第6章 短路電流計(jì)算(2013-4)

1、第六章第六章短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算1本章考試大綱要求 掌握短路電流計(jì)算方法 熟悉短路電流計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用 熟悉影響短路電流的因素及限制短路電流的措施。2與本章相關(guān)的規(guī)程規(guī)范和手冊(cè) 3 2 導(dǎo) 體 和 電 器 選 擇 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 規(guī) 定 DL/T5222-2005 附錄F 短路電流實(shí)用計(jì)算 62工業(yè)和民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版)， 水利電力出版社，2005 63鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，1996 60電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣一次線部分），中國電力出版社，19893一、短路電流計(jì)算方法（掌握）1.高壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算1)標(biāo)么值的基本關(guān)系2)系統(tǒng)元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算3)三相短路電

2、流計(jì)算4)不對(duì)稱短路電流計(jì)算2.低壓系統(tǒng)短路電流的計(jì)算方法1)計(jì)算條件2)三相和兩相短路電流的計(jì)算3)單相短路(包括單相接地故障)電流的計(jì)算4)低壓網(wǎng)絡(luò)電路元件阻抗的計(jì)算4三相短路作為短路電流基本計(jì)算供配電系統(tǒng)可能發(fā)生三相，兩相或單相短路，設(shè)計(jì)時(shí)已采取措施，使單相短路電流不超過三相短路電流，第四章中敘述了中性點(diǎn)的接地方式，110kv以下的系統(tǒng)都不采用中性點(diǎn)直接接地的方式，故三相短路電流通常是最大的，只有在靠近發(fā)電機(jī)出口處短路時(shí)除外，此時(shí)，兩相短路電流的大小視短路點(diǎn)與電源距離的遠(yuǎn)近而定，見后面兩相短路電流計(jì)算 5對(duì)稱分量法三相網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一組不對(duì)稱量（電流、電壓等）都可以分解為三個(gè)對(duì)稱分量，即正序、

3、負(fù)序和零序分量 ，由于對(duì)稱分量的獨(dú)立性，故可利用重迭原理，分別計(jì)算，然而從對(duì)稱分量中求出實(shí)際的短路電流或電壓值。所謂對(duì)稱，即三個(gè)矢量大小相等且相互間相位角相等。所謂平衡，即三個(gè)矢量的和等于零 正序分量-一組平衡的三相電流（電壓），大小相等而相位角互差120的矢量，按反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，次序是a-b-c 負(fù)序分量-一組平衡的三相電流（電壓），大小相等而相位角互差120的矢量，按反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，次序是a-c-b 零序分量-一組不平衡的三相電流（電壓），大小相等而相位角互差0的矢量，即同相位 正序分量和負(fù)序分量是既對(duì)稱而又平衡的系統(tǒng)，零序分量是對(duì)稱但不平衡的系統(tǒng) 三相短路是對(duì)稱的短路，無負(fù)序及零序分量；

4、兩相短路是不對(duì)稱短路，無零序分量；單相短路是不對(duì)稱短路，正序、負(fù)序及零序分量都有 6三相短路-對(duì)稱短路 K點(diǎn)發(fā)生三相短路，電路分成兩個(gè)回路，第一回路與電源相連，但回路阻抗變小，電流必然增大。第二回路為被短接的回路，該回路電流由原來的電流不斷衰減，直至儲(chǔ)能元件中所儲(chǔ)藏的能量全部變?yōu)槠渲须娮杷牡臒崮転橹埂?儲(chǔ)能元件有用戶的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等）7兩相短路-不對(duì)稱短路 8單相接地短路-不對(duì)稱短路 9短路電流計(jì)算中的計(jì)算條件電力網(wǎng)在正常工作時(shí)三相對(duì)稱所有電源的電動(dòng)勢相位角相同短路回路各元件的磁路系統(tǒng)為不飽和狀態(tài)，即感抗為一常數(shù)輸電線路的電容略去不計(jì)不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗及變壓器的勵(lì)磁電流所有同步電機(jī)都具有

5、自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置 短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間 （32F.1節(jié)） 10高壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計(jì)算條件確定短路的流時(shí)，應(yīng)按最大短路電流的正常運(yùn)行方式，不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式 （325.0.4條）要計(jì)算網(wǎng)絡(luò)在最大或最小運(yùn)行方式下的短路電流，前者用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定，后者用來校驗(yàn)繼電保護(hù)的靈敏系數(shù) （62 P124) 計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在流過所校驗(yàn)電器和導(dǎo)體的短路電流為最大的地點(diǎn) （325.0.6條）架空及電纜線路的有效電阻，只有在短路點(diǎn)總電阻 大于總電抗 的三分之一時(shí)才計(jì)入其有效電阻 （63P177）RX11短路電流的計(jì)算步驟畫出計(jì)算三相短路電流用的計(jì)算電路和等值電抗（或阻抗）圖

6、，并標(biāo)上要計(jì)算的短路點(diǎn)對(duì)電路中的每一元件編號(hào)并計(jì)算出電抗（或阻抗）值標(biāo)在圖上進(jìn)行電路化簡，逐步化簡到短路點(diǎn)前只剩一個(gè)等效元件，自它的一端施以電勢，另一端就是短路點(diǎn)，求出短路電流值，這一等效元件稱為綜合電抗（或阻抗）如有多個(gè)電源時(shí)，可采用電抗網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換公式或分布系數(shù)法來求得每一電源所提供的短路電流，然后加以綜合。電路中各元件的參數(shù)，可用標(biāo)幺值或有名值來表明12標(biāo)幺值與有名值用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，各元件電抗必須換算為選定的基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值，才能進(jìn)行串、并聯(lián)或星一三角變換的化簡計(jì)算用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，基準(zhǔn)電壓采用元件所在級(jí)的平均電壓Uav用有名值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須把各電壓級(jí)所在元件電抗的標(biāo)幺值或有名值，

7、換算到短路計(jì)算點(diǎn)所在基準(zhǔn)電壓級(jí)內(nèi)的有名值，才能進(jìn)行串、并聯(lián)或星一三角變化的化簡計(jì)算標(biāo)幺值廣泛地用于高壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流計(jì)算有名值一般用于低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流計(jì)算13平均電壓Uav我國電力系統(tǒng)各級(jí)電壓的平均電壓Uav取用標(biāo)稱線電壓 的1.05倍。 Uav1.05Un 即3.15、6.3、10.5、37、63、115kV14標(biāo)幺值的基本關(guān)系 標(biāo)幺值是一相對(duì)值，電參數(shù)的標(biāo)幺值為其有名值與基準(zhǔn)值之比：容量標(biāo)幺值電壓標(biāo)幺值電流標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值jSSS*jUUU*jIII*jXXX*15標(biāo)幺值的基本關(guān)系 式中 為容量、電壓、電流、電抗的有名值 為容量、電壓、電流、電抗的基準(zhǔn)值 各基準(zhǔn)值之間的關(guān)系式是功率方程式

8、和歐姆定律jjjjXIUS、XIUS、jjjIUS3jjjjjSUIUX2316標(biāo)幺值的基本關(guān)系 通常我們選定和，則利用上式可求出和 標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)是：相電壓與線電壓的標(biāo)幺值相同單相功率和三相功率的標(biāo)幺值相同電流標(biāo)幺值與容量標(biāo)幺值相同，即jSjUjIjX*SI17元件參數(shù)的換算 1. 標(biāo)幺值 當(dāng)我們提出某元件的阻抗標(biāo)幺值時(shí)，一定要指明它的基準(zhǔn)容量，否則就沒有意義了。因元件的阻抗標(biāo)幺值是指每相的值，故同步電機(jī)、變壓器和電抗器樣本上給出的標(biāo)幺值，是以他們每相的額定容量為基準(zhǔn)的 在三相電力系統(tǒng)中，電路元件電抗的標(biāo)幺值X*可用下式表示 （1）2*3jjjjjUSXUXIXXX18 已知以額定容量為基準(zhǔn)的

9、電抗標(biāo)幺值，換算到以基準(zhǔn)容量為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值，可用下式計(jì)算 （以額定容量為基準(zhǔn)） （以基準(zhǔn)容量為基準(zhǔn)）上二式可換寫為故rrrUXIX3*jjjUXIX3*rrrIUXX3*jjjIUXX3*jjjrrrIUXIUX33*19 （2） 作近似計(jì)算時(shí)可認(rèn)為 則 （3） 屬于這一類元件有同步電機(jī)、變壓器和電抗器jrjrrjUIIUXX*avjrUUUrjrjSSXX*20 同步電機(jī) 同步電機(jī)在發(fā)生突然短路時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)暫態(tài)過程，短路開始瞬間，滯后的短路電流欲使定子的漏磁通增大，但轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁線圈和阻尼線圈內(nèi)產(chǎn)生的自由電流都阻止漏磁通的增大，此一時(shí)期稱為超瞬變（次暫態(tài)）過程，以后隨著阻尼線圈中自由電流

10、的消失，但勵(lì)磁線圈的時(shí)間常數(shù)較大，自由電流仍然起著作用，這一時(shí)期稱為瞬變（暫態(tài)）過程，當(dāng)上述兩個(gè)線圈都不起作用時(shí)，即進(jìn)入穩(wěn)態(tài) 同步電機(jī)在暫態(tài)過程中電抗的變化為： Xd（超瞬變電抗） Xd （瞬變電抗） Xs (穩(wěn)態(tài)電抗 ） Xd Xd Xs 短路開始時(shí)（零秒時(shí))呈現(xiàn)的是超瞬變電抗，故用Xd 來計(jì)算 I 已知同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值Xd%（百分值與標(biāo)幺值的關(guān)系為X%=100X*)，則按（3）式換算（電抗標(biāo)幺值下腳標(biāo) j 可不寫），得：21rjddSSXX100%* 變壓器 變壓器的阻抗是繞組間的漏抗。制造廠給出的是短路電壓百分值Uk%。短路電壓的定義是當(dāng)變壓器二次側(cè)短路的情況下，二次側(cè)流過額定

11、電流時(shí)，一次側(cè)所施加額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即： Uk% Ur=Ir Z 而阻抗標(biāo)幺值的定義是 該阻抗在流過額定電流所產(chǎn)生的壓降與額定電壓之比，即： 或 對(duì)比上述兩式，得ZT =Uk%，則可按（3）式換算，得： 當(dāng)電阻值允許不計(jì)時(shí)：rjKTSSUZ100%*rjKTSSUX100%*22rrTUZIZ*ZIUZrrT* 電抗器 電抗器的電抗由每相的自感確定，已知電抗器的百分電抗值Xk%，則按（2）式換算，得： 這里為什么不按（3）式而用（2）式來換算，因?yàn)殡娍蛊髟陔娐穬?nèi)起限流作用，需要較準(zhǔn)確地計(jì)算，另外也可能會(huì)用高一級(jí)額定電壓電抗器，例如10kv電抗器用于6kv系統(tǒng)，因此要用額定電壓而不用平均電壓來

12、計(jì)算jjrrKKUIIUXX100%*23 已知元件電抗的有名值，換算到以基準(zhǔn)容量的電抗標(biāo)幺值，可用下式計(jì)算 （4） 屬于這一類元件有架空線路和電纜線路22*33jjjjjjjjUSXUUIXUXIX24 架空和電纜線路 已知線路單位長度的電抗歐姆值，例如每公里的歐姆值，則以此數(shù)乘以實(shí)際公里數(shù)，得出電抗的有名值，然后換算到以基準(zhǔn)容量的電抗標(biāo)幺值，可用（4）式，得： 同樣，電阻標(biāo)幺為：2*jjLUSXX2*jjLUSRR25 已知電力系統(tǒng)短路容量的有名值，換算到以基準(zhǔn)容量的標(biāo)幺值 已知電力系統(tǒng)某點(diǎn)的短路容量 的有名值。 因 將XS有名值換算到以基準(zhǔn)容量的標(biāo)幺值，按（1）式，并將以上XS值代入，得

13、 現(xiàn) 故 sS 233savavkavavkavsSUUIUUIUX2 22*jjsavjjssUSSUUSXXjavUU26 *sjsSSX 基準(zhǔn)電壓相同，從某一基準(zhǔn)容量Sj1下的標(biāo)幺值X*1換算到另一基準(zhǔn)容量Sj下的標(biāo)幺值X*，可按(3)式計(jì)算11*jjSSXX 27 2. 有名值 已知元件以額定容量為基準(zhǔn)的電抗百分值,且該元件在基準(zhǔn)電壓級(jí)內(nèi)，換算到有名值，可用（5）式或（6）式： (5) 或 (6)屬于這類元件有同步電機(jī)、變壓器和電抗器。rrrIUXX3*rrrSUXX2*28 同步電機(jī) 已知同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值，換算有名值可按（6）式rrddSUXX2 100%29 變壓器 已知

14、變壓器的阻抗電壓百分值，換算至有名值，可按（6）式rrkTSUUX2100%30 電抗器 已知電抗器的電抗百分值，換算至有名值可按（5）式31rrkkIUXX3100% 將電壓Uj1下的電抗值X1換算到另一電壓Uj2下的電抗值X2，可按下式212212jjUUXX 32 已知電力系統(tǒng)短路容量的有名值，換算到基準(zhǔn)電壓級(jí)，可按下式以上各元件的標(biāo)幺值和有名值的換算公式均列在62工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版P128表4-2中 2SjsSUX 33電路元件阻抗標(biāo)幺值和有名值的換算公式 序號(hào)元件名稱標(biāo)幺值有名值（ ）1同步電機(jī)（同步發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)）2變壓器當(dāng)電阻值允許忽略不計(jì)時(shí)當(dāng)電阻值允許忽略不計(jì)時(shí)3電抗

15、器4線路5電力系統(tǒng)（已知短路容量 )6基準(zhǔn)電壓相同，從某一基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值換算到另一基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值7將電壓下的電抗值換算到另一電壓下的電抗值SS1 jS1*X*XjS1 jU1X2X2jUrjdrjddSSXSSXX*100%32*10rjTSSPR2*2*TTTRZXrjkTSSuZ100%*rjkTSSuX100%*jjrrkjrrkkUIIUxUSIUxXj100%3100%2*2*2*,jjjjUSRRUSXX*SjSSSX11*jjSSXXrrdrrddSUxSUXX22100%3223210103rTrrTSPUIPR22TTTRZXrrkTSUuZ2100%rrkTSUuX

16、2100%rrkkIUxX3100%2SjSSUX212212jjUUXX34符號(hào)說明同步電機(jī)的額定容量，MVA 變壓器的額定容量，MVA（對(duì)于三繞組變壓器，是指最大容量繞組的額定容量）； 同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗相對(duì)值； 同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值； 變壓器阻抗電壓百分值； 電抗器的電抗百分值； 額定電壓（指線電壓），kV； 額定電流，kA 線路每相電抗值、電阻值， 系統(tǒng)短路容量，MVA 基準(zhǔn)容量，MVA； 基準(zhǔn)電流，kA 變壓器短路損耗，kW 基準(zhǔn)電壓，kV,對(duì)于發(fā)電機(jī)實(shí)際是設(shè)備電壓 (62P128表4-2）rSrTSdx%dx%kurUrIRX、SSjS%kxjIPjU35常用電抗網(wǎng)絡(luò)圖變換

17、公式X12XXnX X12XnXXnXXXX111121+X=X1+X2+Xn 23XX1231X23XX12X31X1X2X332XX1X312312312333123122312231231231121XXXXXXXXXXXXXXXXXX213133113232233212112XXXXXXXXXXXXXXXXXXX12X1SS2xddS12S1XdxX12X3X1SS23Sd1SS23S2X1XX2X312222111XXXXXXXXXXXX212133331312223232111XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2121XXXXX+363738三相三繞組變壓器電抗

18、百分值的等值變換 ( 62P131) 23kU %13kU %12kU %X3%2X1%X1%X%=3UUUkkk132312221132312kkkUUU2%=X%X%=1UUUkkk1213232高壓低壓中壓低壓高壓1中壓39短路電流要計(jì)算的參數(shù)短路沖擊電流（短路全電流最大瞬時(shí)值或短路電流峰值）短路全電流最大有效值（第一周期的短路全電流有效值）或超瞬態(tài)短路電流有效值（起始或0秒時(shí)的周期分量有效值）短路后0.2秒的周期性分量有效值或穩(wěn)態(tài)短路電流有效值（時(shí)間為無窮大時(shí)的周期分量有效值）超瞬態(tài)短路容量穩(wěn)態(tài)短路容量 ( 62P124)pipIIkI2 . 0IkIISkS40無限大電源容量系統(tǒng)（遠(yuǎn)

19、離發(fā)電機(jī)端） 在以電源容量為基準(zhǔn)的短路計(jì)算電抗時(shí)，可視為遠(yuǎn)端短 路，遠(yuǎn)端短路的特點(diǎn)為: 1）在整個(gè)短路過程中電源母線電壓維持不變 2） 短路電流周期分量不衰減 （62P134）3*cx41無限大電源容量的短路電流 短路電流變化曲線如下： (62P124圖4-1） 圖上： 短路沖擊電流 穩(wěn)態(tài)短路電流 短路電流非周期分量 超瞬態(tài)短路電流有效值 0秒時(shí)短路電流非周期分量 因認(rèn)為母線電壓維持不變，故)(2.0IIIIkk或pikIDCIIAipAk22IiDCiI2 2k=2 2I42 無限大電源容量的三相短路電流計(jì)算 （1）用標(biāo)幺值計(jì)算 而 代入前式得： 或 (因Uav=Uj)式中： 短路電流周期分

20、量標(biāo)幺值 短路容量標(biāo)幺值 基準(zhǔn)電流 kA 短路容量 MVA 基準(zhǔn)容量 MVA 電源對(duì)短路點(diǎn)的綜合電抗 標(biāo)幺值 短路電流初始值 kA 如網(wǎng)絡(luò)綜合電阻 時(shí)，則必須用 來取代 cavkXUI3 kI*kS*jIkSjScX*kI 43jjccIUXX3*cjjjcavkXIIUXUI33cjcjkXIXII11cjjjkjkkXSSISISSS*ccXR*31cZ*cX*（2）用有名值計(jì)算 kA 如時(shí)，則應(yīng)計(jì)入 故 kA 式中： 短路點(diǎn)所在級(jí)網(wǎng)絡(luò)平均電壓 kV 短路電路總阻抗 短路電路總電阻 短路電路總電抗 ( 62P134) cavkkXUII3avUcZcRcXccXR31cR2233ccavc

21、avkkXRUZUII44有限電源容量系統(tǒng)（靠近發(fā)電機(jī)端） 在以電源容量為基準(zhǔn)的短路計(jì)算電抗時(shí)，可認(rèn)為該系統(tǒng)為有限電源容量系統(tǒng)，在整個(gè)短路過程中，其特點(diǎn)可認(rèn)為： 1）電源母線電壓要改變 2）短路電流周期分量要衰減 3）電源的內(nèi)阻抗不能忽略不計(jì) ( 62P136)3*cx45有限電源容量的短路電流短路電流變化曲線如下： (62P124) I22 kipAiD Ck22 Iti46 短路電流的變化與發(fā)電機(jī)的電參數(shù)和電壓自動(dòng)裝置的特性有關(guān)，具體工程中一般采用運(yùn)算曲線法計(jì)算短路過程某一時(shí)刻的短路電流周期分量。將電源對(duì)短路點(diǎn)的綜合電抗標(biāo)幺值換算到以電源容量為基準(zhǔn)的計(jì)算電抗值 ，查對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線或查

22、對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線數(shù)字表，得到短路電流周期分量的標(biāo)幺值，用下列公式計(jì)算短路t秒后的周期分量有效值： 式中發(fā)電機(jī)的額定電流各類發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線或運(yùn)算曲線數(shù)字表見有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，例如62工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)第三版P138147。在繪制上述曲線時(shí)，同步發(fā)電機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)如表4-19所示。如實(shí)際發(fā)電機(jī)的時(shí)間常數(shù)T與表4-19相差較大時(shí)，應(yīng)按式4-21，4-22來修正 rjktIII*有限電源容量的短路電流計(jì)算rjIcX47 靠近發(fā)電機(jī)處近端短路的三相短路電流初始值也可用下式計(jì)算： 對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī) kA 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī) kA 式中 Ij 基準(zhǔn)電流 kA E 發(fā)電機(jī)超瞬態(tài) 電動(dòng)勢，工程計(jì)算中可認(rèn)為 E =Ur

23、G kV UrG 發(fā)電機(jī)額定電壓 kV UrG=1.05Un Un 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓 kV Xd 發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)電抗 Xw 發(fā)電機(jī)出口至短路點(diǎn)間的短路電路電抗 X*d X*w 以發(fā)電機(jī)額定總?cè)萘繛榛鶞?zhǔn)的Xd 和Xw的標(biāo)幺值 K 考慮到水輪發(fā)電機(jī)的超瞬態(tài)電抗Xd 值比較大而引入的計(jì)算系 數(shù)，見62P137表4-14 （62P137) 有限電源容量的短路電流計(jì)算48X)(3wdkXXKEI)(3wdkXXEIXwdjXXI wdjXXKI 兩相不接地短路電流計(jì)算兩相短路電流初始值為： 對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī) 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī) 對(duì)比上頁，得： 即兩相短路電流為三相短路電流的0.866倍，因 ip、Ip 均正比于Ik

24、故也為0.866倍 兩相短路電流的穩(wěn)態(tài)值視短路點(diǎn)與電源距離的遠(yuǎn)近而定，在發(fā)電機(jī)出口處短路時(shí)，兩相短路電流為三相短路電流的1.5倍； 在X*c3時(shí)，兩相短路電流與三相短路電流之比可考慮為0.866倍 一般估算為：X*c 0.6 Ik2 Ik3 X*c = 0.6 Ik2 = Ik3 X*c Ik3 X*c為以電源容量為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值 62工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版P15249)(2wdkXXEIX)(2wdkXXKEIX3223kkII單相接地電容電流計(jì)算 （1）用公式計(jì)算 式中 C 導(dǎo)線對(duì)地電容 F/km I0 每相電容電流 A UN 額定線電壓 V Xc 容抗 Ic 單相接地電容電流 A

25、 舉例：計(jì)算10kV芯線截面為185mm2電纜的單相接地電容電流，已知對(duì)地電容 為0.30F/km -6 = 1.63 A /km （2） 電（2）電容電流IC的估算架空線路 IC=(2.73.3)LUN10-3 A 式中 L架空線路長度 km UN額定線電壓 kV 2.7系數(shù)，用于無架空地線 3.3系數(shù)，用于有架空地線 同桿雙回線的電容電流為單回路的1.31.6倍. 接地電容電流也可作簡化估算 電纜線路IC=0.1UnL，即Ic= 架空線路Ic= (3)變電所增加的接地電容電流見62P153表4-20 50cNXUI30cXc1cUXUXUIINcNcNoc33333103 . 031410

26、00033cUINc350LUn10LUn在無載電路內(nèi)某相電壓過零的瞬間突然發(fā)生三相短路，由于電流不能突變（Lenz定律）產(chǎn)生一短路電流的非周期分量，于是在起始的半周內(nèi)，即0.01秒，出現(xiàn)短路沖擊電流ip，波形見下圖 三相短路沖擊電流和全電流最大有效值itIDCp2TkIA51其中沖擊系數(shù)(1)短路沖擊電流ffTkkTkpeIIAeIi01.001.0222kpkTIKIef01.0221fTpeK01.01pi(2)第一周期全電流有效值pI22(（直流值）交流有效值）pI101.0pTKef22212pkkpKIIIkpIK2121由于故52式中： 為短路電流非周期分量時(shí)間常數(shù)，如電路只有電

27、抗，則如電路只有電阻，則故工程計(jì)算中， 的取值為1.當(dāng)短路發(fā)生在單機(jī)容量為12000kW及以上的發(fā)電機(jī)端時(shí)，取2.短路點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電廠，短路電路的總電阻較小，總電抗較大，即3.在電阻較大的電路中，即 短路電流非周期分量衰減較快， 則 (62P149五節(jié)）fTRXRXTf3142,pfKT1,0pfKT12pKpppIiK，,kpkppIIIiK62.1,69.2,9 .1，時(shí)，或s05.0, 331fTRXXR時(shí)，或331RXXRkpkpp1.09I,I84.1i3 .1，IKkpkppIiIIK55.2,51.1, 8 .153元件短路功率法元件短路功率法中各元件的阻抗或?qū)Ъ{，直接用元件的短路功

28、率來表示，它是假設(shè)元件的進(jìn)線端連接在一個(gè)端電壓為Up的無限大容量系統(tǒng)，在出線端三相短路時(shí)流經(jīng)該元件的視在功率，即為元件的短路功率。對(duì)于同步電機(jī)來說，是指該電機(jī)運(yùn)行在Ed“=Up時(shí)，其端頭三相短路時(shí)的短路功 率 6kv及以上的網(wǎng)絡(luò)可忽略電阻，故元件短路功率為： 同步電機(jī) MVA 電抗器 MVA 變壓器 MVA 線路 MVA 式中 Sd-元件的短路功率 MVA Se -元件的額定容量 MVA Ie -元件的額定電流 kA Up-元件所接網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的平均線電壓 kV Ue-元件的額定電壓 kV -同步電機(jī)的超瞬態(tài)電抗百分值 Xk%-電抗器的電抗百分值 Uk%-變壓器阻抗電壓百分值 X-線路每相電抗值 5

29、4%100 dedXSS %100kedUSS XUSpd2%dXekpedUXUIS%31002元件短路功率法 因 ， 而 ， 代入得： 故短路功率與元件的導(dǎo)納（Y)成正比，元件短路功率的串聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)納的串聯(lián)，亦即相當(dāng)于阻抗的并聯(lián)，短路功率的并聯(lián)相當(dāng)于阻抗的串聯(lián)，故： 串聯(lián)化簡 并聯(lián)化簡 62P135表4-13就是用串聯(lián)化簡公式計(jì)算的 (63上冊(cè)P217)55 2121SdSdSdSdSd21SdSdSdSd1Sd2SdSd1Sd2SddjdIUS3ZUIjd3YUZUZUUSjjjjd2233同步電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響 同步 電動(dòng)機(jī)提供的短路電流與同步發(fā)電機(jī)一樣但按有限電源容量考慮。同步電

30、動(dòng)機(jī)在短路過程任一時(shí)刻，所給出的短路電流周期分量可利用運(yùn)算曲線計(jì)算,見62P150六節(jié) 56異步電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響 在靠近短路點(diǎn)處接有高壓異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，要將它們作為附加電源來考慮。但他們提供的短路電流衰減很快，在t0.01秒時(shí)即可忽略不計(jì)，故只在計(jì)算沖擊電流和短路最大有效值時(shí)才考慮。在下列情況下，可不考慮其助增影響。 （1）異步電動(dòng)機(jī)與短路點(diǎn)的連接已相隔一個(gè)變壓器； （2）由異步電動(dòng)機(jī)送出到短路點(diǎn)的短路電流所經(jīng)過的元件（如具有一定阻抗的線路、變壓器等）與由系統(tǒng)送至短路點(diǎn)的短路電流是經(jīng)過同一元件時(shí) （63P219第4.5.2節(jié)）57異步電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響 異步電動(dòng)機(jī)提供的反饋電流

31、計(jì)算見62工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版P151公式（4-26)、(4-27)、(4-28)、(4-29)、(4-30)，其中短路電流峰值系數(shù)，一般取1.4 1.7,正確數(shù)據(jù)可查P151圖4-15。58低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計(jì)算條件高壓網(wǎng)絡(luò)短路電流計(jì)算條件同樣適用于低壓網(wǎng)絡(luò)外，尚有以下特點(diǎn)： 配電變壓器的電源按無限大系統(tǒng)容量考慮 要計(jì)入各元件的電阻并采用有名值計(jì)算，但短路點(diǎn)的電弧電阻、導(dǎo)線連接點(diǎn)、開關(guān)設(shè)備和電器的接觸電阻可忽略不計(jì) 電路電阻較大，短路電流直流分量衰減較快，一般可不考慮，只有在離配電變壓器低壓側(cè)很近處，如20m以內(nèi)大截面線路上或低壓配電屏內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)才考慮 配電線路電阻的計(jì)算溫度，在計(jì)

32、算三相最大電流時(shí)，導(dǎo)體計(jì)算溫度取20；在計(jì)算單相短路時(shí)，取20時(shí)的1.5倍 計(jì)算380/220V網(wǎng)絡(luò)三相短路電流時(shí)，計(jì)算電壓取電壓系數(shù)C為1.05，計(jì)算單相接地故障電流時(shí)，C取1.0 （62P162)ncu59低壓網(wǎng)絡(luò)三相短路電流計(jì)算1)三相起始短路電流周期分量有效值式中短路電路總阻抗，總電阻，總電抗 其中包括高壓系統(tǒng)、變壓器、低壓母線和配電線路的電阻和電抗，分別以 來表示。這些數(shù)據(jù)可以從62工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版P154159中查得 (62P162)kAXRZcuIkkkn,230322kkkXRZ、LLmmTTSSXRXRXRXR、m60低壓網(wǎng)絡(luò)三相短路電流計(jì)算2)三相短路沖擊電流和

33、全電流有效值 計(jì)算同高壓系統(tǒng)，但沖擊系數(shù)要按電路中的值計(jì)算或查曲線。3)異步電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的助增僅當(dāng)短路點(diǎn)附近所接電動(dòng)機(jī)額定電流之和大于短路電流的1%( )時(shí)，才予以考慮。計(jì)算同高壓系統(tǒng)，但電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)可取67,短路電流沖擊系數(shù)取1.34)兩相短路電流與三相短路電流之比仍可考慮為5)只要 ,變壓器低壓側(cè)短路時(shí)的短路電流交流分量不衰減 (62P163)kkXR 、01. 0IIrM2322222SSTTXRXR61低壓網(wǎng)絡(luò)單相短路電流計(jì)算TN接地系統(tǒng)的單相短路電流式中為短路電路的總相保阻抗，總相保電阻，總相保電抗(), 其中包括高壓系統(tǒng)、變壓器、低壓母線和配電線路的相保電阻和相保阻抗

34、,分別以 來表示，這些數(shù)據(jù)可以從62工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版P154-159中查得 (62P163)kAXRZcuIPPPnk,2203221PPPXRZ、mLLmmTTSSPPPPPPPPXRXRXRXR、62低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算高壓系統(tǒng)阻抗1)相阻抗如不知其 和 的確切數(shù)據(jù)，可認(rèn)為：式中 變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量 MVA 歸算到變壓器低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗，電阻和電抗 (62P154) mSScuZSSnS3216010 SRSXSSXR1 . 0SSZX995. 0SSSSSXRZ、m63低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算2)相保阻抗 無論D,yn11或Y,yn0接線的變壓器，低壓側(cè)發(fā)生單相短路

35、，零序電流均不能在三相三線制且中性點(diǎn)又不接地的高壓系統(tǒng)中流過，高壓側(cè)對(duì)于零序電流相當(dāng)于開路，可視若無此零序阻抗，又由于短路點(diǎn)離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)，可認(rèn)為所有元件的負(fù)序阻抗等于正序阻抗，故高壓系統(tǒng)的相保電阻及相保電抗可按下式計(jì)算 mRRRRRSSSSPS,3231021 mXXXXXSSSSPS,323102164低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算 式中 系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序電阻 系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序電抗 (62P154) SSSXXX021、 SSSRRR021、mm65低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算 配電變壓器阻抗1)相阻抗式中 變壓器低壓側(cè)額定線電壓 kV 變壓器短路損耗 kW 變壓器額定容量 kVA 變壓器阻抗

36、電壓百分值 (62P128表4-2）mSuuZrrkT,10100%32mSPuRrrT,10622mRZXTTT,22rUPrS%ku66低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算2) 相保阻抗式中系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序電阻 系統(tǒng)的正序、負(fù)序和零序電抗 mRRRRTTTPT,31021 mXXXXTTTPT,31021 TTTRRR021、m TTTXXX021、m67低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算低壓矩形母線1)相電阻式中 集膚效應(yīng)系數(shù)，見電力設(shè)計(jì)手冊(cè)，例如62工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版P539表9-61。 鄰近效應(yīng)系數(shù)，取1.03 20時(shí)的電阻率，銅母線取0.0172 鋁母線取0.0282 L 母線長度 m A 母線截面 mm2mALKKRlfjfm,10320jfKlfK20mmm2mmm268低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算若取，L=1m則每米長度的交流電阻為 對(duì)于相母線 對(duì)于保護(hù)母線 式中 相母線截面 mm2 保護(hù)母線截面 mm2mmAKRjfm,1003. 1320mmAKRjfm,1003. 1320mmAKRPjfm,1003. 1320APA69低壓網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗計(jì)算2) 相保電阻因 式中 相母線正序電阻 相母線負(fù)序電阻 相母線零序電阻 保護(hù)母線零序電阻 mPmmmPmRRRRR00