工业与民用配电设计手册 ：短路计算

第四章短篇$，J审计算123 四 EZ 电 编者安在宇郭丽萍校审者郭丽萍安在宇 第一节概述 一、短路电流计算方法 1986年SDGJ14-1986(导体和电器选择设计技术规定中，以附件形式明确使用短 路电流实用计算方法。该方法根据国产机组的参数，考虑到我国电力系统负荷分配的实际 情况，用概率统计方法制定了新的短路电流运算曲线，并对非周期分量的时间常数及短路电 流热效应计算提出了新的方法。 1995年国家技术监督局批准了GB/T15544一1995(三相交流系统短路电流计算上该标 准等效果用IEC909(1988) (三相交流系统短路电流计算。 不同的短路电流计算法都相应有短路电流电磁效应和热效应计算方法，特别是热效应计 算各不相同。 国标只公布了三相交流系统短路电流计算，未公布相应的短路电流一效应计算机 而IEC9(1988)(三相交流系统短路电流计算有相应的IEC865- 1 (1993) (短路电流一 效应计算第一部分:定义和计算方法和IEC865- 2 (1994) (短路电流一效应计算第二部 分:计算例题(在准备中)。全面贯彻该标准的条件尚不具备。 因此，本手册中仍按短路电流实用计算方法编写，但在本章第八节中简要介绍国标 GB/T 15544一1995(三相交流系统短路电流计算。本章所采用的术语、符号尽可能按国标 GB/T 15544一1995执行。 22年9月国家经贸委发布的电力行业标准DT5163-22 (水电工程三相交流系统 短路电流计算导则中，对于水力发电厂和变电所，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。在需要精确计算时，可以采用暂态解析法，这是一种短路 电流计算机辅助计算方法。 本手册所列出的水轮发电机运算曲线是按照配备直流励磁机的发电机做出的，而我国目 前大中型水轮发电机组大多数为自并励机组，因此在本手册中用运算曲线计算短路电流周期 分量时，对于水轮发电机应按自并励机组的运算曲线，DLlT 5163-22标准列出了三组自 并励机组运算曲线。 二、短路电流计算的基本 在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路、两相短路和单相短路(包括单 相接地故障)。通常，三相短路电流最大，当短路点发生在发电机附近时，两相短路电流可 : | 国 然柔之多管我 124 工业与民用j咆使t手册时节气fP，l问网友忻州wmgdm川闷及丰收悲诸报黯 能大于三相短路电流;当短路点靠近中性点接地的变压器时，单相短路电流也有可能大于三 相短路电流O 短路过程中短路电流变化的情况决定于系统电摞容量的大小或短路点离电源的远近，其 电流波形如图4-1所示。在工程计算中，如果以供电电源容量为基准的短路电路计算电抗 不小于3，短路时即认为电源母线电压维持不变，不考虑短路电流交流分量(周期分量)的 衰减，可按短路电流不含衰减交流分量的系统，即无限大电源容量的系统或远离发电机端短 路进行计算。否则，应按短路电流含衰减交流分量的系统，即有限电源容量的系统或靠近发 电机端短路进行计算。 电流 I ,- ?AL 川、 。也 11 时间 一一 ah 牛 谷包络线 (a) 峰包络线 直流(非周期)分配c A , h啕 时间 。r 吧 -飞2.)2h 谷包络线 (b) 图4-1短路电流波形图 ( a)远端短路时的电流波形图;(b)近端短路的电流波形图 I飞一对称短路电流初始值;lp一短路电流峰值;h稳态短路电流; DC 短路电流直流分量;A一直流分量DC的初始值 短路电流计算应求出最大短路电流值，用以校验电气设备的动稳定、热稳定及分断能 力，整定继电保护装置;还应求出最小短路电流值，作为校验继电保护装置灵敏系数和校验 电动机起动的依据。 一般需要计算下列短路电流值: ip一一短路峰值电流(短路冲击电流或短路全电流最大瞬时值); !或!-一对称短路电流初始值超瞬态短路电流); 10 .2一一短路后 0.28的短路电流交流分量(周期分量)有效值; h一一稳态短路电流有效值。 多采堂之多管我 叫唰cdtu汀 时节气F阴阳网友 iJVlWW w;lId con州附啊?第饵章短路电流计算125 (1)远端短路(短路电流中交流分量不衰减的系统)。预期短路电流对称交流分量的值 在短路过程中基本保持不变的短路。即预期短路电流是由不衰减的交流分量和以初始值A 衰减到霉的直流分量组成，可以认为远端短路的对称电流初始值1和稳态短路电流h是相 等的。当电力系统电抗Xs与变压器低压侧电抗XTLV满足关系式XTLv2X.时，可视为远端 短路。 在工程计算中，如果以供电电源容量为基准的短路电路计算电抗标去值X*c3时，可 认为电源母线电压维持不变，不考虑短路电流交流分量的衰减，此种短路也称为远端短路。 (2)近端短路(短路电流中交流分量衰减的系统)。至少有一台同步电机供给短路点的 预期对称短路电流初始值超过这台发电机额定电流两倍的短路;或同步和异步电动机反馈到 短路点的电流超过不接电动机时该点的对称短路电流初始值1的5%的短路。 通常，近端短路时，稳态短路电流Ik小于1。预期短路电流由幅值衰减的交流分量和 以初始值开始衰减到零的直流分量组成。 (3)对称短路。电力系统为对称的三相系统，并假设三相短路是同时产生的，该短路型 式称对称短路或称三相短路。 (4)不对称短路。除三相对称短路之外的短路称为不对称短路，本章只对以下三种不对 称短路型式进行计算: 1)两相不接地短路; 2)单相对中性线短路; 3)单相接地短路。 L主 11. Ll Jdd T且 1:3 /牛、/平、。/.(.:、厅。/.聆/:、斤。、 (a) rr哥、rr可(/ /.枣、/(:-./.护 (b) l;1 /:-，/、川。、/，。、厅。/句心/0u, 于一一 一 (c) (d) 图4-2短路型式和电流方向 ( a)对称三相短路;(b)两相不接地短路;(c)单相对中性线短路;(d)单相接地短路 一-短路电流;一+一-在导体和地中的支胳短路电流 注:图中箭头方向为任意选定的电流流向。 三、限电流的 1.电力系统可采取的限流措施 (1)提高电力系统的电压等级。 同畸型 多豆豆豆多管我 126 工业与民用配电枝叶字册旧咽气fP，l问网友iJVlWW Willd con阳闷汉学习刘诸报黯 (2)直流输电。 (3)在电力系统主网加强联系后，将次级电网解环运行。 (4)在允许的范围内，增大系统的零序阻抗，例如采用不带第三绕组或第三绕组为Y 接线的全星形自榈变压器，减少变压器的接地点等。 2.发电厂和变电所中可采取的限流措施 (1)发电厂中，在发电机电压母线分段回路中安装电抗器。 (2)变压器分列运行。 (3)变电所中，在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器。 (4)采用低压侧为分裂绕组的变压器。 (5)出线上装设电抗器。 3.终端变电所中可采取的限流措施 (1)变压器分列运行。 (2)采用高阻抗变压器。 (3)在变压器回路中装设电抗器。 (4)采用小容量变压器。 第二节电路元件参数的换算及网络变换 进行短路电流计算时，先要知道短路电路的电参数，如电路元件的阻抗、电路电压、电 源容量等，然后通过网络变换求得电源至短路点之间的等值总阻扰，最后按照公式或运算曲 线求出短路电流。 短路电路的电参数可以用有名单位制表示，也可以用标么制表示。有名单位制一般用于 1ov以下低压网络的短路电流计算，标么制则广泛用于高压网络。 一、标么制 标么制是一种相对单位制，电参数的标么值为其有名值与基值之比，即: 容量标么值L=f 川) 电压标么值 札=t (4 -2) 电流标么值 L=f (4 -3) 电抗标么值X#=f (4-4) 工程计算中通常首先选定基准容量Sj和基准电压Uj，与其相应的基准电流IJ和基准电 抗XJ在三相电力系统中可由下式导出 S, I-J J -.3 U j U, U手 X-L-4 J J3IJ-sJ (4 -5) (4 -6) 多采堂之多管我 叫唰cdtu汀 时节气 Z制阳网友割1 VlWW Willd cOO川闷京学习第回到医短篇电流计算127 在三相电力系统中，电路元件电抗的标么值X铃可表示为 X ,3IjX S;X -二=rr-= /,2 (4 -7) -xj-UJ-uj 基准容量可以任意选定。但为了计算方便，基准容量Sj一般取1MVA;如为有限电源 容量系统，则可选取向短路点馈送短路电流的发电机额定总容量SrJ，作为基准容量。基准电 压Uj应取各电压级平均电压(线电压)Uav即Uj= U av = 1. 05 U 0 (U 0为系统标称电压), 对于标称电压为220/380V的电压级，则计入电压系数c(取1.05) ，即1.05Uo= 4V或 O.4kV，常用基准值见表4-1。 亵4-1常用基准值(Sj= 1MVA) 系统标称电压U，(kV) 0.38 3 6 10 35 110 基准电压Uj= u (kV) 0.40 3.15 6.30 10.50 37 115 基准电流lj(kA) 144.30 18.30 9.16 5.50 1.56 0.50 L一 Uj = U,= 1.05扎，但对于0.38kV.则Uj= cU. = 1.05 x 0.38 = O.4kV。 采用标么值计算短路电路的总阻抗时，必须先将元件阻抗的有名值和相对值按同一基准 容量换算为标么值，而基准电压采用各元件所在级的平均电压。电路元件阻抗标么值和有名 值的换算公式见表4-2。 二、有名单位制 用有名单位制(欧姆制)计算短路电路的总阻抗时，必须把各电压级所在元件阻抗的相 对值和欧姆值，都归算到短路点所在级平均电压下的欧姆值，其换算公式见表4-2。 三、网络变换 网络变换的目的是简化短路电路，以求得电源至短路点间的等值总阻抗。 标么制和有名单位制的常用电抗网络变换公式完全相同，详见表4-3。 在简化短路电路过程中，如果各电路元件的电抗和电阻均需计人，则简化过程比较复 杂。 当电路元件为串联时，则总电抗和总电阻分别计算 X = X1 + X2 +Q (4 8) RJ, = R. + R2 +。 当两个电路元件为并联时，若两个并联元件的电阻与电抗的比值比较接近时，则并联电 路的总电阻和总电抗可按并联公式分别计算 当主自主时，则 x-1旦z J, = X 1 + X2 (4 -9) 2-DA Jr R-1 -DH 专h R 呵悔问医 电路元件阻抗标么值和有名值的换算公式表4-2 自 问比阿叫泊油斟酌肌附中怕远 Ed RE4523JZsaEA当自量挺立址:每却 序号件名称标么值有名值(.0.)符号说明:n; 同步电机(同步发电机或电动 马%fLEi x% U: U: r d r均 l x叶-l.5. = X d 5 d = 1.歹-r-.J.了 机) , ， , ， R叫=ApftxIO-3 .P 1 f-3 MU; X 10-3 RT T2 X 10- 5 S ry 3Ir X叮=JZ2*T - R2* T XT =JZ -Ri 2 变压器 u，%主u卢Uf Z 川-IS ZTI- -I5， 同步电机的额定容量，MVA 5, w 当电阻值允许忽略不计时 当电阻值允许忽略不计时 5 变压器的额定容量，MVA (对于一绕组变压 u,% .主 uJui 器，是指最大容量绕组的额定容量) X. T = 1 5, XT =句I一s一 同步电动机的超麟态电抗相对值; r d k% U，主 第d%同步电动机的超瞬态电抗百分值; x-K-1.31， uy 几%U, u,% 变压器阻抗电压百分值; Ir J 3 电抗器 X, = 1.31， -ZK%Ur丰 几%电抗器的电抗百分值; -1 1, U 额定电压(指线电压)，kV U, L=XEUL 1, 额定电流， KA; 线路X、R线路每相电抗值、电阻债，。;4 几=R告S 系统短路容量，MVA S 基准容量，MVA IJ 基准电流，kA; -旦-止-U-i Z 电力系统(已知短路容量5:)5 X骨， =g;X-=Si /:;P 变压器短路损耗， kW U 基准电压，kV，对于发电机实际是设备电压 基准电压相同，从某一基准容 6 量SJ1下的标么值X叫换算到另一 X. = X1 主 ;1 基准容量51下的标么值X. 将电压U;1下的电抗值X1换算 f生 7 到另一电压Up.下的电抗值几 X2 = X1 U飞 亵4-3 原网 必J X2 X, 2 X23 l X, 4 X34 络 x n 3 X3 多采堂之多管我 叫唰cdtu汀 2 3 X23 3 时节气 fP，l阳网友iJVlWW w;lId COn川闷汉字第四章黯短路电流计算 常用电抗网络变换公式 变换后的网络 1 X 2 2 I X, v 之 X23 X12 X4, X34 3 、 2 X23 换算公式 x = X, + X2 + Xn X一1一 1 1 1 -:-+ -:-+ X1xz Xn 当只有两个支路时， X= X,X2 -一 X, + X2 式中 X12X3I Xl- -x12+X23+X31 X2 X23 x-x 2-X12+X23+31 X23X3I X3-x12+X23+X31 X1X X2 = X, + X2 +一言?二 3 X句X， X23 = X2 + X3 + 丁f XXl X3, = X3 + X, + 一言， 2 X 12 = X， X2Y X23 = X2X3 Y X24 = X2X4Y 1 1 1 1 y=一一+一-+ -:-+一一 X, X2 X3 X4 X, = 1 - ,- 1 1 1 X24 -一一 +=一+ +. . X12 XI3 X4, . X2 X4 X，=一一一一一 2 - 1 1 1 XI3 -一一 + .一+.一+=一 X12 X23 X24 XI2X23 XI - 3-Xn XnXn 1+一工+一工+一二 X23 X24 X23 X, = 1 - 4XnXnXu 1 +一二+一工+-4二 X I3 X4, X4, 129 可川 然堂之多管我 1拥工业与民用配电贺t手mM呐附阳网友iJVlWW Willd con川闷汉学习主悲阳霞黯 第三节高压系统电路元件的阻抗 一、同步电机 同步电机的阻抗参数由电机制造厂提供。若数据缺少时，在近似计算中，亦可采用表4 -4中所列的各类同步电机电抗平均值。 褒4-4各类同步电机的电抗平均值 序号同步电机类型笨i或X(J)(%) X (2) (%) 圳的(%) 汽轮发电机 ,50MW 14.5 17.5 7.5 l-125MW 17.5 21.0 8.0 2MW 14.5 17.5 8.5 3MW 17.2 19.8 8.4 2 水轮发电机无阻尼绕组时29.0 45.0 11.0 有阻尼绕组时21.0 21.5 9.5 3 同步调相机16.0 16.5 8.5 4 同步电动机15.0 16.0 8.0 注X(川、X(2)、町的表示正序电抗相对值、负序电抗相对值、零序电抗相对值。 二、异步电动机 高、低压异步电动机的超瞬态电抗相对值均可按下式计算 功=J一 z、qM 异步电动机的起动电流倍数，由产品样本查得。 (4 - 10) 式中KqM 三、电力变压器 三相双绕组电力变压器的电抗标么值可按表4-2中有关公式计算。表4-5列出了常用 规格三相双绕组变压器的电抗标么值(SJ=1MVA)。 亵4-5三相双绕组电力变压器的电抗标么值 变压器容量阻抗电压 51电= 1MVA 变压器容量阻扰电压 SJ电= 1MVA (kVA) (% ) 时抗标么值 (kVA) (% ) 时抗标么值 35/10.5 (6.3) kV 125 0.84 l仪)()6.50 16000 10.5 0.66 2)()() 0.53 1250 5.20 25仪)()0.42 1600 4.06 6.5 2)() 3.25 10/6.3 (3.15) kV 25 2.60 2 20. 3150 2.22 250 16. 4创)()1. 75 315 4 12.70 7 4 10. 5)() 1.40 5 8 63 1.19 630 4.5 8.73 8)() 7.5 0.94 8 6.88 1仪)()()0.75 1)() 5.50 125 0.64 1250 4.40 16000 8 0.50 1600 3.44 2)()() 0.40 2)() 5.5 2.75 25 2.20 110/10.5 (6.3) kV 3150 1. 75 63】1.67 4创泊1.38 8m 10.5 1.31 5侃 1.10 1)()() 1.05 63 0.87 多采堂之多管我 叫唰cdtu汀 时节气 fP，l阳网友iJVlWW w;lId COn州附带咽章rffl短篇电流计算 131 三相三绕组电力变压器每个绕组的电 抗百分值按下列公式计算 高压 高压 低压 中压 XI% =(uk12%+UK13%-uu3%) X2% =(ukd+UU3%-uJ) =(UK13%+ud F UK12%) 图4-3三相三绕组变压器等值变换 低压 中压 X3% (4 -11) 式中Uk12%、Ukl3%、Uk23%一一一每对绕组的阻抗电压百分值，其间相互关系见图4-3。 110kV级63-25OkVA、三相三绕组电力变压器每个绕组的电抗标么值见表4-6。 襄4-6110kV三相三绕组电力变压器的电抗标么值 变压器容量(kVA) 63 8仪)()l仪lOO 125 16000 2lOO 25创)()变压器容量(kVA) 高中17 17.5 17 18 18 18 18 高低 阻扰电压Uk9岛高低10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 离中 中低6 6.5 6 6.5 6.5 6.5 6.5 中低 按阻扰电按阻抗电 压Uk%的绕组电抗z 商压10.75 10.75 10.75 11 11 11 11 离压 压u-，:9岛的 中压6.25 6.75 6.25 7 7 7 7 低压 第一种组 (% ) 第二种组 低压-0.25 -0.25 -0.25 -0.50 -0.50 -0.50 -0.50 中压 合方式合方式 Sj = 1MVA 高压1.706 1.344 1.075 0.880 0.688 0.550 0.440 高压 时绕组电抗中压0.992 0.844 0.625 0.560 0.438 0.350 0.280 低压 标么值X.低压-0.040 - 0.031 - 0.025 -0.04 - 0.031 - 0.025 -0.02 中压 四、电抗器 电抗器的电抗标么值及有名值的计算见表4-2。 五、高压线路 对计算要求不十分精确时，可采用表4-7所列各种线路电抗的近似值。如果要求比较 精确，则可查阅表4-8-表4-11 0 35kV交联电力电缆每千米阻抗见表4-120 褒4-7高压线路每千米电抗近似值 标称电压电抗 Sj = 100MVA时 线路种类 U X 电抗标么值X. (kV) (O/km) 6 0.07 0.176 电缆线路10 0.08 0.073 35 0.12 o.m 6 0.35 0.882 10 0.35 0.317 架空线路 35 0.40 0.029 110 0.40 o3 注计算电抗标么值时，所采用的基准电压UJ分别为6.3，10.5、37、115kV。 FEt 然柔之多管我 132 工业与民用配电设if手册时节气fP，l问网友忻州wmgdm川闷及丰收悲诸报黯 表4-8 6kV和10kV油漫纸绝缘和不滴流漫溃纸绝缘三芯电力电缆每千米阻抗 6kV IOkV t = 65C时 U, = 6.3kV、 t =创JC时 U, = 1O.5kV、 标称截面线芯交流电阻 电抗 SJ=lMVA时 线芯交流电阻 电抗 SJ=1MVA时 (mm) R X 电阻和电抗标么值 R X 电阻和电抗标么值 (O/km) (O/km) R铃(O/km) (O/km) R簧 X祷 X羹 铝铜铝 铜铝铜铝 铜 10 3.395 2.071 。1078.555 5.219 0.269 16 2.122 1.294 0.099 5.347 3.261 0.250 2.085 1.272 0.110 1.897 1.158 0.100 25 1.358 0.828 0.088 3.422 2.087 。.2211.335 0.814 0.098 1. 215 0.741 0.089 35 。.9700.592 0.083 2.444 1.492 0.210 0.9;3 0.581 0.092 0.867 。.5290.084 50 0.679 0.414 0.079 1. 711 1.043 0.2创0.667 0.407 0.087 0.607 。.3700.079 70 0.485 0.296 0.076 1.222 0.746 0.191 。.4770.291 0.083 0.434 0.265 0.075 95 0.357 0.218 0.074 0.9 0.549 0.185 0.351 0.214 0.080 0.319 0.195 0.073 120 0.283 0.173 0.072 0.713 0.436 0.182 0.278 0.170 。.0780.253 。.1550.071 150 0.226 。.1380.072 0.570 0.348 0.180 0.222 。1360.077 0.202 0.124 0.070 185 。.183。.1120.070 0.461 0.282 0.176 0.180. 。.1100.075 0.164 。l 0.068 240 0.141 。.0860.069 0.355 0.217 。.1740.139 0.085 0.073 0.126 0.077 0.067 表4-9 6kV和10kV交联聚乙烯绝缘三芯电力电缆每千米阻抗 6kV IOkV t = 90t:时 Uj = 6.3kV、Sj= 1MVA时Uj= 10.5kV、SJ=lMVA时 标称截面 线芯交流电阻R 电抗电抗 电阻和电抗标么值电阻和电抗标么值 (O/km) (mm) X X R. R. (O/km) X棉 (O/km) X幡 铝铜铝铜铝铜 16 2.301 1.404 0.124 5.799 3.538 0.312 。.133 2.094 1.278 0.121 25 1.473 0.898 0.111 3.712 2.263 0.280 0.120 1.340 0.817 0.109 35 1.052 0.642 0.105 2.651 1 .618 0.264 0.113 0.957 0.584 0.103 50 0.736 0.449 0.099 1.855 1.131 0.249 。.107。.6700.409 0.097 70 。.5260.321 0.093 1.326 。.8090.236 0.101 0.479 0.292 0.091 95 0.388 。.2360.089 0.978 0.595 0.225 0.096 0.353 0.215 0.087 120 0.307 。1870.087 0.774 0.471 。.2190.095 0.279 0.170 0.087 150 0.245 0.150 0.085 。.6170.378 0.214 0.093 0.223 0.137 0.084 185 。.199。.121 。.0820.501 0.305 0.208 0.090 0.181 。1100.082 240 0.153 0.094 0.080 。.3860.237 。.2020.087 。.1390.086 0.079 表4-106kV和10kV架空线路每千米阻抗 t = 70t:时交流电阻 线间几何均距线问几何均距 DJ=1仪)()mm时电抗DJ=l250m时电抗 标称截面 R Sj = 1MVA的标么值R. 5J=1MVA SJ=lMVA (mm2) (O/km) X 的标么值X份 X 的标么值X. U,=6.3kV Uj = 1O.5kV (O/km) (O/km) 铝铜铝铜铝 铜Uj=6.3kV Uj= 1O.5kV U,=6.3kV lj=1O.5kV 16 2.16 1.32 5.44 3.32 1.96 1.20 。.39。.980.35 0.41 1.03 0.37 25 1. 38 0.84 3.48 2.12 1.26 0.77 0.38 0.96 0.34 0.39 0.98 0.35 35 0.99 0.60 2.49 1.52 。.90。.550.37 0.93 0.34 。.380.96 0.34 50 0.69 0.42 1.74 1.06 0.63 。.380.36 0.91 。.33。.370.93 0.34 70 0.49 。.301.24 0.76 0.45 。.27。.350.88 0.32 0.36 0.91 。.33 95 0.36 0.22 0.92 0.56 0.33 0.20 0.34 0.86 。.310.35 0.88 0.32 120 0.29 0.18 0.73 0.44 0.26 0.16 0.33 0.83 0.30 0.34 0.86 0.31 150 0.23 0.14 0.58 0.35 0.21 0.13 0.32 0.81 0.29 0.34 。.860.31 185 。.190.11 0.47 0.29 0.17 0.10 0.31 0.78 。.280.33 0.83 0.30 240 0.14 。.09。.360.22 0.13 0.08 。.310.78 0.28 0.32 0.81 。.29 然堂之多管我 时节气附阳闹剧1VlWW Willd con川闷汉学第EPSE暨黯短篇电流计算 133 f，W也已cun 表4-11 3SkV和110kVLGJ系列架空线路每千米阻抗 标称截面 t = 701:时 Uj = 37kV、Dj= 3创)()mm Uj = 115kV、Dj= 5)()mm 电抗 电抗交流电阻RSj = 1MVA时标么值 Sj = 1MVA时标么值 (mm2) X X (n/km) (n/km) R. X餐 (O/km) R. X. 35 0.99 0.43 0.07 0.031 50 0.69 0.42 0.05 0.031 70 0.49 0.41 。.040.030 0.44 O.4 。.3 95 0.36 0.40 0.03 0.029 0.43 。3O.3 120 0.29 0.39 0.02 0.028 0.42 O.2 O.3 150 。.230.39 0.02 0.028 0.42 O.2 O.3 185 0.19 0.38 0.01 0.028 0.41 O.1 O.3 240 0.14 0.37 0.01 0.027 0.40 O.I . O.3 表4-123SkV交联电力电缆每千米阻抗 标称截面(mm 2 )16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 3 T = 901:时线芯铜1.404 。.8980.642 0.449 0.321 0.236 0.187 0.150 0.121 0.094 0.072 交流电阻R (n/km) 铝2.301 1.473 1.052 0.736 0.526 0.388 0.307 0.245 0.199 0.153 0.121 电抗X 铜0.148 。.1410.133 0.125 0.123 0.119 0.110 0.1 0.105 0.095 0.094 (O/km) 铝。.148。.1410.133 0.125 0.123 0.119 0.110 0.109 0.105 0.095 。4 铜0.1025 0.0656 0.0469 。.03280.0234 0.0172 0.0137 0.0110 O.88 。0069 。53 R簧 Sj = 1MVA 铝。16800.1075 0.0768 。.05370.0384 0.0283 0.0224 0.0179 0.0145 0.0112 O.88 时标么值 铜0.0108 0.0103 O.97 O.)91 。90。87 O.80 O.80 O.77 O. (阳70O.)69 X羹 铝0.0108 0.0103 O.97 O.)91 。90。87O.80 O.80 O.77 0.(阳70。)69 四节高压系统短路电流计 一、计算条件 (1)短路前三相系统是正常运行情况下的接线方式，不考虑仅在切换过程中短时出现的 接线方式。 (2)设定短路回路各元件的磁路系统为不饱和状态，即认为各元件的感抗为一常数。若 电网电压在6kV以上时，除电缆线路应考虑电阻外，网络阻抗一般可视为纯电抗(略去电 阻);若短路电路中总电阻Rs大于总电抗Xs的1月，则应计入其有效电阻。 (3)电路电容和变压器的励磁电流略去不计。 (4)在短路持续时间内，短路相数不变，如三相短路保持三相短路，单相接地短路保持 单相接地短路。 (5)电力系统中所有发电机电势相角都认为相同(大多数情况下相角很接近)。 134 工业与民用拼斟手册一叫什四川FIdcon川MM时黯 (6)对于同类型的发电机，当它们对短路点的电气距离比较接近时，则假定它们的超瞬 态电势的大小和变化规律相同。因此，可以用超瞬态网络(发电机用超瞬态电抗X飞来代 表)进行网络化简，并将这些发电机合并成一台等值发电机。 (7)具有分接开关的变压器，其开关位置视为在主分接位置。 (8)电力系统为对称的三相系统。负荷只作近似的估计，并用恒定阻抗来代表。 二、远端短路的单电源馈电的三相短路电流初始值凡的计算 远离发电机端的(无限大电源容量的)网络发生短路时，即以电源容量为基准的计算电 抗X悦c3时，短路电流交流分量在整个短路过程不发生衰减，即1= 1 0 .2 = Ik，见图4- 1 (a)。其计算方法有: (1)用标去制计算。用标么制计算时，三相短路电流初始值I.按下式计算 1-L = FE - ZVA 祷 QU -F lk u霄 , I (4 - 12) 几=1吨Ij=且IJ=JL J且峰c (4 -13) Sk = S.kSj = I.kSj =川J=JL 且c (4 - 14) 短路电流交流分量有效值的标么值; 短路容量标么值; 短路电路总电抗(计算电抗)标么值; 短路电流初始值，kA; 短路容量，MVA; 基准电流，kA j SJ一一基准容量，MVA。 (2)用有名单位制计算。用有名单位制计算时，兰相短路电流初始值I飞按下式计 式中 I骨 k S铃 k X祷c Ik Sk I 算 u . IL=I，=. kA 盹.;3 X c 如果 Rc fxc ，则应计入有效电阻 Rc 明应接下式算出 (4 -15) U U I俨 It= 政=五苟言言 kA (4 -16) 以上式中U.V一一短路点所在级的网络平均电压 ， kV，见表4-1; Z一一短路电路总阻抗，0.; R_-一一短路电路总电阻，0.; X一一短路电路总电抗，0.。 远端短路时，10 110kV 级常用变压器低压侧三相短路的短路容量见表 4-13。 襄4-13 变压器容量|阻扰电压 (kVA) (%) 1创)() 1250 1600 6.5 2侃)() 25 3150 4)() ? 5创)() 63 8)() 7.5 lJOO 125 1仅JOO8 2JOO 63 s)() 1JOO 125 16000 10.5 2JOO 25)() 315 4JOO 2 250 315 4 4 5 630 4.5 B 5.5 然柔之多管我 ，-唰cdtu汀 时节气fp，d仔阳网友旷 远蟠短路时10-110kV级常用的变压器低压侧 三相短路的短路容量 变压器高压倒短路容量(MVA) 135 3o I 50 I 75 I 1I 150 200 I 250-T3I 57 35/10.5 (6.3) kV 10.17 11.76 12.76 13.33 13.95 14.28 14.49 14.63 14.92 15.38 11.72 13.89 15.31 16.13 17.04 17.54 17.86 18.07 18.52 19.23 13.52 16.50 18.54 19.76 21.15 21.92 22.41 22.75 23.46 24.62 15.19 19.05 21.82 23.53 25.53 26.67 27.40 27.91 28.99 30.77 16.85 21.74 25.42 27.78 30.61 32.26 33.33 34. 35.71 38.46 18. 23.68 28.12 31.03 34.62 36.73 38.14 39.13 41.28 45. 19.67 26.67 32.43 36.36 41.38 44.44 46.51 48. 51.28 57.14 21.13 29.41 36.59 41.67 48.39 52.63 55.56 57.70 62.50 71.43 22.11 31.34 39.62 45.65 53.85 59.15 62.87 65.62 71.92 84. 23.41 34.04 44.04 51.61 62.34 69.57 74.77 78.69 87.91 106.67 24.49 36.36 48. 57.14 70.59 80. 86.96 92.31 105.26 133.33 25.17 37.88 50.68 .98 76.53 87.72 96.15 1.74 119.05 156.25 26. 40. 54.55 66.67 85.71 1- 111.11 120. 142.86 2 30. 41.67 57.69 71.43 93.75 111.11 125 136.36 166.67 250. 110/10.5 (6.3) kV 20 27.27 33.33 37.50 42.86 46.15 48.39 50. 53.57 . 21.52 30.19 37.80 43.24 50.53 55.17 58.39 .76 66.12 76.19 22.81 32.79 41.96 48.78 58.25 64.52 68.97 72.29 80. 95.24 23.96 35.21 46.01 54.35 66.37 74.63 80.65 85.23 96.16 11905 25.7 37.65 50.26 60.38 75.59 86.49 94.67 101.05 116.79 152.38 25.92 39. 53.81 65.57 83.92 97.56 108.11 116.51 137.93 190.48 26.64 41.32 57.03 70.42 92.03 108.70 121. 95 132.74 161.29 238.10 27.27 42.86 . 75. 1. 120. 136.36 150. 187.50 3. 27.81 44.20 62.66 79.21 107.62 131.15 150.94 167.83 216.22 380.95 10/6.3 (3.15) kV 4.29 4.55 4.69 4.76 4.84 4.88 4.90 4.92 4.95 5. 5.17 5.56 5.77 5.88 6. 6.06 6.10 6.12 6.17 6.25 6.24 6.81 7.13 7.30 7.49 7.58 7.64 7.68 7.76 7.88 7.50 8.33 8.82 9.09 9.38 9.52 9.62 9.68 9.80 10. 8.82 10. 10.71 11.11 11.54 11. 76 11.90 12. 12.20 12.50 8.29 9.32 9.93 10.27 10.64 10.83 10.95 11.03 11. 19 11.45 9.8 11.27 12.19 12.70 13.26 13.56 13.75 13.88 14.14 14.55 136 工业与民用晶晶手册IT:L，:i;l1，9， fp,dfrpf! 1T!l. 5k1一一变压器高压侧短路容量，MVA; 16.67 16.95 17.14 17 .54 20.41 20.84 21.13 21.74 25.40 26.06 26.52 27.49 30.77 31. 74 32.43 33.90 37.03 38.46 39.47 41.66 44.52 46 48.09 51.38 53.33 56.34 58.54 63.49 62.50 66.67 69.77 76.92 72.83 78.56 82.90 93.20 。 18.18 22.73 29.09 36.36 45.45 57.27 72.73 90.91 114.55 5.一一一变压器本身短路容量，MVA，其值等于离压侧接人无限大电源容量时的低压侧短路容量，即 515，T -一 k -UKO/ 5，T一一变压器的额定容量.MVA; Uk q品一一变压器阻抗电压百分值。 2.粗线框以右部分为变压器低压侧发生短路时，以变压器高压侧短路容量为基准的计算电抗Xllc3或以变压 器高压侧短路容量为基准的变压器计算电抗XuTE主2.其计算式为 X Sj SJ SKI SK1 +SK1 + SKI +旦旦/100 一二一.一一一 门二5 kl 宁 3i-SKIT SK 且 5. -. 15，T/ u. % -. 5T/5kl X SJ SKI Ski UK%/1 二一一- VT-SK-SK-l 5 ，T/ Uk % - 5,T/5 一 J 一、 近端短路的一台发电机馈电的主相短路电流初始值I. 的计算 1.按公式计算 靠近发电机端或有限电源容量的网络发生短路的主要特点是:电源母线上的电压在短路 发生后的整个过渡过程不能维持恒定，短路电流交流分量随之变化，见图 4-1 (b)，电源 的内阻抗不能忽略不计。 短路电流的变化与发电机的电参数及电压自动调整装置的特性有关。工程设计中常采用 运算曲线法计算短路过程某一时刻的短路电流交流分量。因为同步电机的转子绕组(等效阻 尼绕组及励磁绕组)的磁链在突然短路瞬间不能突变，与转子绕组的磁链成正比的超瞬态电 动势 EF，在突然短路瞬间仍保持短路前的数值，因此短路电流交流分量的起始值，即超瞬 态短路电流有效值Ik 可利用公式直接计算 式中 然堂之多管我 f，W也已cun 时节气附阳网友iJVlWW Willd con川闷汉字第四章霞黯短路电流计算 对于汽轮发电机I飞=EkA f3(Xd + Xw) I f. = kA 发电机超瞬态电动势，工程计算中可以认为E臼U币，kV; 发电机额定电压，k V, U rG = 1. 05 U 0 ; 系统标称电压，kV; 发电机超瞬态电抗，0; Xw一一自发电机出口至短路点间的短路电路电抗，0; X飞d 、X骨w一一以发电机额定总容量50$.为基准容量的码和X w 的标么值; 137 (417) (4 -18) (4 - 19) K一一考虑到水轮发电机的超瞬态电抗X飞值比较大而引入的计算系数，见表 4 -14。 襄4-14水轮发电机的计算系数K值 X.d+X.w=X曾C为下列诸值时 发电机型式 0.2 0.27 0.3 0.4 0.5 0.75 1 1.5 .,2 无阻尼绕组1.16 1.14 1.1 1.07 1.05 1.03 1.02 1 有阻尼绕组1.11 1.07 1.07 1.05 1.03 1.02 1 1 2.按发电机运算曲线计算 用运算曲线(图4-4-图4-12)或查相对应的发电机运算曲线数字表(表4-15-表4 -18)计算交流分量是十分简便的。由于在制定运算曲线时计及了同步电机的过渡过程和负 荷对交流分量的影响，因而也是比较准确的。用运算曲线计算交流分量的步骤如下: (1)网络简化。根据计算条件，首先去掉系统中所有负荷、线路电容、并联电抗等，同 时忽略系统各元件的电阻，发电机用超瞬态电抗Xd来代表，将电气距离(对短路点而言) 大致相等的，同类型的发电机合并为一台等值电机，用统一的基准容量(如10MVA或 1MVA)和平均额定电压(如230、115、