第5章電網(wǎng)短路電流計算

1、無限電源供配電系統(tǒng)三相短路電流計算無限電源供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計算有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計算 第五章第五章 電網(wǎng)短路電流計算電網(wǎng)短路電流計算供配電網(wǎng)絡元件參數(shù)計算供配電網(wǎng)絡元件參數(shù)計算 三相交流電網(wǎng)短路的過渡過程三相交流電網(wǎng)短路的過渡過程兩相短路電流的近似計算兩相短路電流的近似計算 低壓電網(wǎng)短路電流計算低壓電網(wǎng)短路電流計算 短路電流的效應短路電流的效應 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、短路的原因及短路類型一、短路的原因及短路類型 1、短路：系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之間或相與地、短路：系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之間或相與地之間的短接。之間的短

2、接。 2、原因：、原因： （1）電氣設備、元件的損壞）電氣設備、元件的損壞 （2）自然原因）自然原因 （3）人為事故）人為事故 設備絕緣部分自然老化或設備本身有缺陷，正常運行設備絕緣部分自然老化或設備本身有缺陷，正常運行時被擊穿短路；以及設計、安裝、維護不當所造成的時被擊穿短路；以及設計、安裝、維護不當所造成的設備缺陷最終發(fā)展成短路等。設備缺陷最終發(fā)展成短路等。由于大風、低溫導線覆冰引起架空線倒桿斷線；因遭由于大風、低溫導線覆冰引起架空線倒桿斷線；因遭受直擊雷或雷電感應，設備過電壓，絕緣被擊穿等。受直擊雷或雷電感應，設備過電壓，絕緣被擊穿等。工作人員違反操作規(guī)程帶負荷拉閘，造成相間弧光短路；工

3、作人員違反操作規(guī)程帶負荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屬性短違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屬性短路；人為疏忽接錯線造成短路或運行管理不善造成小動路；人為疏忽接錯線造成短路或運行管理不善造成小動物進入帶電設備內(nèi)形成短路事故等等。物進入帶電設備內(nèi)形成短路事故等等。3、短路的類型、短路的類型 K(3)三相短路三相短路 K(2)兩相短路兩相短路K(1.1)兩相接地短路兩相接地短路K(1.1)兩相接地短路兩相接地短路K(1)單相短路單相短路K(1)單相短路單相短路二、短路的后果及短路計算目的二、短路的后果及短路計算目的（1）巨大的短路電流通過導體，短時間內(nèi)

4、產(chǎn)生很大熱量，）巨大的短路電流通過導體，短時間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，形成很高溫廢，極易造成設備過熱而損壞。形成很高溫廢，極易造成設備過熱而損壞。（2）由于短路電流的電動效應，導體間將產(chǎn)生很大的電動）由于短路電流的電動效應，導體間將產(chǎn)生很大的電動力力 。（3）短路時系統(tǒng)電壓突然下降，對用戶帶來很大影響。）短路時系統(tǒng)電壓突然下降，對用戶帶來很大影響。 （4）產(chǎn)生電磁干擾）產(chǎn)生電磁干擾 （5）短路時會造成停電事故，給國民經(jīng)濟帶來損失。并）短路時會造成停電事故，給國民經(jīng)濟帶來損失。并且短路越靠近電源，停電波及的范圍越大。且短路越靠近電源，停電波及的范圍越大。1、短路的后果、短路的后果2、短路計算的目的、短路

5、計算的目的（1）為了選擇和校驗電氣設備）為了選擇和校驗電氣設備（2）為繼電保護裝置的整定計算）為繼電保護裝置的整定計算（3）在選擇與設計系統(tǒng)電氣主接線時，短路計算可為不）在選擇與設計系統(tǒng)電氣主接線時，短路計算可為不同方案進行技術性比較以及確定是否采取限制短路電流措同方案進行技術性比較以及確定是否采取限制短路電流措施等提供依據(jù)。施等提供依據(jù)。 系統(tǒng)內(nèi)部電流發(fā)生變化時，系統(tǒng)電源電壓系統(tǒng)內(nèi)部電流發(fā)生變化時，系統(tǒng)電源電壓維持不變。維持不變。第二節(jié)第二節(jié) 三相交流電網(wǎng)短路的過渡過程三相交流電網(wǎng)短路的過渡過程 一、短路電流的過渡過程分析一、短路電流的過渡過程分析 無限大電源：無限大電源：)sin( tUU

6、mA)sin( tIim)sin( tUdtdiLRim)sin(kpmptIi 周期分量：周期分量：KtnpAei 非周期分量：非周期分量：短路的全電流：短路的全電流：nppKiii KtkpmAetI )sin(短路前瞬間電流的瞬時值短路前瞬間電流的瞬時值)sin(0 mIi短路后瞬間電流的瞬時值短路后瞬間電流的瞬時值AIiKpm )sin(0 nppKiii 00iiAIIKpmm )sin()sin( )sin()sin(KpmmIIA tLRKpmmKpmKeIItIi )sin()sin()sin( 短路全電流的計算公式為：短路全電流的計算公式為：無限大電源供電系統(tǒng)無限大電源供電系

7、統(tǒng) 短路時短路電流波形短路時短路電流波形二、產(chǎn)生最大短路電流的條件二、產(chǎn)生最大短路電流的條件產(chǎn)生最大短路電流的條件是：產(chǎn)生最大短路電流的條件是：1、短路前電路處于空載狀態(tài)，、短路前電路處于空載狀態(tài)，即即t=0s時時0)sin( mIi2、假設電路的感抗遠大于電路、假設電路的感抗遠大于電路的電阻，即的電阻，即LR，短路阻抗角，短路阻抗角90 K 3、短路時，某相電壓瞬時值恰好過零值，即、短路時，某相電壓瞬時值恰好過零值，即t=0s時，時，0 KtpmpmKeItIi cos短路時短路電流非周期分量為最大時短路電流波形圖短路時短路電流非周期分量為最大時短路電流波形圖三、短路沖擊系數(shù)和沖擊電流三、短

8、路沖擊系數(shù)和沖擊電流 1、短路沖擊電流、短路沖擊電流 KeIIipmpmsh 01. 0 pmIeK 01. 01pmcIK pshIK2 2、短路電流的沖擊系數(shù)、短路電流的沖擊系數(shù)KeKsh 01. 01 RLK 當當R0時，時，Ksh2 當當L0時，時，Ksh1 1Ksh 2對于高壓系統(tǒng)，一般可取對于高壓系統(tǒng)，一般可取Ksh =1.8，則：，則： pshIi55. 2 對于低壓系統(tǒng)，一般可取對于低壓系統(tǒng)，一般可取Ksh =1.3，則：，則：pshIi84. 1 四、短路電流最大有效值四、短路電流最大有效值短路后某一時刻短路全電流有效值據(jù)定義應等于以此時短路后某一時刻短路全電流有效值據(jù)定義應

9、等于以此時刻為中心的一個周期內(nèi)短路全電流瞬時值的均方根值?？虨橹行牡囊粋€周期內(nèi)短路全電流瞬時值的均方根值。 2/2/21TtTtKtKtdtiTI 2/2/2)(1TtTtnptptdtiiT22nptptKtIII 201. 02)01. 0( KeIIpmp 2)1(21 shpKI在高壓電網(wǎng)中當沖擊系數(shù)取在高壓電網(wǎng)中當沖擊系數(shù)取Ksh =1.8時，時， pshII52. 1 在低壓電網(wǎng)中當沖擊系數(shù)取在低壓電網(wǎng)中當沖擊系數(shù)取Ksh =1.3時，時，pshII09. 1 第三節(jié)第三節(jié) 供配電網(wǎng)絡元件參數(shù)計算供配電網(wǎng)絡元件參數(shù)計算 一、標么值計算短路電路中的各元件一、標么值計算短路電路中的各元

10、件名名值值同同單單位位）該該參參數(shù)數(shù)的的基基準準值值（與與有有意意單單位位）該該該該參參數(shù)數(shù)的的實實際際值值（任任某某電電氣氣參參數(shù)數(shù)的的標標么么值值 dUUU *dddIUS3 dddXIU3 基準容量基準容量：工程設計中通常?。汗こ淘O計中通常取Sd=100MVA。 基準電壓基準電壓：工程計算中規(guī)定各電壓等級都以平均額定：工程計算中規(guī)定各電壓等級都以平均額定電壓電壓Uav為其電壓的基準值。為其電壓的基準值。 NNavUUU05. 1211 . 1 基準電流基準電流： dddUSI3 基準電抗基準電抗： dddddSUIUX23 標么值的換算：標么值的換算：某電抗在其設備額定容量為某電抗在其設

11、備額定容量為SN，額定電壓為，額定電壓為UN時的額定時的額定標么值為：標么值為：2*/NNdNUSXXXX 若換算至統(tǒng)一的基準容量為若換算至統(tǒng)一的基準容量為Sd、基準電壓為、基準電壓為Ud的標么值為：的標么值為：2*/dddUSXXXX 22ddNNNUSSUX 當采用平均額定電壓作為基準電壓時，通常還假定各元件當采用平均額定電壓作為基準電壓時，通常還假定各元件的額定電壓就是平均額定電壓，即的額定電壓就是平均額定電壓，即Ud=Uav=UNNdNSSXX *（一）發(fā)電機基準電抗標么值計算（一）發(fā)電機基準電抗標么值計算短路計算時，發(fā)電機使用的電抗為其短路開始瞬間的次暫短路計算時，發(fā)電機使用的電抗為

12、其短路開始瞬間的次暫態(tài)電抗態(tài)電抗dX cos/*NddNNddNdPSXSSXX cos/100%100%*NddNdddPSXSSXX （二）變壓器基準電抗標么值計算（二）變壓器基準電抗標么值計算短路電壓：短路電壓：100% TNTKKUUU100%*KTNUX 額定電抗標么值額定電抗標么值TNdKTNdTNTSSUSSXX 100%*基準電抗標么值基準電抗標么值（三）電抗器基準電抗標么值計算（三）電抗器基準電抗標么值計算電抗器繞組電抗百分值電抗器繞組電抗百分值10010031003/%* HNNHHNHNHHHXUXIUUU2*3/ddNHNHHNdHHUSIUXXXX 23100%ddN

13、HNHHUSIUU （四）線路基準電抗、電阻標么值的計算（四）線路基準電抗、電阻標么值的計算202*ddddLLUSlxUSXX 202*ddddLLUSlrUSRR 二、短路電路總阻抗基準標么值計算二、短路電路總阻抗基準標么值計算1.短路回路總電阻短路回路總電阻 小于總電抗小于總電抗 的的1/3時，忽略電阻，時，忽略電阻，認為總阻抗基準標么值等于總電抗基準標么值，即：認為總阻抗基準標么值等于總電抗基準標么值，即：* R* X* XZ2.短路回路總電阻短路回路總電阻 大于總電抗大于總電抗 的的1/3時，忽略電阻，時，忽略電阻，認為總阻抗基準標么值取其復阻抗的模，即：認為總阻抗基準標么值取其復阻

14、抗的模，即：* R* X2*2* XRZ在短路回路總電抗基準標么值計算中，各元件只需按在短路回路總電抗基準標么值計算中，各元件只需按本元件所處電壓等級的平均額定電壓作為基準電壓，本元件所處電壓等級的平均額定電壓作為基準電壓，將其電抗有名值歸算到基準電抗標么值，標注在等值將其電抗有名值歸算到基準電抗標么值，標注在等值電路上，然后再直接應用阻抗網(wǎng)絡的串、并聯(lián)關系得電路上，然后再直接應用阻抗網(wǎng)絡的串、并聯(lián)關系得到總電抗基準標么值。到總電抗基準標么值。例：例：某系統(tǒng)的計算電路圖如圖，現(xiàn)在求：在某系統(tǒng)的計算電路圖如圖，現(xiàn)在求：在K（3）點三）點三相短路時，從電源到短路點的總阻抗基準標么值。相短路時，從電

15、源到短路點的總阻抗基準標么值。解：解：（1）?。┤d=100MVAUd=Uav（2）計算各元件的電抗、電阻標么值）計算各元件的電抗、電阻標么值083. 037/100338. 0/220*1 ddUSlxX149. 037/100368. 0/220*1 ddUSlrR19. 13 . 61001005 . 7100%*2 TNdKSSUX109. 0)5 .10/(1005 . 108. 0/220*3 jdUSlxX694. 0)5 .10/(1005 . 151. 0/220*3 jdUSlrRx0=0.38/kmr0=0.68/kmx0=0.08/kmr0=0.51/kmSN=630

16、0kVAUK%=7.5SN=800kVAUK%=4.5（3）總阻抗標么值計算）總阻抗標么值計算625. 58 . 01001005 . 4100%*5*4 TNdKSSUXX195. 42625. 5109. 019. 1083. 0/*5*4*3*2*1* XXXXXX843. 0694. 0149. 0*3*1* RRR第三節(jié)第三節(jié) 無限大電源供配電系統(tǒng)短路電流計算無限大電源供配電系統(tǒng)短路電流計算 ZUIavp3)3(一、三相短路時周期分量電流計算一、三相短路時周期分量電流計算223 XRUav在在1kV以上的高壓系統(tǒng)中，通常忽略電阻不計，則以上的高壓系統(tǒng)中，通常忽略電阻不計，則 XUIa

17、vp3)3(采用標么值計算時，短路電流周期分量有效值的基準標采用標么值計算時，短路電流周期分量有效值的基準標么值為：么值為： *)3(*1/33 XXXUUXUXUIIIddavddavdpp* XIIIIddppI=Ipt=Ip三相短路容量：三相短路容量： )3()3(3pavKIUS *3 XSXIUddav系統(tǒng)電源電抗基準標么值：系統(tǒng)電源電抗基準標么值： GdGGSSSX *1KdGSSX *如無法獲得系統(tǒng)電源容量的具體數(shù)值，也可用電源出口斷如無法獲得系統(tǒng)電源容量的具體數(shù)值，也可用電源出口斷路器的開斷容量路器的開斷容量SK代替，即代替，即例：例：圖示的供電系統(tǒng)圖中，系統(tǒng)電源容量在最大遠行

18、方式圖示的供電系統(tǒng)圖中，系統(tǒng)電源容量在最大遠行方式下為下為SGmax=320MVA，在最小運行方式下為，在最小運行方式下為SGmin=180MVA。系統(tǒng)其余各元件參數(shù)不變，短路點也不變。求：系統(tǒng)其余各元件參數(shù)不變，短路點也不變。求： ， 。)3(pI)3(KS解：解：（1）?。┤d=100MVAUd=Uav（2）計算各元件基準電抗標么值）計算各元件基準電抗標么值313. 0320/100/max*max GdGSSX556. 0180/100/min*min GdGSSX（3）計算總電抗基準標么值）計算總電抗基準標么值508. 4195. 4313. 0*max X751. 4195. 45

19、56. 0*min X（4）兩種運行方式下短路電流周期分量有名值的計算：）兩種運行方式下短路電流周期分量有名值的計算： 基準電流值：基準電流值： kAUSIddd34.1444 . 031003 MVAXSSdK18.22508. 4100*max)3(max （5）兩種運行方式下短路容量有名值的計算：）兩種運行方式下短路容量有名值的計算：kAXIIdp02.32508. 434.144*max)3(max kAXIIdp38.30751. 434.144*min)3(min MVAXSSdK05.21751. 4100*min)3(min 二、三相短路全電流最大有效值及沖擊電流計算二、三相短

20、路全電流最大有效值及沖擊電流計算)3(2pshshIKi 2)3()1(21 shpshKIIpshIi84. 1 pshII09. 1 kAIipsh92.5802.3284. 184. 1)3(max kAIipsh90.5538.3084. 184. 1)3(min kAIIpsh90.3402.3209. 109. 1)3(max kAIIpsh11.3338.3009. 109. 1)3(min Mshshshiii 在靠近大容量感應電動機附近發(fā)生三相短路故障，電動機在靠近大容量感應電動機附近發(fā)生三相短路故障，電動機端口的電壓大幅度下降，當電動機的反電勢高于端口的殘端口的電壓大幅度下

21、降，當電動機的反電勢高于端口的殘余電壓時，電動機就相當于發(fā)電機向短路點輸送電流。余電壓時，電動機就相當于發(fā)電機向短路點輸送電流。MNMshMNMshMMMshICKIkXEi )/(2*第六節(jié)第六節(jié) 兩相短路電流的近似計算兩相短路電流的近似計算)(3)3(LGXXEI 三相短路時的次暫態(tài)短路電流：三相短路時的次暫態(tài)短路電流：)(2)2(LGXXEI 兩相短路時的次暫態(tài)短路電流：兩相短路時的次暫態(tài)短路電流：)3()3()2(87. 023III )3()2(87. 0shshii )3()2(87. 0shshII 第七節(jié)第七節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流計算低壓電網(wǎng)短路電流計算一、一、1kV以下低壓電網(wǎng)

22、短路電流計算的幾個特點以下低壓電網(wǎng)短路電流計算的幾個特點（1）在配電變壓器容量不大于其高壓供電電源容量）在配電變壓器容量不大于其高壓供電電源容量5時，時，可以認為配電變壓器高壓側的端電壓短路時保持不變，按可以認為配電變壓器高壓側的端電壓短路時保持不變，按照無限大電源供電考慮。照無限大電源供電考慮。（2）低壓配電網(wǎng)絡中各元件的電阻值相對較大，在計算）低壓配電網(wǎng)絡中各元件的電阻值相對較大，在計算短路電流時一般不能忽略，要采用阻抗進行計算。短路電流時一般不能忽略，要采用阻抗進行計算。（3）因低壓配電網(wǎng)絡中電阻較大，短路電流非周期分量）因低壓配電網(wǎng)絡中電阻較大，短路電流非周期分量衰減很快。衰減很快。（

23、4）低壓配電網(wǎng)一般電壓只有一級，除配電變壓器，其）低壓配電網(wǎng)一般電壓只有一級，除配電變壓器，其它各電器元件的阻抗都用它各電器元件的阻抗都用m表示，表示，因而計算短路電路采因而計算短路電路采用有名制較為方便用有名制較為方便。二、低壓配電網(wǎng)備元件阻抗二、低壓配電網(wǎng)備元件阻抗（一）系統(tǒng)電源電抗計算（一）系統(tǒng)電源電抗計算KdGSUX3210 （m）（二）變壓器阻抗計算（二）變壓器阻抗計算變壓器電阻：變壓器電阻：NTNTCuTSUPR 22（m）變壓器阻抗：變壓器阻抗：NTNTKTSUUZ 22100%（m）變壓器電抗：變壓器電抗：22TTTRZX （m）（三）母線的阻抗計算（三）母線的阻抗計算母線電阻

24、：母線電阻：310 SLRm （m）母線電抗：母線電抗：bDLXPm4lg145. 0 （m）（四）電源、架空配電線路的阻抗（四）電源、架空配電線路的阻抗低壓各電纜的阻抗值見表低壓各電纜的阻抗值見表5-7、表、表5-8，架空線見附表，架空線見附表20。 在低壓配電網(wǎng)的短路電流計其中，如遇到變壓器至短在低壓配電網(wǎng)的短路電流計其中，如遇到變壓器至短路點由不同截面電纜連接組成的電路，應將電纜換算至路點由不同截面電纜連接組成的電路，應將電纜換算至同一截面下，電纜的等效計算長度近似按下式確定：同一截面下，電纜的等效計算長度近似按下式確定：221121SSLLLc （五）低壓電器的阻抗（五）低壓電器的阻抗

25、電流互感器一次繞組阻抗、自動空氣斷路器過流線圈阻抗、電流互感器一次繞組阻抗、自動空氣斷路器過流線圈阻抗、自動空氣斷路器及刀開關的觸頭接觸電阻見表自動空氣斷路器及刀開關的觸頭接觸電阻見表5-9、表、表5-10、表表5-11。三、低壓配電網(wǎng)絡短路電流計算三、低壓配電網(wǎng)絡短路電流計算（一）三相短路電流周期分量計算（一）三相短路電流周期分量計算22)3()3()3(3 XRUIIIavP（二）沖擊電流和短路全電流最大有效值（二）沖擊電流和短路全電流最大有效值PshshIKi2 XRsheeKK 1101. 0當短路點附近接有單位容量當短路點附近接有單位容量20kW以上異步電動機時，應以上異步電動機時，應考慮其反饋沖擊電流?？紤]其反饋沖擊電流。Mshshshiii 短路全電流最大有效值：短路全電流最大有效值：當當Ksh1.3時，時，PshshIKI2)1(21 當當Ksh1.3時，時，PKshII 501 （三）兩相短路電流周期分量計算（三）兩相短路電流周期分量計算)3()2(87. 0PPII （四）單相短路電流周期分量的計算（四）單相短路電流周期分量的計算2020)1()()(XRUIPP “相相零零”回路中的電阻和電抗應包括：變壓器單相阻抗、回路中的電阻和電抗應包括：變壓器單相阻抗、回