短路电流计算
电力系统的短路电流计算方法
电力系统的短路电流计算方法在电力系统的运行过程中，短路事故是一种常见的故障形式。
短路电流的计算是电力系统设计和运行中重要的一部分，对于确保电力系统的稳定和安全运行至关重要。
本文将介绍电力系统的短路电流计算方法。
一、短路电流的概念和意义短路电流是指在系统中发生短路故障时产生的电流。
短路故障是指两个或多个系统元件之间的短接，导致电流异常增加。
短路电流的大小直接关系到系统设备的安全运行和保护装置的选择。
因此，准确计算短路电流对于系统的设计和运行至关重要。
二、对称短路电流的计算方法对称短路电流是指发生对称型短路故障（如三相短路故障）时的电流。
对称短路电流的计算方法主要有两种：解析法和数值法。
1. 解析法解析法是通过应用基本的电路理论和计算公式来计算短路电流。
首先需要确定短路电流的路线，然后根据系统参数和电路拓扑关系计算短路电流。
这种方法的优点是计算结果准确，但对于复杂的系统结构和参数较多的情况下，计算过程繁琐。
2. 数值法数值法是通过建立系统的模型，根据短路电流计算方程和计算程序进行计算。
数值法的优点是计算过程简单，适用于复杂系统结构和参数较多的情况。
常用的数值法有潮流法、有限差分法和外推法等。
这些方法在复杂系统中具有较大的优势，得到了广泛应用。
三、非对称短路电流的计算方法非对称短路电流是指发生非对称型短路故障时的电流。
由于非对称故障导致的电流不对称，计算方法相对复杂。
1. 正序、负序和零序分量法正序、负序和零序分量法是计算非对称短路电流的常用方法之一。
该方法将非对称电流分解为三个分量，即正序、负序和零序分量。
通过计算各个分量的电流值，再结合系统的参数和拓扑关系进行计算。
这种方法在非对称分析和保护装置选择中应用广泛。
2. 矩阵法矩阵法是一种基于复数计算的方法，通过建立节点矩阵和支路矩阵，求解节点电压和支路电流的未知量。
这种方法具有较强的适应性，能够计算各种复杂情况下的非对称短路电流。
四、短路电流计算中的注意事项在进行短路电流计算时，还需注意以下几个方面：1. 系统参数的准确性系统参数对于计算结果的准确性具有重要影响。
短路电流的计算
3Uc
Ij
X
Sj
X
例 某供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10Ⅱ型。试求工
厂变电所高压10kV母线上k -1点和低压 380V母线上 k -2点的三相短路电流和
短路容量。（ x0 0.35 / km）
解： (1). 确定基准值
取 Sj 100MVA，U j1 Uc1 10.5kV，U j2 Uc2 0.4kV
按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sj 和基准电压Uj 。
基准容量，工程设计中通常取Sj =100 MVA。
基准电压，通常取短路点处的短路计算电压，即取Uj =Uc 。
基准容量，工程设计中通常取Sj =100 MVA。
基准电压，通常取短路点处的短路计算电压，即取Uj =Uc 。
选定了基准容量Sj和基准电压Uj以后，
由于短路后线路的保护装置很快动作，切除短路故障，所 以短路电流通过导体的时间不会很长，一般不超过2～3s。因 此在短路过程中，可不考虑导体向周围介质的散热，即近似 地认为导体在短路时间内产生的热量，全部用来使导体温度 升高。
θL ：导体在正常负荷时的温度 t1： 发生短路的时刻
t2 ：保护装置动作，切除短路故障
4 短路电流的计算
4.1 概述
4.1.1 短路及其原因、后果
短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线 等）之间发生的低阻性短接。
主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏， 其次是人员误操作、鸟兽危害等。
短路后果： ➢ 短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘 损坏； ➢ 短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏； ➢ 短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行； ➢ 严重的短路会影响系统的稳定性； ➢ 短路还会造成停电； ➢ 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁 干扰等。
电网短路电流计算
电网短路电流计算1.短路电流的定义和基本原理：短路电流是电力系统中电流的最大值，通常发生在电网出现故障时。
故障时，电流会沿着故障点附近低阻抗路径流动，形成短路电流。
短路电流的大小取决于电源的最大输出功率、电网的电压和阻抗。
2.发电机短路电流计算方法：发电机并网接入电网时，短路电流的计算方法如下：2.1基础参数的获取：首先，需要获取发电机和电网的基础参数，包括发电机的额定功率（MVA）、额定电压（kV）、短路阻抗（pu）以及电网的短路容量（MVA）等。
2.2短路阻抗的确定：根据发电机的类型和连接方式，可以通过实验或者参考标准，确定发电机的短路阻抗。
短路阻抗通常以百分比（pu）的形式给出。
2.3短路电流计算方法：根据公式 I = U / Z ，其中I为短路电流（kA），U为发电机的电压（kV），Z为短路阻抗（pu），可以计算出短路电流的大小。
2.4确定故障位置：根据实际情况，需要确定故障发生的位置。
故障可以发生在发电机附近的高压侧，也可以发生在电网的其他位置。
2.5短路电流的限制：根据电网的规范和安全要求，需要对短路电流进行限制。
通常通过设置保护装置或者选择合适的发电机容量来限制短路电流。
3.短路电流计算的影响因素：短路电流的大小受到多种因素的影响，包括发电机容量、电网电压、短路阻抗、电缆长度等。
调整这些参数可以对短路电流进行控制和限制。
4.短路电流计算的用途：短路电流计算有助于电力系统的设计和保护设置。
它可以帮助工程师评估电网的稳定性、选择合适的保护装置、确定故障位置和排除电力系统中的潜在问题。
总结：电网短路电流计算是电力系统设计和保护设置中重要的一部分。
通过计算短路电流，可以评估电力系统的稳定性和安全性，为工程师提供有关电网故障的关键信息。
在发电机并网的情况下，短路电流的计算需要考虑发电机和电网的基本参数、短路阻抗的确定以及故障位置的确定等因素。
同时，通过合理调整这些参数，可以对短路电流进行控制和限制，以确保电力系统的正常运行。
短路电流计算
在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。
阻抗的单位是欧。
阻抗公式Z= R+j ( XL–XC)说明负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”，写成数学公式即是：[1]阻抗Z= R+j( XL – XC) 。
其中R为电阻，XL为感抗，XC为容抗。
如果( XL– XC) > 0，称为“感性负载”；反之，如果( XL – XC) < 0称为“容性负载”。
短路电流计算方法一、高压短路电流计算（标幺值法）1、基准值选择功率、电压、电流电抗的基准值分别为、、、时，其对应关系为：为了便于计算通常选为线路各级平均电压；基准容量通常选为100MVA。
由基准值确定的标幺值分别如下：式中各量右上标的“*“用来表示标幺值，右下标的“d”表示在基准值下的标幺值。
2、元件的标幺值计算（1）电源系统电抗标幺值—电源母线的短路容量（2）变压器的电抗标幺值由于变压器绕组电阻比电抗小得多，高压短路计算时忽略变压器的绕组电阻，以变压器的阻抗电压百分数（%）作为变压器的额定电抗，故变压器的电抗标幺值为：—变压器的额定容量，MVA（3）限流电抗器的电抗标幺值%—电抗器的额定百分电抗—电抗器额定电压，kV —电抗器的额定电流，A（4）输电线路的电抗标幺值已知线路电抗，当=时—输电线路单位长度电抗值，Ω/km3、短路电流计算计算短路电流周期分量标幺值为—计算回路的总标幺电抗值—电源电压标幺值，在=时，=1=短路电流周期分量实际值为=对于电阻较小，电抗较大（<1/3）的高压供电系统，三相短路电流冲击值=2.55三相短路电流最大有效值=1.52(=100MVA)）基准电压）基准电流二、低压短路电流计算（有名值法）1.三相短路电流2.两相短路电流3.三相短路电流和两相短路电—三相短路电流，A—两相短路电流，A—变压器二次侧的额定电压，对于127、380、660和1140V电网分别为133、400、690和1200V。
短路电流计算公式
供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。
为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
二.计算条件1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。
具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。
只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。
2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。
3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。
因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。
能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。
三.简化计算法即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。
一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。
1.主要参数Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定x电抗(W)其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.2.标么值计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).(1)基准基准容量Sjz =100 MV A基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144(2)标么值计算容量标么值S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MV A时,其标么值容量S* = 200/100=2.电压标么值U*= U/UJZ ; 电流标么值I* =I/IJZ3无限大容量系统三相短路电流计算公式短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)冲击电流有效值: IC = Id *√1 2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8所以IC =1.52Id冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了。
短路电流的计算方法
短路电流的计算方法短路电流是指当发生故障时，电力系统中出现异常电流的现象。
短路电流的计算是电力系统设计和保护的重要内容，对确保电力系统的安全运行起着至关重要的作用。
下面将详细介绍短路电流的计算方法。
短路电流的计算是通过分析电路的参数和拓扑结构来进行的。
一般来说，短路电流的计算需要考虑以下几个方面的因素：电网示数、网络阻抗、负载特性和保护装置设置。
下面将逐个进行介绍。
第一步是确定电网示数。
电网示数是指电源的电压和频率。
在短路电流的计算中，需要根据电网示数选择合适的计算公式和参数。
第二步是确定电路的网络阻抗。
网络阻抗是指电源到故障点之间的电流路径的阻抗。
一般来说，网络阻抗可以通过对电路进行电气参数测量或者通过使用模型进行计算来确定。
第三步是确定负载特性。
负载特性是指故障点附近的负载对短路电流的影响。
负载特性可以通过实际测量或者使用负载模型来确定。
第四步是确定保护装置的设置。
保护装置的设置是为了在发生故障时及时切断短路电流，以保证电力系统的安全运行。
保护装置的设置需要考虑短路电流的大小和持续时间。
保护装置的设置可以根据标准规范或者经验来进行。
在确定了以上几个方面的因素后，可以按照以下步骤进行短路电流的计算：1.根据电网示数选择合适的计算方法和参数。
一般有对称分解法、复序电流法和矩阵计算法等。
2.根据电路的拓扑结构和网络阻抗进行电流的计算。
可以采用简化的等效电路模型，也可以使用详细的电气参数进行计算。
3.根据负载特性对计算结果进行修正。
负载特性对短路电流的影响主要是通过负载阻抗对网络阻抗的改变来体现的。
4.根据保护装置的设置要求进行短路电流的判断。
判断短路电流是否超过了保护装置的额定容量，以确定是否需要切断电路。
需要注意的是，在实际的短路电流计算中，可能还会考虑一些其他的因素，比如电压的调整、变压器的影响、线路间的互感耦合等。
这些因素可能会对短路电流的计算结果产生影响，需要在计算过程中进行适当的修正。
总之，短路电流的计算是电力系统设计和运行中非常重要的一项工作。
短路电流的计算方法
短路电流的计算方法短路电流是指电路中出现故障时，电流异常增大的现象。
短路电流的计算方法包括直流短路电流的计算和交流短路电流的计算。
一、直流短路电流的计算方法：直流短路电流的计算是为了确定短路电流对电路和设备的影响，以保证电路和设备安全。
直流短路电流的计算方法主要有以下几种：1.简化计算法：直流电路的短路电流可以通过简化计算法进行估算，根据欧姆定律和功率定律，可以通过电压和总电阻来估算短路电流。
假设短路电流源为电压为U、内阻为Z的电源电路，电源电阻为R，负载电阻为RL，总电阻为RT=RL+R，则短路电流IL=U/(Z+RT)。
2.等效电源法：将电源电路和负载电路转化为等效电源和等效负载电阻，然后根据欧姆定律计算短路电流。
等效电源法适用于简化电路和负载电路比较复杂的情况。
3.发电厂贡献法：针对大型电力系统，可以根据发电机的参数和系统的接线方式来计算各个节点的短路电流。
发电厂贡献法可以精确计算节点的短路电流，但计算过程较为复杂。
二、交流短路电流的计算方法：交流短路电流是指交流电路中出现短路时的电流。
交流短路电流的计算方法包括对称分量法和电流源法等。
1.对称分量法：根据对称分量法，交流短路电流可以分解为正序、负序和零序三个分量。
正序短路电流通常是三相对称的，可以通过正序电压和正序阻抗来计算。
负序短路电流和零序短路电流可以通过负序电压和零序电压以及负序阻抗和零序阻抗来计算。
2.电流源法：电流源法是一种常用的计算交流短路电流的方法，将电源电压和电源阻抗转化为电流源和阻抗的组合，然后根据电流传输方向计算短路电流。
根据基尔霍夫电流定律，在每个节点上列出节点电流方程组，然后根据节点电流的关系求解未知的短路电流。
3.电抗补偿法：电抗补偿法是通过在电路中添加合适的电抗元件，来减小电路的短路电流。
通过选取合适的电抗元件的参数，可以使得电路的短路电流降低到安全范围内。
总之，短路电流的计算方法根据电路的特点和问题的需求选择不同的方法，通过对电压、电流和阻抗的计算和分析，来确定短路电流的数值，以保证电路和设备的安全。
短路电流计算方法
短路电流计算方法
短路电流的计算方法有多种，以下介绍两种常用的方法：
方法一：基于对称分量法
1.利用对称分量法实现A、B、C三相网络与正、负、零三序网络的
参数转换。
2.列出正、负、零序网络方程，大多采用节点导纳矩阵方程描述序
网络中电压、电流的关系。
3.根据故障形式，推导出故障点的边界条件方程。
4.将网络方程与边界条件方程联立求解，求出短路电流及其他分量。
方法二：基于公式计算
5.三相短路电流计算： IK(3)=UN2/{√3·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}。
式中IK(3)——三相短路电流、安。
UN2变压器二次侧额定电压，对于127、380、660伏电网，分别取133、400、690伏。
∑R、∑X 短路回路内一相的电阻、电抗的总和，欧。
6.二相短路电流计算：IK(2)=UN2/{2·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}式中。
IK(2) ——二相短路电流、安。
7.三相短路电流与二相短路电流值的换算：IK(3)=2 IK(2)/√
3=1.15 。
IK(2)或IK(2)=0.866 IK(3)。
此外，对于不同电压等级，短路电流的计算也有所不同。
例如，若电压等级为6kV，则短路电流等于9.2除以总电抗X∑；若电压等级为10kV，则等于5.5除以总电抗X∑。
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，
S
* N
S SN
U
* N
U UN
X
* N
XS N
U
2 N
I
* N
3IU N SN
脚注“N”——以额定参数为基准值。 一般地:G、T和L，在产品目录中给出其标幺额定值。 这些参数也用百分值表示，关系是
X % 100X *
3.标幺值特点：
1)线电压与相电压的标幺值相等；
2)三相功率与单相功率的标幺值相等
3)
当U *
1时，I *
S*
1 X*
因此：简单、方便、可判断计算结果的正确性。
二、电力系统中各元件的电抗
1．同步G
超瞬态电抗(次暂态电抗)的标幺额定值
X
'' d
------产品目录中查出。
2．T
1）双绕组 T： Uk%(短路电压百分数)---产品目 录中查到。则其标幺额定值为
X
* TN
Uk% 100
为减轻短路的影响： 1）消除短路产生的原因； 2）尽快切除故障； 3）采用限制短路电流的措施，如装设电抗器等。
四、计算短路电流的目的
短路电流计算结果 •选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、 电缆等）的依据； •继电保护设计和整定； •分析电力系统的故障； •比较和选择电气主接线，确定限制短路电流的措 施。
三相短路(k(3))
——对称短路
• 短路
两相短路(k(2))
• 类型:
单相接地短路(k(1))
不对称短路
两相接地短路(k(1，1))
(3)
kA
B C A
B
(1)
kC
(c)
(d)
图4-1 短路的种类
(2)
k A
B C
A
(1,1)
k B C
二、短路的原因
绝缘受损
①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带 来的设备缺陷发展成短路。
Sb*
S Sb
I
* b
3Ub I Sb
X
* b
U
* b
Sb
U
2 b
U Ub
X
上标“*”——标幺值；脚注“b”——对于任意选取
的数值为基准值。 式中有名值的单位：电压--kV，电流--kA，功率-MVA，电抗为欧姆。
同一个电气量的标幺值很多
，
， 2.标幺额定值:以额定参数(SN、UN、IN及XN)为基准 值，则得到元件的标幺额定值 ----(唯一)。
②恶劣天气：雷击，架空线路由于大风、覆冰引起电 杆倒塌等。
③人为误操作：如带负荷拉刀闸，线路或设备检修后 未拆除地线就送电。
④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
三、短路的危害
(1)短路电流过大：设备过热、损坏; 机械应力过大， 使导体变形、损坏。
(2)电压大幅度下降，电能质量差。 (3) 破坏系统运行的稳定性，造成停电。
课题2 电力系统中各元件的电抗
1kV以上电网：只求G、T、L、架空线及电缆线的 电抗值。各元件的R>(1/3)X时才计算。
1kV以下电网：要考虑各元件的电阻、电抗值; 长度在10~15米以上的连接电缆; 母线、多匝电流互感器的原绕组和自动空气开关的 过电流线圈等的阻抗; 开关触头的接触电阻等.
计算方法
1）用有名值法计算。必须折算
折算到Uc3级，k点短路的等值电路图为
1
2
34
5
各元件的电抗（有名值）为：
1
2
3
45
X1
XG
X
"* d
Uc21 SG
U
2 c2
U
2 c1
Uc23
U
2 c2
X
"* d
Uc23 SG
X T1
U k1 % 100
U
2 c2
ST1
U
2 c3
U
2 c2
U
k1
%
U
2 c3
100 ST1
在图4-4中，选Sb=100MVA， Ub=Uc3，则
Xb
U
2 c3
Sb
1
2
3
各元件的电抗标幺值为
X1*
X1 Xb
X
"* d
U
2 c3
SG
X
* 2
X2 Xb
Uk1%
U
2 c3
100 ST1
2）三绕组 T和自耦 T：铭牌中给出各绕组间短路电
压的百分数为
U k % U k %
U k % ，则各绕组的标幺额定值为
X
* N
X
* N
X
*
N
222101010000((U(UUkkk%%%UUUkkk%%%UUUkkk%%%)))
3．电抗器 L 其电抗的百分数为
XL%
3I LN U LN
X L 100
4．架空线路及电缆线路
给出每公里的电抗值X0(Ω/km) ，可采用61页的平均 值。
课题3 短路电流计算程序
三、短路回路总电抗的确定
步骤：作计算电路图
做等值电路图
网络化简
求回路总电抗 求短路电流
1．计算电路图
1）简化的单线图。
2）仅画出G、T、L、架空线路、电缆五类元件及其连
接，注明参数。
2）同一电压级的所有元件：UN=Uc。
3）电抗器L：用其实际额定电压来计算。
如10kV的 L用于6kV的电网中，计算其电抗值时要 用10 kV。
2．等值电路图 仅画出k点短路时，短路电流通过的元件。
1
2
34
5
3．回路总电抗的确定 利用串、并联和Y-Δ等效变换等原则，将等值电
路图化简，求出回路总电抗（有名值或标幺值）。
X WL
X
0
l
U U
2 c3
2 c2
XT2
Uk2% 100
U
Байду номын сангаас
2 c3
ST 2
XL
XL% 100
U LN 3I LN
化简：由于各元件串联，所以
X X G X T1 XWL X T 2 X L
化简后的等值电路图:
(3)
XΣ
k
2）用标么值法计算。
先选择基准功率Sb和基准电压Ub。
一般选Sb=100MVA或系统总容量，Ub选折算级的Uc。
单元六 短路电流计算
教学要求
• 掌握短路的概念、原因和危害 • 掌握用标幺值法计算设备电抗的方法 • 掌握计算三相电流电流的一般方法 • 掌握电力系统不对称短路的分析方法 • 掌握短路电流电动力效应和热效应的计算
课题1 短路的一般概念
一、概念
• 短路:相与相之间、相与地之间（大接地系统）的不 正常连接。
有名值法:用于低压装置 标幺值法:用于高压装置
一、标么值
标么值
实际值 基准值
如，以200V电压为基准值，则50V电压的标幺值 为0.25。
标幺值无单位。
1.元件的工作状态:用S、U、I、X表示。
选择基准功率Sb、基准电压Ub，得
，
Ib
Sb 3U b
Xb
U b2 Sb
则各电气量对于所选基准值的标幺值分别为
3）各元件统一编号。
4）使用短路计算电压Uc(平均额定电压)。
短路计算电压的概念
图示，1T的二次侧额定电压U1N=121kV ，2T的一
次侧额定电压U2N=110kV，则线路的短路计算电压为
Uc
1 2
(U1N
U2N
)
115kV
规定： 1）各级Uc为：346、230、115、63、37、 15.7、13.8、10.5、6.3、3.15、0.4和 0.23kV。