DLT 5163-2002 水电工程三相交流系统短路电流计算导则(1)

DL/ T 51 6 3一 2 0 0 2 前言 电力系统短路电流计算是发电厂、变电所设计的重要内容之 一。正确的短路电流计算对于工程设计的安全和经济合理性有十 分重要的意义。 国家标准G B / T 1 5 5 4 4 -1 9 9 5 三相交流系统短路电流计算 ( 以下简称 G B / r 1 5 5 4 4 )等效采用 I E C 9 0 9 1 9 8 8 三相交流系统 短路电流计算 ，但在 “ 适用范围”一节中规定:“ 本标准主要作 为进出口 设备及对外工程投标使用， 在国内 工程计算中 逐步推广 采用。 ” 事实上， G B / I 1 5 5 4 4 采用的等值电压源计算法与 我国目 前 普遍采用的运算曲线法有相当大的差别。前者采用衰减系数的概 念计算短路电流，且规定衰减系数仅与初始短路电流的标么值有 关 ，对于汽轮发电机和水轮发电机、不同励磁方式的发电机均未 作区别。经分析，G B / T 1 5 5 4 4中规定的衰减系数与我国发电机 组的实际情况不尽相符，用于汽轮发电机偏小，用于水轮发电机 则 偏大。由于“ B / I 1 5 5 4 4 是等效采用I E C 标准， 不便于对其中 的曲线进行修改。但若将这一曲线用于我国的工程计算则不十分 恰当，正因为如此，G B / T 1 5 5 4 4对其适用范围作 了如上的说 明。 我国目前采用的运算曲线也有不足之处。这些曲线是按照配 备直流励磁机的发电机做出的， 而自2 0 世纪8 0 年代以 来， 我国 投产的大中型水轮发电机组绝大多数为自并励机组，这类机组的 短路电流与以往的电机励磁机组有明显的区别。本标准列出了自 并励水轮发电机的运算曲线，以便设计人员使用。 此外，由西安交通大学和北京勘测设计研究院联合开发、采 用暂态解析法的短路电流计算软件包已于 1 9 9 3年通过由水电规 DL / T 51 6 3一 2 0 0 2 划设计总院组织的专家鉴定，在需要精确计算时，可以采用暂态 解析法进行计算。本标准介绍了暂态解析法的使用方法。 本标准按暂态解析法和运算曲线法编写，推荐采用暂态解析 法。 本标准有一个算例作为标准的附录，为了便于比较，算例的 接线与 水电站机电 设计手册电气一次 ( 水利电力出版社， 1 9 8 2 年1 1 月第一版)中 所举的 算例大致相同。 本标准为推荐性标准。 本标准由国家电力公司水电规划设计标准化技术委员会提出 并归口。 本标准的起草单位是国家电力公司北京勘测设计研究院、西 安交通大学。 本标准的主要起草人:姜树德、肖惕、梁见诚。 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 范围 本标准规定了水电工程三相交流系统的短路电流计算方法 本标准适用于水力发电厂和变电所的三相交流系统的短路电 流计算，其他型式的发电厂可参照执行。 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日 期的引用文件， 其随后所有的修改单 ( 不包括勘误的内 容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协 议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日 期的 引用文件，其最新版本适用于本标准。 G B 1 4 2 8 5 -1 9 9 3 继电保护和安全自 动装置技术规程 G B / T 1 5 5 4 4 -1 9 9 5 三相交流系统短路电流 计算 G B 5 0 2 1 7 -1 9 9 4 电力工程电 缆设计规范 DL/-r 5 5 9 -1 9 9 4 ( 2 2 0 -5 0 0 ) k V电网 继电保护装置运行 整定规程 D l _ / f 5 8 4 -1 9 9 5 ( 3 -1 1 0 ) k V电网继电保护装置运行整 定规程 D L / r 6 1 5 -1 9 9 7 交流高 压断路器参数选 用导则 D L / T 6 2 1 -1 9 9 7 交流电 气装置的 接地 D L / r 6 8 4 -1 9 9 9 大型发电机变压器继电保护整定计算导 则 S L 2 6 -1 9 9 2 水利水电工 程技术术语标准 S D G J 1 4 -1 9 8 6 导体和电 器选择设计 技术规定 I E C 9 0 9 -1 9 8 8 三相交流系统短路电流计算 ( S h o r t - c ir c u i t c u r r e n t c a l c u la t io n i n t h r e e - p h a s e a . c . s y s t e m s ) D L/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 3 总则 3 . 0 . 1 本标准规定了水电工程三相交流系统短路电流计算的一 般原则、步骤和方法。 3 . 0 . 2 本 标准推荐采用暂态解析法和运算曲线法计算短路电 流，优先采用暂态解析法。 3 . 0 . 3 计算短路电流时 应按发电厂或变电 所 ( 远景规划容量除 外)全部建成投产后 5 -1 0 年的电力系统发展规划和设备参数进 行，特大工程根据具体情况确定。 3 . 0 . 4 采 用暂态 解析法 计算短 路电流的 基本假设条 件如下: 1 电力系统在正常工作时三相对称; 2 电力系统的所有电机均为理想电机，不计其参数的非线 性; 3 电力系统中各元件的阻抗值不随电流大小的变化而变化， 元件参数均取其额定值，不计误差; 4 短路发生在短路电流为最大值的瞬间; 5 除计算接地短路电流外，不计变压器的励磁阻抗; 6 不计短路点阻抗，即假定短路为金属性的 3 . 0 . 5采用运算曲线法计算短路电流时，除采用3 . 0 . 4的全部 假设条件外，还需补充以下假设条件: 1 电力系统中所有电源的电动势相位均相同; 2 电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行; 3 除计算短路电流的非周期分量衰减时间常数和计算低压 网络的短路电流外，不计各元件的电阻; 4不计输电线路的由容 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 4 术语和主要符号 4. 1 术语 下列术语适用于本标准: 4. 1 . 1 短路s h o r t c i r c u i t 电路中正常情况下电压不同的两点或多点间经低电阻或低电 抗意外或有意的连接。 4 . 1 . 2 短路电流s h o r t - c ir c u i t c u r r e n t 电路中由于故障或不正确连接造成短路时产生的电流。 4 . 1 . 3 对称短路电流 ( 周期分量)s y m m e t r i c a l s h o r t - c ir c u i t c u r r e n t ( p e r i o d ic a l c o m p o n e n t ) 不计非周期分量时的短路电流交流对称分量有效值。 4 . 1 . 4 初始对称短路 电流 I 0 k i n i t ia l s y m m e t r i c a l s h o rt - c ir c u i t c u r r e n t I k 短路发生瞬间的短路电流交流对称分量有效值。 4 . 1 . 5 初始对称短路视在功率 S k in i t ia l s y m m e t r i c a l s h o rt - c ir c u i t p o w e r S k 初始对称短路电流 厂 k 与系统标称电压 u 。 及系数招的乘 积。 4 . 1 . 6 短 路电流直流分量 ( 非周期分量)i D C D . C . c o m p o n e n t o f s h o r t - c ir c u i t c u r r e n t ( a p e r i o d i c a l c o m p o n e n t ) i - D L/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 短路电 流上下包络线间的平均值，该值从其初始值衰减到 零。 4. 1 . 7 短 路电 流 峰 值 。p e a k s h o rt - c i r c u i t c u r r e n t i p 短路电流可能出现的最大瞬时值。 4 . 1 . 8 短路电流全电流 I k - t o t a l s h o rt - c i r c u i t c u r r e n t I k r. 计及周期分量和非周期分量的短路电流总有效值，通常指其 最大值。 4 . 1. 9 时间为t 时的短路电流I k , s h o r t - c ir c u i t c u r r e n t a t t im e t 1 k 短路持续至 ts 时的短路电流周期分量有效值。 4 . 1 . 1 0 等效电路 e q u iv a le n t e le c t r i c a l c i r c u i t 用理想元件组成的网络来描述电路性能的模型。 4 . 1 . 1 1 系统标称电压 U n o m i n a l s y s t e m v o l t a g e 标识一个电力系统并确定其某些运行特性的线电压有效值。 我国电力系统的标称 电压为 0 . 3 8 k V , 3 k V , 6 k V , I O k V , 3 5 k V, 1 1 0 k V, 2 2 0 k V, 3 3 0 k v、5 0 0 k V o 4 . 1 . 1 2 基准 值 b a s e v a l u e 为 统一全系 统相 对值的基准而选定的符合电路基本关系、和 实际值 同单位的有名值， 通常取基准容量为 l 0 0 M V A或 1 0 0 0 MV A ， 基准电压为系统平均电压。 4. 1 . 1 3 系 统基准电 压 b a s e s y s t e m v o l t a g e 用运算曲 线法计算短路电 流时， 取系统 平均电压， 即 线路始 端电压和末端电压的平均值，作为系统基准电压，其值为标称电 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 压的1 . 0 5 倍。基准 电压 的值为 0 . 4 k V , 3 . 1 5 k V , 6 . 3 k V , 1 0 . 5 k V, 1 3. 8 k V, 1 5. 7 5 k V, 1 8 k V, 3 7 k V, 1 1 5 k V, DO W , 3 4 5 k V , 5 2 5 k V ， 其中1 3 . 8 k V , 1 5 . 7 5 k V , 1 8 k V为常用的发电 机额定电压。 4 . 1 . 1 4 标么 值 p e r - u n i t v a lu e 电气量 ( 如阻抗、导纳、电流、电压与功率等)的相对值， 即电气量的实际值与同单位基准值之比 。 4 . 1 . 1 5 系 统 的 正 序 电 抗二 ( ， )p o s i t iv e - s e q u e n c e r e a c t a n c e o f a s y s t e m x ( U 从短路点看的正序系统电抗。 4. 1 . 1 6 系统的负序电抗x (2 ) n e g a t i v e - s e q u e n c e r e a c t a n c e o f a s y s t e m x (2 ) 4. 1 从短路点看的负序系统电抗。 1 7 系统的零序电抗 二 ( 。 ) z e r o - s e q u e n c e r e a c t a n c e o f a s y s t e m x( 铆 从短路点看的 零序系 统电 抗。 4. 1 . 1 8 电 气设备的正序电抗 x p ) e l e c t r ic e q u i p me n t x( j ) 由平衡的正序电压系统供电时， 备相应相的短路电流之比。 4 . 1 . 1 9 电气设备的负序电抗 x ( 2 ) e l e c t r i c e q u i p me n t x ( 2 ) 由平衡的负序电压系统供电时， p o s it i v e - s e q u e n c e r e a c t a n c e o f 相线对中性点电压与电气设 n e g a t i v e - s e q u e n c e r e a c t a n c e o f 相线对中性点电压与电气设 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 备相应相的短路电流之比。 4. 1 . 2 0 电 气设备的零序电 抗x ( 0 ) z e r o- s e q u e n c e r e a c t a n c e o f e l e c t r ic e q uip me n t x( O ) 由交流系统供电时，将三条相线并联用于电流输人，第四条 线或大地用作回线，电气设备的相线对地电压与相短路电流之 t 匕 4. 1 . 2 1 计算电 抗x ,. t c a l c u la t io n r e a c t a n c e x ,.A 经网络化简得到的电源至短路点的电抗 ，通常归算到以电源 额定容量为基准的标么值。 4. 1 . 2 2 极限频 率法 e x t r e m e fr e q u e n c y m e t h o d 计算短路电流非周期分量衰减时间常数的一种近似方法。具 体做法是:首先假设电源频率为零，从而使网络中所有元件的电 抗值为零，网络仅由电阻构成，对网络进行化简，求得电源至短 路点的电阻。再假设电源频率为无穷大，从而使网络中所有元件 的电阻皆可忽略，网络仅由电抗构成，对网络进行化简，求得电 源至短路点的电抗。根据此电阻与电抗求得网络的非周期分量衰 减时间常数。只有当各支路的 X / R 比较接近时方可使用此法。 4 . 2 主要符号、下角标和上角标 4 . 2 . 1 B r . 主要符号 线路每千米容纳 ( S ) ; 并联容性补偿装置周期分量助增校正系数; 并联容性补偿装置峰值电流助增校正系数; 并联容性补偿装置热效应助增校正系 数; 交流电流有效值一般符号; 几几九1 DL / T 51 6 3一2 0 0 2 厂 k 初始对称短路电流; I “ k C 计及并联容性补偿装置影响的 短路电 流周期分量; I k t m 短路电流全电流; I k ,短路持续至 L s 时的 短路电流有效值; I k I 异步电动机的反馈电流; D C短 路 电 流 非 周 期 分 量; 2 。峰 值 短 路电 流; I P C计 及 并 联 容 性 补 偿 装 置 影响 的 峰 值电 流 ; A K 。励磁顶值校正系 数; K M 异步电动机反馈电流衰减系数; K 。峰 值 电 流 系 数; K 。同 步 电 机 励 磁 顶 值 电 压 倍 数; m I k t 与短路电 流正序分量的比 值; Q补偿装置容量; Q k 短路电 流的 热效应; Q k 计及 并联容性补偿装置影响的短路电流热效应; 电阻标么值的一般符号 ( 在不会引起歧义时，下角标 的星号通常省略) ; R电阻有名值的一般符号; R L 线路每千米电 阻 ( n ) ; T k ,异步电动机 反馈电流衰减时间常数; T ， 同 步电 机定子短路时间常数，电力系统短路电流直流 分量衰减时间常数; 丁 。 非 周 期 分 量 热 效 应等 效时 间 ; T, 同步电机直轴超瞬态开路时间常 数; T , j. 同步电机直轴瞬态开路时间 常数; T。 同步电机交轴超瞬态开路时间常 数; DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 z 短路持续时间; t 电机参数与标准参数不同时，经修正的等效短路持续时 间 ( t 0 . 0 6 s ) ; t 电 机参数与标准 参数不同时， 经修正的等效短路持续时 间 ( t 毛0 . 0 6 s ) ; U 。系统标称电压; x 与 同步电机直轴超瞬态电抗; x l d 同步电机直轴瞬态电抗; x d 同 步电 机直 轴同步电 抗; x 。同 步 电 机 交 轴 超 瞬 态 电 抗; 二 。 同 步电 机交轴同 步电 抗; X 1 . 1计算电 抗; x , 二外接电 抗; x ( i )系统或电 气设备的 正序电 抗; 二 ( 2 )系统或电 气设备的 负序电 抗; 二 (c u )系统或电 气设备的 零序电 抗; x 计算不平衡短路时的附 加电 抗; X 电抗有名值的一 般符号; X ,_线路每千米电抗 ( W. ; 二二 电抗标么值的一般符号 ( 在不会引起歧义时，下角标 的星号通常省略) 。 4 . 2 . 2 下角标 b s 基准值; B 标准参数; C 电容; k 短路; k l 单相短路; k 2 两相短路; DL / T 51 6 3一2 0 0 2 k 2 E 两相接地短路; k 3 三相短路; M电动机; n 标称值; r 额定值; ( 1 ) 正序; ( 2 )负序; ( 0 ) 零序; 标么值。 4 . 2 . 3 上角标 ” 初始值。 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 5 短路电流计算的项目 5. 1 选择 导体 和电气设备时短路电流计算的项 目 5 . 1 . 1 校 验导 体 和电气设备的动、 热稳定时， 应计算 正常 接线方式 下的最大短路电流。出侧 录大 w 各 电流的t 路h 式按图5 . 1 . 1 确定。 例如:x (2 ) / X ( 1 ) 0 0 . 5 ， 二 ( 2 ) / x ( 0 ) = 0 . 6 5 . 从图5 . 1 . 1 可以查到， 单相短路时， 短路电流为最大。 图5 . 1 . 1 最大短路电流的短路方式 5 . 1 . 2校验导体和电气设备的动稳定时， 应计算短路电流峰值。 5 . 1 . 3校验导体和电气设备的热稳定时，应计算短路电流周期 分量有效值和非周期分量。采用运算曲线法时，应计算周期分量 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 O s , 争和 ， 的 值 5 . 1 . 4 校验断路器的开断能力时，应分别计算分闸瞬间的短路 电流周期分量和非周期分量。 5 . 1 . 5 校验断路器的关合能力时，应计算短路电流峰值。 5 . 1 . 6 校验非限流 熔断 器的开断能力时， 应计算短路电流全电 流的最大有效值。 校验限流熔断器的开断能力时，应计算短路电流的周期分量 初始值。 5 . 2 设计接地装置时短路电流计算的项 目 设计中 性点直接接地系 统的 接地装置时， 应按图5 . 1 . 1 确定 导致短路电流最大的接地短路方式，然后计算流经接地装置的最 大人地短路电流。此外还应计算在这种情况下流经主变压器中性 点的初始短路电流。 5 . 3 设计继电保护时短路电流计算的项目 5 . 3 . 1 对于利用短路电流原理的继电保护装置，在计算动作值 时， 应计算最大运行方式下的 最大短路电流， 详见表5 . 3 . 1 0 532 对于利用短路电 流原理的继电保护装置， 在校验灵敏度 时，应计算最小运行方式下的最小短路电流，详见表5 . 3 . 1 0 表 5 . 3 . 1 继电保护整定时应计算的短路电流 DL/ T 5 1 6 3一2 0 0 2 表 5 . 3 . 1 续) 黔fP 保 护类别 短 路电流 计算项 f3 一 算动 作 值时 校 验灵敏 度时 变压 器 纵差 保 护 范围 外二 相 短 路 时初 始短 路 电流 最 大值 单侧 电源供 电，保 护范 围 内初 始 短路 电流最小 值 ( 两相 短路 或 单 相短路 ) 电 流速断 二 次侧 三 相短 路 时 初始 短路 电流最 大值 一次侧 两相短 路时 短路 电 流最 小 值 过流 后备保护区末端两相短路时短 路 电流 最小值 负 序过流 后备保 护区末 端不 平衡 短路 时 短 路 电流负序 分量最小 值 零 序电流 后备保 护区末 端接 地短 路 时短 路 电流零 序分量 最小值 零 序差动 保 护 范围 外接 地 短 路 时流 经变 压器 的 短 路 电流零 序 分量 最 大 值 保 护 范围 外三 相 短 路 时流 经变 压器 的 短 路 电流最 大值 内部接 地短路 时 ，流经 变 压器 的短路 电流零序 分量最 小值 母线 不 止产 夕乙 全 差 动 保 护 电 流速 断 无 源 支 路 电 抗 器 ( 或变压器)后三相 短路 时初 始 短路 电 流 最 大值 母线 两相短路 时短 路 电流最 小 值 以 洲 ) 黑 母 线两 相短路初 始短路 电流 最小值( 用 此值 和灵 敏系 数反 推动作 值 ) p 归 过 电流 无源 支路 电 抗 器 ( 或 变压 器 ) 末 端两相 短路 时短路 电流最 小值 完 全差动 保 护 范围 外三 相 短 路时 初始 短 路 电流最 大值 母线两 相短路 时短 路电 流最 小 值 电动 机 纵差 机端两 相短路 时短 路 电流最 小 值电 流速断 铆 斧 到 医电 A 短延时 电 流速断 端部 两相短路 时短 路 电流最 小 值止个rT 云 表 置 】 ) L /T51 6 3一 2 0 0 2 表 531( 续) 黔馨 保护类 别 短路 电流 日 算 项 口 计 算 动 作 值 时 es 匡 一校 验 灵 敏 度 时 溉鬓 纵差 一一 端 部两相 短路 时短路 电 流最 小 值 电流速 断 一 灰 籣 三_ 线路 一 霞 l 工 段 无时 限速断 线路 末 端三 相 短路 时初始 短 路 电流 最 大 值 11 段 有时 限速断 线路末端两相短路时短路电流 最 小值 m 段 过流 l l 卜 ， 线路末 端两相 短路 时短 路 电流 最 小值 ( 近后备 ) 相邻线 路未端 两相 短路 时短 路 电流最小 值 ( 远 后备 ) 各种纵 联保护 保 护 范 围 外 相 知 路时 初始 短路 电流最 大值 保护范 围内两 相短 路时 短路 电 流 最小值 一 平 行 线 路横差 两侧保 护灵敏 系数 相 同的位 置 发 生短路 时流经 两 回线路 的 短路 电流最 小差值 一 回 线 路末 端短 路 ，民短 路点 附近的 断路器 已断 开时流 经 两 回 线 路 的短路 电流最小差 值 】 ) L /T5 1 6 3一 2 0 0 2 6 短路点与短路时间的选定 6 . 1 短路点的选定 61 . 1 用短路电 流校验导体或电 气设备的动稳定和热稳定时， 短路点应按下列原则选定: 1 对于不带电抗器的回路，短路点应选在正常接线方式时 短路电流为最大的地点; 2 对于带电抗器的 ( 6 一10)k v出线和厂用分支线回路， 除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管应选择在电抗 器之前外，其余导体和电器宜选择在电抗器之后。 6 . 12 用短路电流校验电缆热稳定时，短路点应选在通过电缆 回路最大短路电流可能发生处。 613 用短路电流检验开断设备的开断能力时， 短路点应选在 使流经设备的短路电流最大的短路点。 6. 1 . 4设计继电侯护时短 路点应柠先 5 _ 飞_ 1 洗取 _ 6 . 2 短路时间的确定 621 校验断路器的额定短路开断电流时， 宜采用主 保护动作 时间与断路器的分闸时间之和。 6 . 2 . 2 校验导体和电气设备的热稳定时， 应遵守下列规定: 1 裸导体:宜采用主保护动作时间与断路器的分闸时间之 和。 如主 保护 有死区， 则采用能对该死区起作用的后备保护动 作 时间，并采用相应处的短路电流。 2 电动机馈线电缆:宜采用主保护动作时间与断路器的分 闸时间之和。 3 其他电缆: 宜采用后备保护动作时间与断路器分闸时间 之和 DL / T 5 1 6 3一 2 0 0 2 4 高压开关设备:额定 电压在 HO W 及 以下为 4 s ，在 2 2 0 k V及以上为 2 s . 6 .2 ; 其他电气设备:根据各设备的国家标准和行业标准确定。 继电保护整定计算时，应根据不同的保护类别计算初始 短路电流或稳态短路电流 DL / T 51 6 3一 2 0 0 2 7 短路电流计算的暂态解析法 7 . 1 暂 态 解 析 法 7 . 1 . 1 暂态解析法是一种短路电流计算机辅助计算方法。利用 暂态解析法计算短路电流时，应先按 7 . 2的规定制定等效电路， 并按 7 . 2的要求准备各支路和节点的参数 ， 但不需要按同一基准 容量 ( 例如1 0 0 M V A或1 0 0 0 M V A ) 计算等效电 路各支路的阻抗 标么值。 7 . 1 . 2暂态解析法的算例参见附录 A o 7 . 2 等 效 电 路 7 . 2 . 1 等效电路应根据系统可能出 现最大或最小短路电流的正 常运行接线分别制定。 7 . 2 . 2 等效电路由节点和支路组成，电 机的阻抗不作为支路出 现。节点和支路应分别连续编号。 7 . 2 . 3 计算三相短路电流应做出正序网 络等效电路， 计算不平 衡接地短路电流还应做出零序网络的等效电路。 7 . 2 . 4节点分为以下几种: 1 电源节点 ( 包括等值系统、发电机、同步电动机和同步 调相机以及电压为6 k V的异步电动机) ; 2 负荷节点; 3 并联补偿节点 ( 指连接感性补偿装置的节点，容性补偿 装置不计) ; 4 中间节点 ( 包括连接节点和末端节点) 。 7 . 2 . 5支路分为以下两种: 1 线路 ( 包括输电线路、电缆和串联电抗器) ; 2变压器。 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 7 . 2 . 6电源节点应准备以下参数:P ( 电源向节点输人的有功 功率， 单位 M W) , c o s h( 功率因数)和 U ( 节点电压的标么 值) 。此外，不同的电源节点还应准备以下参数: 1 等值系统:s ( 系统的短路容量，单位为 MV A ) ; 2 发电机、调相机和同步电动机:s ( 额定容量，单位为 M V A ) 、 二 ” d 、 二 d , x d , x y , x 4 ( 阻 抗均 为以电 机 额定 容 量为 基 准的 标么 值) 、 c o s h , T e , rd , , T r d o , r ( 时间 常 数 单位 为s ) , K , ( 励 磁 顶 值 电 压 倍 数) 、 T , ( 励 磁 系 统 时 间 常 数， 单 位 为s ) 3 异步电动机:s ( 额定容量，单位为MV A) , x 0( 电动 机的超瞬态电抗，取起动电流倍数的倒数) 、x ( 电动机的稳态 电抗，取空载电流倍数的 倒数) 、c o W, T a ,丫。( 相当于同步 电机的T 0 , ,所 有时间常数单 位为8 ) , 7 . 2 . 7 负荷节点应准备以 下参数: P , c o s cp 和U ( 含义与电 源节点相同， 但P应为 负值) 。 7 . 2 . 8 并联补偿节点应准备以 下参数: Q ( 补偿装置的容量标么值， 对于感性补偿装置，此值为 正， 单位为M v a r ; 对于 容性补偿装置， 略去不计， 利用8 . 6 的 方法对计算结果予以校正)和 U ( 标么值) 。 7 . 2 . 9 线路支路应准备以 下参数: R L , X L 和B L( 分别为每千米的电阻、电 抗和容纳的有名 值，单位分别为 S Z 和S )及 L ( 线路长度，单位为 k m) o 7 . 2 . 1 0 变压器支路应准备以 下参数: s( 变压器的额 定容量， 单位为M V A ) , u k ( 短路电 抗的标 么 值) 、 O P( 负 载 损耗， 单 位 为k W) 和U 、 及U ; ( 一、 二次 电 压，单位为 k V ) o 7 . 2 . 1 1 零序网络的等效电路的节点和支路数应与正序网络的 相同。此外还应准备接地支路的电阻和电抗值 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 7 . 3 短路电流计算方法 7 . 3 . 1 在计算机 上执行编写 数据文件程序， 根据屏幕提示将计 算所需的所有参数输人，形成各程序运行所需的数据文件。 7 . 3 . 2 根据计算的需要，在计算机上依次执行潮流分布程序、 周期分量计算程序和非周期分量计算程序，根据屏幕提示输入数 据文件名称及其他数据，计算结果将按清晰易读的格式自动排列 在输出文件中。 D1 丫T 51 6 3一 2 0 0 2 8 短路电流计算的运算 曲线法 8 . 1 等效电路 8 . 1 . 1 等 效电 路应根据系 统可能出现最大或最小短路电流的正 常运行接线分别制定，电路中将与短路电流计算有关的设备用理 想元件代替。 8 . 1 . 2 等 值电 路中 各元 件应以同一基准容量的电抗的标么值表 尔 。 8 . 1 . 3 等 值系 统、 发电 机、同步电动机和同步调相机应作为电 源处理， 用电 动势串 接电 抗表示。 8 . 1 . 4 电 压为6 k V的 异步电动机的反馈电流应当计人， 计算方 法按 8 . 3 . 1 进行。 8 . 1 . 5 计算三相短路电 流应做出正序网 络的等效电路， 计算不 平衡接地短路电流还应做出负序网络和零序网络的等效电路。 8 . 2 等效电路的化简 8 . 2 . 1 等效电 路应按网 络变换规则进行化简， 最终化简为从各 等效电源至短路点的电抗。 8 . 2 . 2 对于不同的 短路点， 应分别进 行等效电路的化简。 8 . 2 . 3 当网 络中 各电 源的 型式、参数相同 且距短路点的电气 距 离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗。 8 . 2 . 4 当网 络中 各电 源的 型式、 参数不尽相同时， 可将符合下 列条件的电源连成一组，分别求出各组至短路点的电抗: 1 同型式 且至 短路点的电气距离大致相等的发电 机。 2 至短 路点电 气距离较远， 即计算电抗X , A. 1 的同 一类型 或不同类型的发电 机， X . 1 为 归算到电源额定容量的电 抗标么 值。 3 直接连接于短路点上的同类型发电机。 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 8 . 3 短路电流计算方法 8 一 3 . 1 三相短路电流计算应按下列步骤进行: 1 将化简后的正序网络等效电路中各有限电源 ( 发电机、 同步电动机和同步调相机)至短路点的电 抗分别归算为以各电源 容量为基准的 计算电 抗， 由 运算曲线分别 查得各短路电流 标么值 并求得其有名值。如果机组参数与标准参数接近，励磁顶值电压 倍数不大于2 . 0 ， 则此值可以用于下一步的 计算， 如果机组参数 与 标准参数相 差较大或 励磁 顶值电压倍数大于2 . 0 ， 则应分别根 据8 . 3 . 2 和8 . 3 . 3 对计算结 果进行修正。 标准参数见表8 . 3 . 1 0 表8 . 3 . 1 同步发电机的耘准奋教 机型 工函X胡z “ m T -TT T 汽轮 发电 机1 . 9 0 4 0 0 . 2 1 5 0 0 . 1 3 8 5 9. 0 2 8 30 . 1 81 91 . 0 1 9 50. 1 1 7 2 水轮 发电机0. 9 8 5 1 0. 3 0 2 50 . 2 0 5 55. 9 0 0 00. 0 6 7 31 . 8 1 1 70. 0 4 5 7 如果计算电抗的标么值大于等于3 ，则不计衰减，用计算电 抗的标么值的倒数求得短路电流标么值后换算为有名值。 2 将化简 后的正序网络等效电路中等值系统至短路点的电 抗求倒数，得到短路电流标么值后换算为有名值。 电 流 一 等效电路中 6 k V的异步电动机机端短路时应计及其反馈 n 台电动机三相反馈电流周期分量初始值按式 ( 8 . 3 . 1 - 1 ) 计算: Ill; 一艺K N x 1 0 ( 8 . 3 . 1 一 1 ) 式中: I w 电动机反馈电流周期分量初始值之和， k A ; K , 第i 台电动机的反馈电流倍数， 一般取其起动电流 倍 数值 ; D1/T 5 1 6 3一 2 0 0 2 I , , , 第 i 台电 动机的额定电流， A o 二台电动机的t S 三相反馈电流按式 ( 8 . 3 . 1 - 2 )计算 I kM l = 万K M ;,K n r I 、 x 1 0 L U c m一 泛Kr , K M ; I , K x 1 0 K a; ， 二e - T M . ( 8 . 3 . 1 一 2 ) 式中 : I k M t t 、 电动机反馈电流的周期分量之和， k A ; i D C M t-t 5 电动 机反 馈电流的非周期分量之和， k A ; K M i , 第 : 台电 动机反馈电 流衰减系数; T M ; 第 i 台电动机反馈电流衰减时间常数，可以从图 8 . 3 . 1 查得。 s M c s l 至 I 一 一口口 巨 . 沪 户 户 户 户一 厂 i ，巨 碑 户 尹户 下 洲户 曰国 巨乡庄 石G尸厅厅 日困 016014仰010008姗004002 与 IM 1 一二极电动机;2 一四极及以上电动机;3 一平均值 图8 . 3 . 1 6 k V异步电动机容量P.m 与时间常数T M 的关系曲线 4 将8 . 3 . 1 中的1 , 2 , 3 的计算结果相加， 得出短路点的 DI , / T 5 1 6 3一2 0 0 2 短路电流有名值。 5 根据需要， 计算有关支 路的 短路电流标么 值和有名值。 8 . 3 . 2如果机组的励磁顶值电压倍数大于 2 . 0 ，则应按式 ( 8 . 3 . 2 )对短路电流的标么 值进行修正: A I k t . = ( K q 一 1 . 8 ) X A K , X l k *( 8 .3 . 2 ) 式中: D I k t 二 励磁顶值电 压倍数大 于 1 . 8 时引 起短路电流 增量 的标么值; K q 机 组 的 励 磁 顶 值电 压 倍 数; I k t 根据计算电抗查运算曲线得到的t s 周期分量标 么值; A K,励磁顶值电压倍数校正系数， 可从表8 . 3 . 2 查得。 表 8 . 3 . 2 发电机励磁顶值电压倍数校正系数 A K, 8 . 3 . 3 如果实际发电机的时间常数与标准参数差异较大，则应 按 式 ( 8 . 3 . 3 - 1 )和式 ( 8 . 3 . 3 - 2 )对短路时间t 进行修正换算， 然后用换算过的时间 t ( 或 t “ )查运算曲线，以求得 i s 的实际 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 短路电流。 当 t 0 . 0 6 s 时: t 一 T “ d t 以上各式带有下角标B者发电机的是标准参数; 标 B者是发电机的实际参数。 8 . 3 . 4 不平衡短路电流的计算应按下列步骤进行: ( 8 . 3 . 3 - 2) 不 带下 角 胡一d曲 丫一丫丫 -一 护， 1 按8 . 1 和8 . 2 做出正序网络等效电路并进行化简。 2 做出负序网络等效电路，并针对不同短路点分别进行化 简。 3 做出零序网络等效电 路，并针对不同短路点分别进行化 简。 4 按式 ( 8 . 3 . 4 - 1 ) 求出 各电源点至短路点的 正序短路电 流 计算电抗: x . l = X ( I ) + x o ( 8 . 3 . 4 - 1 ) 式中: 二 附加电 抗， 与短路类型有关， 按式 ( 8 . 3 . 4 - 2 )求得。 三相短路: x k s o = 0 两相短路: x k 2 : 二 x ( 2 ) 两相接地短路: x k 2 二二 二 ( 2 ) x (0 ) /( 二 (2 ) + 二 ( 0 ) ) ( 8 . 3 . 4 - 2 ) 单相短路:x k l ,l = x ( 2 ) + x ( 0 ) 5 由计算电抗 二 cal 从运算曲线查得短路电流正序分量 I ( ) ) k t 。 如果计算电抗的标么 值大于等于3 ， 则不计衰减，用计算 电抗的倒数求得短路电流正序分量 I ( O k 6 按式 ( 8 . 3 . 4 - 3 )求得短路点的 不平衡短路电流。 I k t =-I ( ll k c ( 8 . 3 . 4 - 3 ) DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 式中 : m-短路电流与短路电流正序分量的比值，按式 ( 8 . 3 . 4 4 )求得。 三相短路:m=1 两相短路:m= 招 两相接地短路:m=招 单相短路:。=3 ( 8. 3. 4 - 4 ) 8 . 3 . 5 短路电 流非周期分量的 计算按下列步骤进行: 1 如果各支路的非周期分量衰减时间常数比较接近，可用 极限频率法求得综合的等效时间常数 T , ， 并按式 ( 8 . 3 . 5 - 1 )计 算短路电流非周期分量。 i 。 二一 拒厂 k i L) a = 一 扼 I k e - T ( 8 .3 .5 -1 ) 式中 : m短路电流非周期分量初始值; 短路电流非周期分量 is 值。 2 如果 各支路的非周期分量衰减时间常数相差较大， 则应 分别算出各支路的衰减时间常数 ，按式 ( 8 . 3 . 5 - 2 )求得短路点 的非周期分量。 i ,x -n =一 涯厂 k : 二一 泛艺I % e T u( 8 . 3 . 5 - 2 ) 式中: 厂 k 各支路初始短 路电流; T , ; 各支路的 非周期分量衰减时间常 数， s o 如果各支路的电阻值不易求得， 可采用表8 . 3 . 5 推荐的T 值 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 表8 . 3 . 5 电力系统各元件的X/ R及T , 参考值 序号元件 名称X / R 值范 围X / R 平均值 T平均值 S 1一 水轮发电机 有阻尼绕组) 一 3 5 -9 5 6 0 0. 2 0 2一 I O O MW及以上的汽轮发电机一 6 5 一1 2 0 9 0 一0 . 3 0 31 7 5 M V A 以下的汽轮发电机一 4 0 - 9 5一 7 00 . 2 2 43 6 0 MV A -7 2 0 MV A变 压器 3 6一7 15 40 . 1 7 5 1 0 0 MV A -3 6 0 MV A变 压器 1 7 - 4 83 30 . 1 1 61 0 M V A- 9 0 MV A变 压器1 1 0 - 2 0 一 一1 51 0 . 0 5 7 架 空线路一 0 . 2 一1 4一6 一0 .0 2 8一 电缆线路一1 一3 20. 00 6 9一 普通限流电抗器( 1 , - - L O O O A ) 1 5一 5 22 50. 0 8 1 0一 普通限流电抗器( I . S 0 0 0 A )4 0- 6 55 00 . 1 6 8 . 3 . 6 短路电 流峰值的 计算应按下列步骤进行: 1 如果各支路的非周期分量衰减时间常数比较接近，可用 极限频率法求得综合的 等效时间常数 T a ，并按式 ( 8 . 3 . 6 - 1 )计 算短路电流峰值。 i , = 一 硬K p l - k ( 8 . 3 . 6 - 1 ) 式中: 2 P 短 路电 流 峰 值; 凡 峰 值系 数， 可 从图8 . 3 . 6 - 1 查 得。 2 如果各支路的非周期分量衰减时间常数相差较大， 则应 分 别算出 各支路的T a ， 按式 ( 8 . 3 . 6 - 1 )求出 各支路的短路电流 峰值， 再按式 ( 8 . 3 . 6 - 2 ) 计算短路点的短路电流峰值: :。 一 艺i p ( 8 . 3 . 6 - 2 ) 式中 : L p ; 第Z 条支路的 短路电 流峰 值。 3 如果T 。 不易求得， 可采用表8 . 3 . 6 中推荐的K。 值， 按 式 ( 8 . 3 . 6 - 1 )计算短路点的短路电流峰值。 4 等值电路中， 6 k V的异步电 动机机端短路时， 应计及反 馈电流峰值。 n台电动机反馈电流峰值按式 ( 8 . 3 . 6 - 3 )计算: DL / T 51 6 3一 2 0 0 2 20 0 1 95 、9 0 1凡 0 巨巨厚 巨 目 巨 r 目 目 匡匡落辱阵军阵目 阵 砰 卜 匡 乒 降 阵 阵阵 日 日 7 乙 巨 巨 寿 巨 巨 目 匕 二 巨 浮 阵目 目 巨 苹 巨 巨 巨 巨 巨阵 阵再一目耳I甲目 目 卜 早 阵匡匡匡匡 巨巨 巨巨巨 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 60A (2 卜份价升功犷饰竹当为什寸片六践尸淤尸 方 翁 气 她口吧5 0 7 ( ， 图8 . 3 . 6 - 1 短路电流峰值系数曲线 表 8 . 3 . 6不 同 短 路 点 的 电 流 峰 值 系 数 短路 点 Kc 拒K , I k xI“k 发 电机端1 . 9 02 . 6 9 1 . 6 6( 水轮发电 fl L ) 1 . 6 4( 汽轮发电U 发 电厂 高压 侧 母线 及 发 电机 电压 电抗器后 1. 8 52 . 6 21 . 5 8 远 离发电厂 的地点1. 8 02 . 5 5 1 . 5 2 i pm 一 1 .1 艺K pm iK m l ,M i X 1 0 ( 8 . 3. 6 - 3 ) 式中: p m n台电 动机反 馈电流峰 值之和; K p n ti 第2 台 电 动 机的 反 馈电 流 峰 值系 数， 可 从图8 . 3 . 6 - 2 查得 。 2 7 DL/ T 5 1 6 3一 2 0 0 2 匡门 口一卜 一】一 扮平 十一下口厂一 / 仁 十一 3一 厂1 川 川 一 爪 叼 才牙 升洲2一 刀 洲 叮 了 门I 一 曰 ! 一 汗 汗 一 厂 厅 1 0的2 0 00 3 0 00 40 0 05 0 0 0 6 00 0 侃 ( k W) t 一二极电动机;2 一四极及以上电动机;3 -甲 均值 图8 . 3 . 6 - 2 6 k V异步电动机容量P 与系 数K pm的关系曲线 8 . 3 . 7 短路电流全电流最大有效值应按式 ( 8 . 3 . 7 )计算。 I k - = 丫I k o2 .O l + i 渐 0 l ( 8 . 3 . 7 ) 式中: I k O . 0 1 O . O l s 时短路电 流周期分 量的值; p o a r .0 l . O l s 时 短 路 电 流 非 周 期 分 量的 值。 如果按式 ( 8 . 3 . 7 )计算有困难，可按表 8 . 3 . 6最右边一列 提供的比值从 I