交流电网短路电流计算

1、中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件短路的基本概念短路的基本概念无限大容量供电系统三相短路分析无限大容量供电系统三相短路分析无限大容量供电系统三相短路电流计算无限大容量供电系统三相短路电流计算两相和单相短路电流计算两相和单相短路电流计算大功率电动机对短路电流的影响大功率电动机对短路电流的影响短路电流的电动力效应及热效应短路电流的电动力效应及热效应中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件第一节 短路的基本概念中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 短路的定义短路的定义 所谓短路是指电力系统中不等电位的导体在电气上被短接，包括带电部分与大地(包

2、括设备的外壳、变压器的铁芯、低压线路的中线等)之间，以及不同相之间的短接。(相与相或相与地短接) 这种短接可能是通过小阻抗的回路，或者是电弧的形式形成。 在中性点非有效接地系统中，短路故障主要是各种相间短路，而单相接地不会造成短路，属于一种运行障碍。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 引起绝缘损坏的原因： 过电压 绝缘的自然老化和污秽 运行人员维护不周 直接的机械损伤 电力系统其他一些故障也可能导致短路： 输电线路断线和倒杆事故 运行人员违章操作 鸟和小动物等跨接裸导体等中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件u 短路电流的热效应使设备急剧发

3、热，可能导致设备过热损坏 ；u 短路电流产生很大的电动力，可能使设备永久变形或严重损坏 ；u 短路时系统电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作 ；u 短路可能使电力系统的运行失去稳定 ；u 不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作 。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件p认真执行运行规程，不断学习以提高电业人员的素质。严格遵守操作技术规程和安全规程，避免误操作；在短路发生时，采取有效的措施将短路的影响限制在最小的范围内。p作好设备的维护、巡视、检查，作好事故的预想和预防。p采用快速动作的继电保护和断路器，迅速隔离故障。使系统电压在较短的时间内恢

4、复到正常值。p增大短路回路的阻抗，如在电路中装设限流电抗器等。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 校验电气设备和载流导体的热稳定性和机械强度 设置和整定继电保护装置 确定限流措施 确定合理的主接线方案和运行方式中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件第二节 无限大容量供电系统三相短路分析中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 无限大容量供电系统定义 内阻为零 端电压恒定不变 短路电流周期分量恒定不变通常将电源内阻抗小于短路回路总阻抗通常将电源内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电的电源看作无限大容量供电系统；一般的工矿企业供源看作无限大容量供电系统；一般的工矿企业供电系统的短路点离电

5、源的距离足够远，满足以上电系统的短路点离电源的距离足够远，满足以上条件。条件。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 有限容量供电系统定义 内阻不能忽略，而且是变化的 端电压是衰减的 短路电流周期分量是衰减的 原因：短路回路的阻抗突然减小和同步发电机定子电原因：短路回路的阻抗突然减小和同步发电机定子电流激增，使发电机内部产生电磁暂态过程，即发电机流激增，使发电机内部产生电磁暂态过程，即发电机的端电压幅值和同步电抗大小发生变化，尤其产生的的端电压幅值和同步电抗大小发生变化，尤其产生的短路周期分量是变化的，所以电流周期分量的幅值是短路周期分量是变化的，所以电流周期分量的幅值是变化的变化的通常将

6、电源内阻抗大于短路回路总阻抗通常将电源内阻抗大于短路回路总阻抗10%的电的电源看作有限容量供电系统。源看作有限容量供电系统。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 基本过程 -正常运行（负荷电流） -发生短路 -电流突然增大(周期分量加非周期分量) -稳定新值(稳态短路电流)。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件分析过程基本假设分析过程基本假设u忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中的元件忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中的元件参数恒定参数恒定u忽略元件的电阻忽略元件的电阻R，只考虑元件的电抗，只考虑元件的电抗X，当，当R=X/3时，忽略电阻，误差仅增大时，忽略电阻，误差仅增大5%。

7、 u忽略短路点的过渡电阻忽略短路点的过渡电阻u按对称分析按对称分析IXUIXUXUXRUIXR05.13395.0109333/22流忽略电阻时三相短路电电流不忽略电阻时三相短路假设中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 电路对称，可以只取一电路对称，可以只取一相讨论相讨论中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件)sin(tIiphm式中： 短路前电流的幅值 短路前回路的阻抗角 电源电压的初始相角，亦称合闸角；phmI22)()(/lolophmLlRRUIphm)/()(loloRRLLarctg无限大电源容量的暂态过程)sin(tUuphmph设电源电压为：正常运行电流为： 中国矿业

8、大学电力工程学院输配电技术电子课件短路后电路中的电流应满足： phkkudtdiLRi短路后电路为： 该方程为一阶非齐次常微分方程中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件短路的全电流可以表示为：式中： 微分方程的特解，称周期分量 微分方程的齐次方程的解，称非周期分量 短路电流周期分量的幅值， 短路后回路的阻抗角， 非周期分量的初始值tLRapkpmkeitIi0 .)sin(pmI22/LRUIphmpmk0 .apiappekiiiRLK/arctanpeiapi中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件短路电流波形短路电流波形 黄色曲线为短路电流波形， 单调下降曲线为非周期分量。中国矿业

9、大学电力工程学院输配电技术电子课件最大三相短路电流最大三相短路电流 产生最大短路电流的条件 最大三相短路电流是指最大短路电流瞬时值。由ik的公式可以知道，短路电流瞬时值最大的条件就是短路电流非周期分量初始值最大的条件。 短路电流非周期初始值既与短路前的负载情况有关，又与短路发生时刻、短路后回路性质有关。 因此，当供电回路为空载Im=0或者cos=1时，Im与横轴重合。电源电压过零（电源电压与横坐标重合）时短路，而且短路回路为纯感性，则短路电流非周期初始值最大中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 产生最大短路电流的条件 短路前供电回路空载或者 短路瞬间电压过零，及t=0时， 或者180 短

10、路回路阻抗为纯电抗性质，即1cos90k0中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件三、三相短路的有关物理量 (1) 短路电流周期分量有效值短路电流周期分量有效值22)(05.13/kkkNavkavpeLRZUUZUI其中2/)(/22pmpekkmphIILRUI短路电流周期分量为，可以求得根据 为了简化计算，取电源电压为电网平均额定电压，则短为了简化计算，取电源电压为电网平均额定电压，则短路周期分量的有效值为路周期分量的有效值为：中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件额定电压0.230.380.66361035110平均额定电压0.230.400.693.156.310.537115

11、基准电压0.230.400.693.156.310.537115中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件(2) 短路全电流有效值短路全电流有效值 短路全电流 有效值是指时间t为中心的一个周期内，短路全电流瞬时值的均方根值即2.2.taptpetIII周期分量有效值tpeI.非周期分量有效值tapI.中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件(3) 短路冲击电流短路冲击电流 短路冲击电流为短路全电流的最大瞬时值。peshTpmTpmpmstkshIKeIeIIiikk2)1 ()01. 0cos(/01. 001. 0)01. 0(kTsheK/01. 01式中式中ksh称为短路电流冲击系数，

12、称为短路电流冲击系数，式中式中ksh称为短路电流冲击系数，称为短路电流冲击系数，1 ksh 2。对于纯电阻性电路对于纯电阻性电路ksh =1；对于纯感性电路对于纯感性电路ksh =2；中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 短路冲击电流的有效值短路冲击电流的有效值Ish是指短路后第一个周是指短路后第一个周期的短路电流全电流的有效值，期的短路电流全电流的有效值，2)01. 0(2)01. 0(appeshIII在工矿企业高压供电系统中通常取在工矿企业高压供电系统中通常取ksh =1.8；低压供电系统中如容量为以下车间变电所的出口处发生短低压供电系统中如容量为以下车间变电所的出口处发生短路，常

13、取路，常取ksh =1.3。peshshIKI2) 1(21peshpeshIIIi52. 155. 2peshpeshIIIi09. 184. 1中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件(4)稳态短路电流有效值稳态短路电流有效值KavpekZUIII3/IkI 在无限大容量供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分量有效值保持不变，在短路电流计算中，通常用 表示周期分量的有效值，简称短路电流 稳态短路电流有效值指短路电流非周期分量衰减完毕后的短路电流有效值，用 表示.中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件(5) 短路功率短路功率 短路功率又称为短路容量，它等于短路电流有短路功率又称为短

14、路容量，它等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电效值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积。压）的乘积。 三相视在功率可以表示为三相视在功率可以表示为kavkIUS3短路电流额定电压短路点所在线路的平均三相短路容量kavkIUS中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件一、短路的定义一、短路的定义二、短路原因二、短路原因引起绝缘损坏的原因：过电压 绝缘的老化和污染 维护不周 机械损伤电力系统其他一些故障原因线路断线和倒杆 违章操作 鸟和小动物等跨接裸导体等三、短路类型三、短路类型 三相短路 两相短路 两相接地短路 单相接地短路四、短路危害四、短路危害五、短路的预

15、防和限制措施五、短路的预防和限制措施中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件六、计算短路电流的目的六、计算短路电流的目的校验电气设备和载流导体的热稳定性和机械强度校验电气设备和载流导体的热稳定性和机械强度设置和整定继电保护装置设置和整定继电保护装置确定限流措施确定限流措施确定合理的主接线方案和运行方式确定合理的主接线方案和运行方式一、无限大容量电源概念一、无限大容量电源概念内阻为零内阻为零 端电压恒定不变端电压恒定不变短路电流周期分量恒定不变短路电流周期分量恒定不变电源内阻抗小于短路回路总阻抗电源内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电源看作无限大容的电源看作无限大容量供电系统量供电系统中国矿业大

16、学电力工程学院输配电技术电子课件二、短路过程分析二、短路过程分析基本过程基本过程正常运行 -发生短路 -电流突然增大 -稳定新值 无限大电源容量的暂态过程正常运行电压、电流短路后电路中的电流方程短路电流波形最大三相短路电流三、三相短路的有关物理量三、三相短路的有关物理量 (1) 短路电流周期分量有效值(2) 短路全电流有效值(3) 短路冲击电流 (4)稳态短路电流有效值(5) 短路功率kavpeZUI3/2.2.taptpetIIIpeshTpmshIKeIik2)1 (/01. 0KavpekZUIII3/kavkIUS3中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件第三节 无限大容量供电系统三

17、相短路电流计算中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 无限大容量系统发生三相短路时，只要求出短路电流周期分量有效值，就可以计算有关短路的所有物理量。而短路电流周期分量可以由电源电压及短路回路的等值阻抗计算。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 通过对短路电流暂态过程的分析可知，在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分量是不变的，因此它的有效值也是不变的。 如下图: (三相对称化归一相计算)求短路电流的基本原理求短路电流的基本原理中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 在K点发生三相短路时，如短路回路的阻抗R，X以表示，则三相短路电流的有效值为 Uav短路点所在线

18、路的平均电压，V R，X短路回路的总电阻和总电抗， 。均已折算到短路点所在处的电压等级。 也即如果短路回路中有变压器，就必须进行折算。22)3(3/XRUIavk中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 在工程设计中，高压供电系统的RX，为简化计算，若RX/3，可忽略R，用X代替Z，同理在低压供电系统中XR，若XR/3，可忽略X，用R代替Z，在这样的简化条件下求出的短路电流值，误差不超过5%，在工程计算及选择设备中是完全允许的。因此对高压供电系统，上式可写成XUIavk3)3(中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件标么值法标么值法 将实际值与所选定的基准值的比值来运算。其特点是在多将实际

19、值与所选定的基准值的比值来运算。其特点是在多电压等级系统中计算比较方便。电压等级系统中计算比较方便。有名制法有名制法 短路计算中的各物理量均采用有名值短路计算中的各物理量均采用有名值(因各阻抗的单位都因各阻抗的单位都用欧姆，又有人称之为欧姆法用欧姆，又有人称之为欧姆法)。对称分量法对称分量法 以三相对称短路情况下的计算结果为基础，对不对称短路以三相对称短路情况下的计算结果为基础，对不对称短路情况，采用相应的比例系数，得到不对称短路电流。情况，采用相应的比例系数，得到不对称短路电流。兆伏安法兆伏安法图表法图表法计算曲线法计算曲线法中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 原理：已知线路电压，计

20、算短路回路的总阻抗，再根据欧姆定律求短路电流。 有名制：电流（安培）等于电压（伏特）除以阻抗（欧姆）。 有名制法的实质是欧姆定律 单线图：三相系统中的三相用一根线表示。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件单线图中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 在K点发生三相短路时，如短路回路的阻抗R,X以表示，则三相短路电流的有效值为 对于高压供电系统，回路中各元件的电抗占主要成分，短路回路的电阻可以忽略不计，则22)3(3kkavkXRUI2)3(3kavkXUI中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件一、系统电抗一、系统电抗Xs 对于无限大容量供电系统，电抗分两种情况：一种是不知道系统电

21、源的短路容量时，认为系统电抗为零；另一种是知道系统在电源母线上的短路容量或供电系统出口断路器的断流容量，则系统需进行电源电抗的计算KavSSUX2KSavU 1、如果已知电源母线上的短路容量 和线路的额平均电压 ，则系统电源电抗可以用公式中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件式中 变压器阻抗， ； 变压器额定容量，VA ； 变压器额定电压， kV ； 变压器额定电流，kA 。 %100%1003%2.NTNTTNTNTTKUSZUIZUTZNTS.NTU.NTI. 电力变压器的电抗，可由变压器的短路电压百分数来近似计算。NbravKavSSUSUX22NbrS2、如果已知供电系统高压出线断

22、路器的容量短路容量 ，则系统电源电抗中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 由于容量较大的变压器其电阻远小于电抗，故变压器电抗XT=ZT ，并取 可得avNTUU.NTavkTSUUX.2100% 式中 Uav短路点所在线路的平均电压，kV。 用Uav的原因是因为变压器的电抗应折算到短路点所在的线路等级，以便计算短路电流。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 若需要考虑变压器电阻RT时，可根据变压器的短路损耗PK，按下式计算： 则：22NTSUPRNTkT22TTTRZX中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 电抗器时用来限制短路电流的空心电感线圈，只有当短路电流过大造成开关设备

23、选择困难或者不经济时，才会使用首段串联限流电抗器。 当电抗器的电抗值以其额定值的百分数形式给出时，求其欧姆计算式为 注意： 式中不用平均电压Uav计算，是因为电抗器的额定电压与安装地点线路的额定平均电压相差很大。如10kV的电抗器可以用在6kV的线路上。NLNLLLIUXX.3100%电抗器的额定电流电抗器的额定电压电抗器的电抗百分数-%.NLNLLIUX中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 电力线路的电抗，可由给定截面和线距的架空线或给定截面积和电压的电缆线单位长度电抗xl的值求得 Xl=x0l x0导线或电缆单位长度的电抗； 因为同类线路的电抗值一般变动范围不大，故可采用查表方式来得

24、到： 6kV及以上高压架空线x0 =0.4/km ； 310kV电缆线 x0 =0.08/km中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 在计算短路回路中的电抗时，假如回路中含有变压器，则回路内个元件的电抗都应该统一换算（折算）到短路点所在线路的平均电压上去。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件例题例3-1 图3-5所示为企业供电系统，A是电源母线，通过两条架空线（长l1）向设有两台主 T的终端变电所35kV母线B供电。6kV侧母线C通过串电抗器L的两条电缆线路（长l2）向一分厂变电所D供电。整个系统并联运行。试求K1、K2、K3=点的短路电流。已知Sk=560MVA；l1=20km，x

25、01=0.4/km；T：2*5600kVA/35kV，UK%=7.5；L：UL.N=6kV,IL.N=200A,XL%=3;L2=0.5km，x02=0.08/km中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件解：解：1. 各元件电抗44. 2560372k2savSUX电源的电抗8204 . 0101l1lxX架空线路的电抗3 .186 . 537%5 . 7100%2.2TNTkSUUXav变压器的电抗52. 020036000%33100%.2.LNLNLLIUXX电抗器的电抗04. 05 . 008. 0202l2lxX电缆线路的电抗 电缆的电阻可以忽略不计中国矿业大学电力工程学院输配电技

26、术电子课件2. 各短路点总电抗K1点短路时，短路回路的总阻抗为44. 62/844. 2211lskXXXK2点短路时，短路回路的总阻抗为452. 0)373 . 6()2/3 .1844. 6()373 . 6()2(2212TkkXXXK3点短路时，短路回路的总阻抗为732. 0)204. 0252. 0(452. 022223lLkkXXXX中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件3. 各短路点短路电流K1点 MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk21332. 3373305. 532. 352. 146. 832. 355. 232. 344. 633733111

27、1131K2点 MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk8 .8705. 83 . 6332 .1205. 852. 15 .2005. 855. 205. 8452. 033 . 6331111131中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件K3点 MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk2 .5497. 43 . 63355. 797. 452. 17 .1297. 455. 297. 4732. 033 . 6331111131中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件有名制法的特点有名制法的特点 优点 物理意义明确 计算公式简单 对任何情况都适用 缺

28、点 复杂系统中由于变压器的存在，需要进行电抗折算，有可能出错 电抗值有大有小，相加时位数可能影响结果。 不适合于估算中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 标么制法是工程上计算短路电流的一种常用方法，各元件阻抗值的标么值是用标么值法计算短路电流的基础。 标么制：用相对值表示元件的物理量。 标么制的由来：如果把电气量的额定值选为基准值，而该量又处于额定状态下，其标么值为1，标么值的名称即由此而来。 标么制属于相对单位制的一种，在用标么制计算时，各电气元 件的参数都用标么值表示，标么值又称相对值。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 标么制及其基值 标么制 标么制是用标么值表示系统或元件

29、参数，并用标么值进行分析计算的一套工程方法体系。 标么值 是以某一量值大小为基准的一个相对值，即：实际值同单位）基值（又称基准值，与任意单位）实际值（又称有名值，标幺值 中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 采用标么制的原因 由于工程上常会遇到各种电气参量，这些参量在量值上可能差异很大，因此对其进行对比分析就比较困难，计算上也甚为不便。标么制就是工程方法中对“量”进行处理的一个典型体系。标么制法中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 标么制的优点 易于从量值上比较各种元件的特性参数。 便于从量值的角度判断电气设备和系统参数的好坏。 在有多个电压等级的电网中，能极大地方便短路电流计算。

30、标么制法中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 标么制的基值 所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度。 例如我们选定：基准容量Sd，基准电压Ud，基准电流Id和基准电抗Xd，则供电系统中的容量S、电压U、电流I和电抗X的标么值可用上述的基准值来表示。ddXXX *ddSSS *ddUUU *ddIII *中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件标么制法基准量的选择1、基准量的选取：容量、基准量的选取：容量Sd 、电压、电压Ud 、 电流电流Id和电抗和电抗Xd等四个量。它们满足等四个量。它们满足 欧姆定律和功率方程式的关系欧姆定律和功率方程式的关系2、通常选择、通常选择Sd和和Ud：基准

31、电压：基准电压Ud选选 线路各级平均电压线路各级平均电压Uav；Sd=100MVA 选定基准值后，选定基准值后，S、U、I、X的标么值的标么值 见右边的公式。见右边的公式。3、式中各量的右上标、式中各量的右上标“*”表示标么值表示标么值 右下标右下标“d”表示基准值表示基准值ddddddIUSIUX33功率方程：欧姆定律：2*33ddddddddddddddUSXUXIXXXSIUIIIUUUSSS中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件线路的额定电压和基准电压对照表如线路的额定电压和基准电压对照表如3-2所示所示额定电压0.230.380.66361035110平均额定电压0.230.40

32、0.693.156.310.537115基准电压0.230.400.693.156.310.537115中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 在标幺制计算中，各级基准电压都等于对于电压等级下的平均额定电压，所以各级电压的标幺值等于1. 因此，多电压等级供电系统中，不同电压等级的标幺值都等于1，所以变压器的变比就为1，所以短路回路的总标幺电抗可以直接由各元件标幺相加求出，避免了多级电压系统中电抗的换算。 这就是标幺制计算简单、结果清楚的特点中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 利用图3-6所示的多级电压的供电系统示意图进行进一步的分析，短路故障发生在长为l4的线路上，选基准容量为Sd

33、，各级基准电压分别为Ud1=Uav1, Ud2=Uav2, Ud3=Uav3, Ud4=Uav4, 线路的电抗Xl1归算到短路点所在电压等级的电抗为长为l1线路的标幺电抗值为2342232121)()()(1avavavavavavlUUUUUUXXl)()()()()(/21223422321211141avavlUSXUSUUUUUUXXXXdldavavavavavavldl中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 采用标幺值计算短路电流的时，首先要计算短路回路中各个电气元件的标幺电抗，然后求出短路回路的总标幺电抗 取Ud=Uav，Sd为基准容量（1）线路标幺电抗）线路标幺电抗 如果线

34、路长度为l（km）、单位长度的电抗为x0（/ km ）,则线路的电抗Xl1=x0l.线路的标幺电抗为20avddlUSlxXXXl短路回路总标幺电抗计算中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件（2）变压器标幺电抗）变压器标幺电抗。 如果变压器的容量的额定值为ST.N和阻抗电压百分比为UK%，则忽略变压器绕组电阻R的电抗标幺值为NTdkddNTavkdTTSSUSUSUUXXX.2.2100%/ )100%(（3）电抗器标幺电抗。）电抗器标幺电抗。 如果已知电抗器的额定电压、额定电流和电抗百分数，则其电抗标幺值为dNLNLdLdLLUIUIXXXX.100%中国矿业大学电力工程学院输配电技术电

35、子课件（4）系统的标幺电抗）系统的标幺电抗 一般的工矿企业的供电系统可以看作无限大容量供电系统，其系统的阻抗可以看作零。但如果供电系统提供系统的电抗参数或者相应的条件，应计算供电系统电源的电抗，并看作无限大容量系统，这样计算更加精确。系统标幺电抗有以下三种求法： 1）若已知供电系统的系统电抗有名值Xs，则系统的标幺电抗为2avdssUSXX 中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 2）若已知供电系统的出口处的短路容量Sk，则系统的电抗有名值为 系统的标幺电抗为kavkSUX2kdddkdddkdkkSSUSSUUSXXXX222 3）若只知供电系统高压出口断路器的短路容量SNbr，可将供电

36、系统出口断路器的 断流容量看作系统的短路容量，求系统标幺电抗，即NbrdddNbrdddsdssSSUSSUUSXXXX222中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 各元件电抗标幺值计算之后，可根据系统单线图绘制等效电路图，计算短路回路总标幺阻抗总标幺阻抗为 321XXXX22XRZ中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件三相短路电流的计算三相短路电流的计算无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算: : 由此可得三相短路电流周期分量有效值：由此可得三相短路电流周期分量有效值： 短路冲击电流：短路冲击电流： 三相三相短路短

37、路容量容量： （对高压系统）（对高压系统）（对低压系统）（对低压系统）XXUUXUUXUIavavdk1/dKkIIIKshKshIIIi52. 155. 2冲击电流有效值：冲击电流峰值：KshKshIIIi09. 184. 1冲击电流有效值：冲击电流峰值：kdddkdkddKavkSSXSISIIUIUS33中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件标么值法计算的一般步骤 选择基准量，一般为基准功率Sj和基准电压Uj。 Sj可选100MVA，或选系统中某个元件的额定容量。基准电压应选短路点所在区段的平均电压值。 计算系统各元件阻抗的标么值。 绘制等效电路，图上按顺序标出其阻抗值。 求电源点至

38、短路点的总阻抗。 求短路电流的周期分量、冲击电流和短路容量。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 试用标幺制法计算列3-1给出的供电系统各点短路电流与电路容量。101. 03 . 6/1005 . 008. 037. 12 . 0/16. 903. 0%34. 16 . 5/100075. 0100%584. 037/100204 . 01179. 0560/100/16. 9,56. 1,3 . 637,10022220*2*.*2210*1*2121avdlNLdLLNTdkTavdlkdsdddddUSlxXIIXXSSUXUSlxXSSXkAIkAIkVUkVUMVAS电缆电抗电

39、抗器的电抗变压器电抗的电抗架空线电源的电抗则，基准值的选取解：中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 K1点等值电路图： K2点等值电路图：中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件点同理。，点短路时的短路电流3221210012. 203. 531. 352. 152. 1I44. 831. 355. 255. 231. 356. 112. 212. 22/584. 0179. 012/111*11)3(1sh1)3(111*1)3(1*1*1KKMVASISkAIkAIikAIIIXXXIKdkkkkshdkklsk中国矿业大学电力工程学院输配

40、电技术电子课件MVASkAkAikAIIKMVASkAkAikAIIKkshkkkshkk3 .5349. 7I4 .1288. 4533. 036 .872 .12I5 .2002. 8876. 023sh33)3(3*32sh22)3(2*2点短路时的短路电流点短路时的短路电流中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 基准值原则上可以任选，但一般有约定。 优点：对复杂网络计算方便，避免折算 缺点：物理意义不明显，有时可能计算错误。 由于计算短路电流时经常采用标么值法，为简化表达式，可以将上标“*”省略，例如XS*可写成XS 中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件第四节 两相和单相短路

41、电流的计算中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 对于工矿企业的供电系统，除了计算三相短路电流外，还要计算两相和单相短路电流，用于继电保护灵敏度的校验。对于两相和单相短路这种不对称的故障，一般要采用对称分量法来进行分析和计算，但对于无限大容量供电系统的两相短路电流和单相短路电流，可采用实用计算方法。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件一、两相短路电流的计算 无限大容量电力系统发生两相短路时的电无限大容量电力系统发生两相短路时的电路图如图所示。路图如图所示。 其短路电流其短路电流kdkavkXUXUI22)2(kdkavkXUXUI22)2(中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件

42、两相短路电流和三相短路电流关系如下： 短路电流 冲击电流峰值 冲击电流有效值 两相短路电流比三相短路电流小，常用来校验继电保护装置的灵敏度 )3()2()3()2()3()2(232323shshshshkkIIiiII中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件二、单相短路电流的计算 大接地系统或者低压三相四线制系统发生单相短路接地时，单相短路电流为： 因为Xp0比线路短路电抗值Xk大，所以在无限大容量供电系统或远离发电机发生单相短路时，单相短路电流比三相短路电流小抗与大地或中性线的总电单相短路回路中，相线准电压短路点的电压等级的基短路点的平均额定电压000)1(33pdavpdpavkXUU

43、XUXUI中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件第五节 大功率电动机对短路电流的影响中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件电动机对三相短路电流的影响 供配电系统发生三相短路时，从电源点到短路点的系统电压下降，严重时短路点电压可将为零。 接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处的系统残压，此时电动机工作在发电状态，向短路点馈送短路电流。 同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一般只考虑对冲击短路电流的影响。中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 电动机对冲击短路电流的影响示意图电动机对三相短路电流的影响中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 电动机提供

44、 的冲击短路电流为 式中：电动机额定电流标么值：电动机的次暂态电抗标么值：电动机的次暂态电势击系数：电动机的短路电流冲MNMMMshMNMMMshMshIXEkIXEki.*.*.2电机种类 同步异步调相机综合负载1.10.91.20.80.20.20.160.35*ME*MX电动机对三相短路电流的影响中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件 考虑电动机的影响后，冲击短路电流为 一般只在电动机附近三相短路时，感应电动机单机总容量大于100kW，或电动机群总容量大于100kW，考虑电动机的影响。Mshshshiii.电动机对三相短路电流的影响中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件第六节 短路电流的电动力效应及热效应中国矿业大学电力工程学院输配电技术电子课件电动力效应和热效应概念电动力效应和热效应概念 短路电流通过导体和电气设备的时候，产生很大的点动力和大量的热，称为短路电流的电动力效应和热效应。 电气设备和导体在一定的条件下可以承受住短路电流力和热的作用，不至于被损坏或