电力系统三相短路实用
电力系统三相短路电流的实用计算
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
或
节点 接入负荷，相
当于在 阵中与节点
对应的对角元素中
增加负荷导纳
。
最后形成包括所
有发电机支路和负荷
支路的节点方程如下
(6-2)
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法 二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流
点i产生的电压，也就是短路前瞬间正常运行状态下的
节点电压，记为 。第二项是当网络中所有电流源都
断开，电势源都短接时，仅仅由短路电流 在节点i产
生的电压。这两个分量的叠加，就等于发生短路后节点
i的实际电压，即
(6-4)
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
公式（6-4）也适用于故障节点f，于是有
（6-5）
（b）所示。
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
4、利用网络的等值变换计算转移阻抗
（1）将电源支路等值合并和网络变换，把原网络简化 成一端接等值电势源另一端接短路点的单一支路，该支 路的阻抗即等于短路点的输入阻抗，也就是等值电势源 对短路点的转移阻抗，然后通过网络还原，算出各电势 源对短路点的转移阻抗。 （2）保留电势源节点和短路点的条件下，通过原网络 的等值变换逐步消去一切中间节点，最终形成以电势源 节点和短路点为顶点的全网形电路，这个最终电路中联 结电势节点和短路点的支路阻抗即为该电源对短路点的 转移阻抗。
•
6.3 短路电流计算曲线及其应用
（二）计算步骤 （1）绘制等值网络 选取基准功率 和基准电压 发电机电抗用 ，略去网络各元件的电阻、输电线 路的电容和变压器的励磁支路 无限大功率电源的内电抗等于零 略去负荷
第三章电力系统三相短路的实用计算
第三章电力系统三相短路的实用计算电力系统的三相短路计算是电力系统设计和运行中非常重要的一部分，它能够帮助工程师准确地评估和保护电力系统的稳定性和安全性。
本文将重点介绍三相短路的计算方法和实用技巧。
三相短路是指电力系统中相邻的三相导线之间发生短路故障，导致电流直接从一相短路到另一相。
三相短路会导致电流异常增大，可能对电力设备造成严重的损坏，甚至引发火灾等安全事故。
因此，进行三相短路计算非常重要。
在进行三相短路计算前，需要先了解电力系统的基本参数，包括各电源、线路、变压器和负载的电流、电压、阻抗等。
这些参数可以通过测量、测试或者参考设备的技术规格书来获取。
三相短路计算的目的是确定故障点处电流的大小和方向，以及系统中的短路电流的分布情况。
主要有两种计算方法，即对称分量法和复合阻抗法。
对于小型电力系统，可以使用对称分量法进行三相短路计算。
首先，将电力系统的参数转化为正序、负序和零序等三个对称分量。
然后，根据对称分量的性质进行计算，通过求解矩阵方程来确定故障点处电流的大小和方向。
对于大型电力系统，一般使用复合阻抗法进行三相短路计算。
该方法的主要步骤如下：首先，通过电力系统的参数计算出电力系统的等效阻抗矩阵。
然后，根据故障类型（如短路在一端或两端）和故障位置（如传动线路或变电站内部）选择合适的计算方法。
最后，根据计算结果来评估系统的电压和电流的分布情况。
在进行三相短路计算时，还需要考虑一些特殊情况和因素，例如变压器的影响、电力系统的容性接地和负序接地等。
这些因素都会对电力系统的短路电流产生影响，需要进行相应的修正和调整。
此外，为了准确计算三相短路，还需要掌握一些实用技巧。
首先，需要了解不同类型故障的特点和计算的方法，如对称短路、非对称短路和接地故障等。
其次，需要熟悉电力系统的参数和特性，例如变压器的阻抗和变比、传输线的电抗和电导等。
最后，需要使用专业的软件工具或编程语言来辅助计算，以提高计算的精确性和效率。
电力系统三相短路电流的实用计算
电力系统三相短路电流的实用计算
电力系统三相短路电流是指在电力系统中，当三相电路发生短路时，电流的大小。
电力系统中的短路电流对电力设备和人员的安全都有着非常重要的影响，因此对于短路电流的实用计算具有重要的意义。
电力系统的三相短路电流的计算涉及到许多因素，主要包括电源电压、短路电阻、接地方式等。
在进行计算前需要先确定电源电压和短路电阻的数值。
电源电压可以通过测量电源的电压来得到，而短路电阻则需要通过短路测试或者模拟计算得到。
在计算短路电阻时需要考虑到接地方式的不同，比如单相接地、中性点接地和无接地等情况。
计算三相短路电流的方法有多种，比较常用的是对称分量法和解析法。
对称分量法是将三相电流分解为正、负和零序三个对称分量，然后分别计算每个分量的短路电流，最后将三个分量的短路电流进行合成得到最终的短路电流。
解析法则是通过利用短路电路的等效电路模型对短路电流进行求解。
除了以上两种方法外，还有一些其他的计算方法，比如短路电流表法、有限元法等。
不同的计算方法适用于不同的情况，需要根据具体的情况进行选择。
在进行短路电流计算时，需要注意一些关键的点。
首先是选择合适的计算方法，其次是确定计算时所使用的参数的准确性，包括电源电压、短路电阻的数值和接地方式等，这些因素的误差都会对短路电流的计算结果产生影响。
另外，还需要对计算结果进行验证和分析，以确保计算结果的可靠性和准确性。
总之，电力系统三相短路电流的实用计算是电力系统安全运行的重要保障之一，需要进行准确的计算和分析，以保障电力设备和人员的安全。
电力系统三相短路电流的实用计算
′′ 冲击电流 iim = k im 2 I ′′ + k im⋅LD 2 I LD
3.3 短路电流计算曲线及其应用
作用：求任意时刻t的短路电流周期分量。 1. 计算曲线的概念 在发电机的参数和运行初态给定后，短路电流仅是电源到 短路点的距离 和时间的函数。
I f = f ( X e , t)
定义计算电抗 X js
4
可以把该变 化推广到 i=n的情况
（2）有源支路的并联
(a) 图3-3
& & Ei − V & ∑ Z =I i =1 i
m
(b) 并联有源支路的化简
由上图可得
& & Ei − V & ∑ Z =I i =1 i
m
由戴维南定 理定义计算
令
& Ei
＝0
Z eq
& V =− = & I
1 1 ∑Z i =1 i
Z1 f
& & c3 = I 3 / I f
Z2 f Z3 f
Z fΣ ⎫ = ⎪ c1 ⎪ Z fΣ ⎪ ⎪ = ⎬ c2 ⎪ Z fΣ ⎪ ⎪ = c3 ⎪ ⎭
网络还原法
图3-8
并联支路的电流分布系数
& & Z i I i = Z eq I
& Ii =
Z eq Zi
& I
& 两端同时除以短路电流 I f
电源合并的原则：把短路电流变化规律大体相同 的发电机合并起来 。 （1)与短路点电气距离相差不大的同类型发 电机合并； （2)直接接于短路点的发电机（或发电厂） 单独考虑； （3)远离短路点的同类型发电厂合并； （4)无限大功率电源（如果有的话）合并成 一组。
第三章电力系统三相短路的实用计算
计算的条件和近似：电源
E|0| U|0| jI|0| xd
发电机的等值电动势为次暂态电动势； 等值电抗为直轴次暂态电抗； 若忽略负荷，则短路前为空载状态，所有电源的等值电动 势标幺值均为1，且同相位。 当短路点远离电源时，发电机端电压母线看作恒定电压源。
计算的条件和近似：电网 • 忽略线路对地电容和变压器的励磁回路 • 计算高压网时忽略电阻，低压网和电缆 线路用阻抗模值计算 • 标幺值计算中取变压器变比为平均额定 电压之比
计算的条件和近似：负荷 • 不计负荷（均断开）。 • 短路前按空载情况决定次暂态电动势， 短路后电网上依旧不接负荷。 • 近似的可行性是由于短路后电网电压下 降，负荷电流<<短路电流。
计算的条件和近似：电动机
• 短路后瞬间电动机倒送短路电流现象：图3-1 异步电动机在失去电源后能提供短路电流: 机械惯性和电磁惯性。 异步电动机短路电流中有交流分量和直流分量。
• 电力系统短路电流的工程计算只要求计 算短路电流基频交流分量的初始值，即 次暂态电流 I 。
WHY? 由于使用快速保护和高速断路器以后， 断路器开断时间小于0.1S
Q:各种电机的时间常数的大致范围为多少？
P32 表2-2
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
第一节 短路电流交流分量初始值计算
线形 网络
I f
f
只有第i个电势源 单独作用时的电 流分布
Iii
表示第i个电势源单独作用时从节点i流入网络的电流 表示第j个电势源单独作用时从节点i流出网络的电流
Iij
第i个电源节点的电流可以表示为：
I i I ii I ij
j 1 j i
n
电力系统分析第9章( 电力系统三相短路的实用计算)
I 1 C1 , I 2 C 2 , I i Ci , I n C n
电流分布系数是表征网络中 电流分布情况的一种参数
所有电源点的电流分布系数 之和必等于1，即
I i Ci 1 i 1 i 1 I f
n n
图9.7 电流分布系数示意图
算曲线（或对应的数字表格）得出 I pt
。
无限大功率电源向短路点提供的短路电流 周期分量的标么值为：
I ps
1 x js
9.3.2 计算曲线的应用
(4)
求t时刻短路电流周期分量的有名值 I pt
I Pt i I pti I Ni I pti S Ni 3U av
第9章 电力系统三相短路的实用计算
本章提示
9.1 交流分量电流初始值的计算
9.2
9.3 9.4 小结
起始次暂态电流和冲击电流的计算
计算曲线法 转移阻抗及电流分布系数
第9章 电力系统三相短路的实用计算
本章提示
在一定计算条件下，计算三相短路电流交流 分量的初始值，分析异步电动机的短路反馈 电流； 针对不同系统，利用等效化简或计算曲线， 求解起始次暂态电流； 利用转移阻抗及电流分布系数，求解短路电
发电机G－2：600MW， 0.85, x 0.18, E 1.05,U 10 KV cos d 1 N 变压器T－1、T-2：额定容量 360 MVA,U d % 14 变压器T－3：额定容量 ， MVA,U d % 10.5 720 线路L：每回250公里，1 0.4 Km，U N 220 KV x
b) 将转移电抗按相应的等值发电机的容量 归算为各等值发电机对短路点的计算电抗
x js i
电力系统三相短路实用计算
电力系统三相短路实用计算电力系统中的三相短路是指电力线路中的三个相之间发生了异常电流的情况。
短路通常是由线路故障或设备故障引起的，可能导致电力系统的瞬时过电压和电流，严重的情况下可能导致设备烧毁和火灾。
因此，实用计算三相短路的问题不仅仅是学术研究，更是在电力工程中非常必要的一项工作。
本文将详细介绍三相短路计算的实用方法。
在进行三相短路计算之前，需要明确一些基本的概念。
首先是电力系统的三个相，分别是A、B和C相。
然后是短路电流，它是电力系统中由短路引起的瞬时过电流。
最后是短路电阻，它是电力系统中分析短路电流流动路径时所使用的电阻值。
三相短路计算的目的是为了确定在短路故障发生时，电力系统中的瞬时过电压和电流的大小，并对系统中的设备进行保护设计。
根据短路电流的大小和持续时间，可以确定保护设备的额定容量和设置参数。
三相短路计算的方法可以分为两种，即解析计算和数值计算。
解析计算是根据电力系统的拓扑结构和参数方程，通过数学公式推导出短路电流的准确解。
数值计算则是通过电力系统的数学模型和计算机算法，近似计算出短路电流的数值解。
解析计算方法包括对称分量法、组合法和椭圆法。
对称分量法是通过将三相电力系统转化为正序、负序和零序对称分量，然后计算出其对应的短路电流。
组合法是通过将电力系统划分为若干简化的电路片段，然后计算每个片段内的短路电流，再将片段的短路电流合并为整个系统的短路电流。
椭圆法是通过近似计算短路电流的复合序分量，然后将其转化为实数域计算。
数值计算方法常用的有有限元法、有限差分法和时间序列法。
有限元法是通过将电力系统离散为若干网格单元，然后通过求解离散方程求得短路电流。
有限差分法是通过将电力系统的导纳矩阵转化为差分方程，然后通过数值迭代求得短路电流。
时间序列法是通过电力系统的状态方程和入口过程随机过程的仿真，然后通过统计方法计算出短路电流的概率分布。
无论采用哪种方法进行三相短路计算，都需要输入电力系统的拓扑结构、线路参数、发电机参数和负荷参数等，进行模型的建立。
电力系统分析3.课题三 电力系统三相短路的实用计算
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
二、有限容量系统短路电流 的计算
即应用运算曲线计算任意时刻短路电流周期分量。 问题提出？ 有限容量系统发生短路，电源变化：EG和UG不再恒定，随机组型号、结构 不同变化的函数！ (一) 运算曲线的概念
例如: 某汽轮发电机供电系统如下图，在k点发生三相短路，若此计算电抗 Xjs=，试求t=1s时短路电流周期分量有效值。
It2
查P262图F-2曲线，可得 I(t2s)* 2.4
再根据发电机SN、UN即可求出短路电流周期分量的有名值，即
I(t2s) I(t2s)* I N 2.4
有限容量系统三相短路暂态 过程曲线
短路电流周期分量有效值不恒定！
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
一、起始次暂态电流 的计算
在电力系统三相短路后第一个周期内，认为短路电流周期分量是不衰减的，
而求得的短路电流周期量的有效值即为起始次暂态电流。用 I 表示。
计算的思路： 1.首先计算t=0时，各元件正常的电气量；
X js X d X e
2.运算曲线？
由国家制定，考虑不同类型发电机、不同短路时 间，电力系统发生三相短路，发电机短路电流周 期分量的标么值与为计算电抗和时间的函数曲线， 叫运算曲线（计算曲线），即
I p f ( X js , t)
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
第四单元 电力系统对称短路的分析计算
课题三 电力系统三相短路的实用计算
三相短路电流计算的任务： 1.计算短路电流周期分量起始值，即起始次暂态电流 。
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《电力系统分析》
2021年3月6日星期六
系统各序等值电路
《电力系统分析》
2021年3月6日星期六
5-1各种不对称短路时故障处的短路电流和电压
一、单相接地短路（A相）
a
K(1)
b
c
•
•
•
I ka I kb I kc
（一）故障边界条件：
•
•
•
Uk a0,Ik bIk c0
转换为对称分量(a为基准相）,如下：
《电力系统分析》
2021年3月6日星期六
《电力系统分析》
2021年3月6日星期六
（七）单相经阻抗接地短路
1．方法一： a
K (1)
b
c
故障边界条件：
•
R g I ka
•
•
I kb I kc
•
•
•
•
Ik b 0、 Ik c0、 Uk a Ik a Zg
序边界条件
• • •• • •
•
Ik1a Ik2 a Ik0 a ,U k1 aU k2 a U k0 a 3 Ik1a Z g
Uka(1)
Ukb(1)
Ukb
Ukb(2)
Ukb(0) 电压相量图
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非故障相电压变化情况：
Ukc
Ukc(0)
Ukc(k0=0)
Ukb(k0 )
.
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Ukb(k0=0) Ukb(0)
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（五）基本特点：
（1）短路点各序电流大小相等，方向相同。
（2）短路点正序电流大小与短路点原正序网络上
k 时X0 中性点不直接接地
中性点不直接接地,非故障相电压为 3 倍
《电力系统分析》
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故障点非故障相电压升高，严重时要引起过电 压。为此，在中性点直接接地的系统中，必须 要保证一定数量的变压器中性点接地，以控制 的数值不要过大。
负序电压： 故障点的负序电压与负序电流大小各序相同。 零序电压：故障点的零序电压与零序电流成正 比，所以零序电流与零序电压的大小关系相同。
I• ka1
•
I ka2
•
I ka0
1
•
I
ka
3
U•
ka1
•
U
ka2
•
U
ka0
0
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(二)复合序网
《电力系统分析》
（三）短路点电气量
•
•
I ka 1
E a1
•
•
I ka 2 I ka 0
Z 1 Z 2 Z 0
•
•
•
U ka 0 I ka 0 Z 0 I ka 1 Z 0
第五章 不对称故障的分析计算
5-1各种不对称断路时故障处的 短路电流和电压
5-2非故障处的短路电流和电压
5-3 非全相运行的分析计算
5-4 计算机计算程序原理框图
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概述：
简单不对称故障: 仅在一处发生短路或断线的故障。可分为二类： （1）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、 两相接地短路；其特点为由系统网络中的某一点（ 节点）和公共参考点（接地点）构成故障端口。 （2）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特 点为由电力网络中的两个高电位点之间构成故障端 口。 分析方法： （1）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条 件方程； （2）借助于复合序网进行求解。
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（四）向量图：（假定阻抗为纯电抗）
参考向量：Uka|0|
Ikc(2) Ikb(1)
Ikc(1) Ikb(2)
Ukc(0) Ukc(2)
Ukc Ukc(1)
Uka|0|
Uka(2)
Ika(0) Ika(1)
Ika(2)
Ikc
电流相量图
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Uka(0)
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I kb I kc 0
•
U ka 0
•
•
•
•
U kb a 2 U ka 1 a U ka 2 U ka 0
•
I ka 1 a 2 a Z 2 a 2 1 Z 0
•
•
•
•
U kc a U ka 1 a 2 U ka 2 U ka 0
•
I ka 1 a a 2 Z 2 a 1 Z 0
增时加的一电个 流附 相加 等阻: I•抗k1aZ (1Z ) 1 Z 2E Z •a 2Z1 0 而Z0发生三Z1相 E • a 短1 Z路 (1)
（3）短路点故障相电压等于零。
（4）若 Z0Z2 两非故障相电压的幅值总相
等，相位差 u 的大小决定于
如果
0 Z0 Z2
有
Z0 Z2
60 u 180
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•
•
•
U ka U ka1 U ka2 U ka0 0
I• kb
•
I ka0
a2
•
I
ka1
a
•
I ka2
•
•
•
•
I kc I ka0 a I ka1 a2 I ka2
( a 2
a)
•
I
ka 1
(a 2
a)
•
I
ka 2
•
•
0 I ka 0 ( a 2 a ) I ka 1
当 k 0
U U U 1
kb
2 k b0
k a0
U U U U 当 k
3 e j30
kb k0 b k0 a
k0 b
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U ka 0
U kb
U kc 0
U kb 0
x k 0 中，因为X 1定，X 0 可变。
x 1
k 0 时 X0 0
•
•
•
U ka 2 I ka 2 Z 2 I ka 1 Z 2
•
•
•
U ka 1 (U ka 2 U ka 0 )
•
I ka 1 ( Z 2 Z 0 )
•
•
E a 1 I ka 1 Z 1
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短路处各相电压电流为：
•
•
•
•
•
•
I ka I ka 1 I ka 2 I ka 0 3 I ka 1 3 I ka 0
变压 接地 点的
器中 方式 位置
有关，有可能在
0～∞范围内取
值
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为分析简便，电阻忽略不计，只考虑各元件的电抗。
假设： X1 X2 Ik1aIk2 aIk0 a
x 令 k 0 x1
U U U U U a 2 k 1 k 1 kb k0 ak 2k0 a k0 bk 2k0 a
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（六）系统参数变更时不对称短路处各电气量的 变化特点：
系统参数 X1,X2,X0 及 Z2Z1,Z0Z1
由旋转电机的正序和负序阻抗值的差
异而引起。在靠近旋转电机附近的地
点之其值间短可；路以在时近远，似离取为旋值1转范电围机约的在地0.点1短～路1.与性及时45点系短，的统 路