量三组对称分量，这，这三组对称分量分别为：三组对称分量分别为：正序分量正序分量负序分量负序分量零序分量零序分量正序分量正序分量：三相量大小相等，彼此相位相差，且与系统在正常对称运行：三相量大小相等，彼此相位相差，且与系统在正常对称运行方式下的相序相同。通常又称为顺序分量方式下的相序相同。通常又称为顺序分量负序分量负序分量：三相量大小相等，彼此相位相差，且与系统在正常对称运行：三相量大小相等，彼此相位相差，且与系统在正常对称运行方式下的相序相反。通常又称为逆序分量方式下的相序相反。通常又称为逆序分量零序分量零序分量：由大小相等，而相位相同的相量组成。：由大小相等，而相位相同的相量组成。正序分量中恒有如下关系：正序分量中恒有如下关系：式中式中 为算子，有为算子，有显然有显然有负序分量中恒有如下关系：负序分量中恒有如下关系：零序分量中有：零序分量中有：三相不对称的相量三相不对称的相量 ，每相量可分解为正序、负序、零序三个分量的和，每相量可分解为正序、负序、零序三个分量的和用矩阵表示：用矩阵表示：简写为：简写为：其中：其中：利用正、负、零序分量的关系，上式可改写为利用正、负、零序分量的关系，上式可改写为由三相不对称的量，可得各序分量由三相不对称的量，可得各序分量逆变关系：逆变关系：其中：其中：简写为：简写为：二、用对称分量法分析供电系统中不对称短路二、用对称分量法分析供电系统中不对称短路1.两相短路两相短路两相短路两相短路2.单相接地短路单相接地短路单相接地故障的复合序网三、供电系统元件的各序阻抗三、供电系统元件的各序阻抗 (1)正序阻抗正序阻抗 正序阻抗即各个元件在三相对称工作时的基波阻抗值，也就是在计算三相对称短路时所采用的阻抗值。(2)(2)负序阻抗负序阻抗 因交流电路中同一静止元件相与相之间的互感抗与相序无关，故各元件的负序阻抗与正序阻抗相等，即X2=X1，如架空线、电缆、变压器和电抗器等。至于作为负荷的主要成分的感应电动机，其负序电抗可近似地认为等于它的短路电抗对其额定容量的标幺值，此值在0.20.5之间。因此，实际上综合电力负荷在额定情况下负序电抗的标幺值（3）零序阻抗）零序阻抗 供电系统各类元件各序电抗值如表3-1所示。表表3-1各类元件的平均电抗值（见教材各类元件的平均电抗值（见教材74页）页）图311 双绕组变压器计算零序电抗时不同接法示意图 从结构来看，如果变压器的零序磁通可以在铁心中形成回路，即磁阻很小，因而励磁电流很小，在此条件下可以认为，对于YN d联结法的双绕组变压器，显然也可以认为变压器的零序电抗决定于其绕组接法和结构绕组接法和结构 图312 不同接线方式情况下变压器的零序等效电路 四、不对称短路的计算方法四、不对称短路的计算方法 由以上公式加上供电系统发生不对称短路时的初始条件，即可求出在供电系统中发生不对称短路时的短路参数。五、正序等效定则五、正序等效定则正序等效定则就是不对称短路下最大一相短路电流用正序短路电流分量来表示的方法正序等效定则就是不对称短路下最大一相短路电流用正序短路电流分量来表示的方法。计算供电系统不对称短路电流可按下列步骤进行：1)求出短路点至供电电源的序阻抗，作出各序等效网络图，忽略电阻，可得X1、X2、X0。2)根据短路类型从表查出Xa和m(n)的算式，进行计算。3)求出短路参数 等。第六节第六节 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在计算靠近电动机处发生三相短路的冲击电流时，应把电动机作为附加电动势在计算靠近电动机处发生三相短路的冲击电流时，应把电动机作为附加电动势来考虑。来考虑。当电网某处发生短路时，短路点的电压当电网某处发生短路时，短路点的电压降为零，接在短路点附近的电动机因端降为零，接在短路点附近的电动机因端电压的消失而转速下降，但由于电动机电压的消失而转速下降，但由于电动机有较大的惯性，其转速不可能立即降到有较大的惯性，其转速不可能立即降到零，故此时出现电动机的反电动势大于零，故此时出现电动机的反电动势大于该点电网的剩余电压，电机有该点电网的剩余电压，电机有反馈电流反馈电流送到短路点送到短路点。同时电动机迅速受到制动，反馈电流也同时电动机迅速受到制动，反馈电流也迅速减小，所以电动机反馈电流一般只迅速减小，所以电动机反馈电流一般只影响短路点的冲击电流。影响短路点的冲击电流。当计及感应电动机的当计及感应电动机的反馈冲击电流反馈冲击电流时，系统短路冲击电流值为时，系统短路冲击电流值为图图313 计算感应电动机端点上短路时的短路电流计算感应电动机端点上短路时的短路电流 电动机向短路点反馈的冲击电流为电动机向短路点反馈的冲击电流为式中：式中：E EMM”*”*电动机的次暂态电势，一般为电动机的次暂态电势，一般为0.90.9 X XMM”*”*电动机的次暂态电抗，电动机的次暂态电抗，I*shM为电动机起动电 流对其额定电流的标么值。一般可取5倍，此时X”*M=0.2电动机额定电流电动机额定电流ksh.M短路电流冲击系数，高压电动机取1.41.6 低压电动机取1在实际的工程计算中，如果在短路点附近所接的容量在100 kW以上的感应电动机或总容量在100 kW以上的电动机群，当 值为短路冲击电流的 5以上时需考虑其影响。第七节第七节 供电系统中电气设备的选择与校验供电系统中电气设备的选择与校验 强大的短路电流通过电气设备和导体，将产生强大的短路电流通过电气设备和导体，将产生:电动力效应电动力效应，可能使电气设备和导体受到破坏或产生永久性变形，可能使电气设备和导体受到破坏或产生永久性变形;热效应热效应，可能使