电力系统三相短路电流的计算
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
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计算公式
电力系统三相短路电流计算公式在我们日常生活和工业生产中，电可是无处不在，发挥着至关重要的作用。
但您知道吗，当电力系统出现三相短路这种情况时，要计算短路电流可是有专门的公式呢！咱先来说说啥是三相短路。
这就好比一条宽阔的道路，原本电流在三根导线上稳稳当当流动，突然之间，这三条路一下子都“堵死”了，电流就像没头的苍蝇一样乱撞。
这时候，要搞清楚这混乱中的电流有多大，就得靠三相短路电流计算公式啦。
这个公式看起来可能有点复杂，不过别担心，我来给您慢慢拆解。
三相短路电流的计算公式是：$I_{k} = \frac{U_{av}}{Z_{eq}}$ 。
这里面，$U_{av}$ 表示平均额定电压，$Z_{eq}$ 表示短路回路的总阻抗。
就拿我曾经遇到的一个实际例子来说吧。
有一家工厂，新增加了一批大型设备。
在设备调试阶段，突然出现了短路故障。
技术人员赶紧进行排查，发现是三相短路了。
这时候，要计算短路电流，就得先搞清楚这短路回路的总阻抗。
他们开始仔细检查线路，从变压器到配电柜，再到每一台设备的连接线路。
发现有一段线路因为老化，电阻增大了不少。
还有一些设备的电感参数也不太正常。
经过一番努力，把这些参数都整理清楚，代入公式中，算出了短路电流的大小。
这可太重要啦！知道了短路电流的大小，才能选择合适的保护设备，比如断路器、熔断器等等，避免造成更大的损失。
再来说说这个平均额定电压。
它可不是随便定的，而是根据电力系统的标准来确定的。
不同的电压等级，平均额定电压也不一样。
总之，电力系统三相短路电流计算公式虽然有点复杂，但只要我们弄清楚每个参数的含义，结合实际情况进行准确的测量和计算，就能有效地应对短路故障，保障电力系统的安全稳定运行。
回想我之前提到的那个工厂，如果没有及时算出短路电流，采取有效的措施，可能整个生产线都得瘫痪好一阵子，那损失可就大了去了。
所以啊，掌握这个计算公式，对于电力工程师和相关技术人员来说，那可是必备的技能。
在实际工作中，我们还得考虑各种因素的影响，比如温度对电阻的影响，频率对电感的影响等等。
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
第三章 电力系统三项短路电流的使用计算
近似计算2：
假设条件：
所有发电机的电势为1，相角为 0，即 E 10 不计电阻、电纳、变压器非标准变比。 不计负荷（空载状态）或负荷用等值电抗表示。 短路电路连接到内阻抗为零的恒定电势源上
起始次暂态电流和冲击电流的 实用计算
没有给出系统信息
X S*
IB IS
有阻尼绕组 jxd
jxd 无阻尼绕组
E
E
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
•起始次暂态电流：短路电流周期分量（基频分量） 的初值。
•静止元件的次暂态参数与稳态参数相同。
•发电机：用次暂态电势 E 和次暂态电抗 X d
表示。
E G 0 U G 0 jX dIG 0
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
（3）短路电流使用计算步骤
较精确计算步骤
绘制电力系统等值电路图 进行潮流计算 计算发电机电势 给定短路点，对短路点进行网络简化 计算短路点电流 由短路点电流推算非短路点电流、电压。
例题
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
电力系统三相短路的实用计算
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 1. 起始次暂态电流的计算
（1）同步发电机的模型
ia
Eq xd
cos(t
0 )
Ed xq
sin(t
0 )
I cos(t 0－）
ia
Eq|0| xd
当cos(xtd
0
)xq(时Exqd|0|
Exqd|0I| )cos(x1td0E)qe|0|Ttd E(qE|0x|qd|0| ExE|dx0q|d|0|
第三章电力系统三相短路电流的实用计算
t Tq
t 0 I
E0 xd
实用计算例1
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 b） 电网侧
忽略线路对地电容和变压器励磁回路； 高压电网计算忽略电阻； 标幺值计算时认为变压器变比=平均额定电压之比。
c) 综合负荷侧
短路前后电网近似计算时都按空载进行计算，忽略综荷。
1 x xst I st
I st 5
x xst 0.2
（3-3）
xst 启动电抗标幺值； I st 启动电流标幺值。
E U 0 jI 0 x 0
次暂态电动势E ;正常极端电压为 U 0 ;吸收电流 I 0 0
其模值为：
E U 0 I 0 x sin 0 0
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
0 U q 0 jI d 0 xd Eq 0 jI d xd Eq
q
E 0
0 Ed
E 0
Id
0 Eq jxd
0 Ed jxq
Eq 0
0 U d 0 jI q 0 xq Ed
3.1.3 复杂系统计算
一般应用叠加定理进行计算。 计算公式为：
I f
U f 0 jx
（3-5）
假设：1.短路前后综荷视为空载 2.
乃至网络各点电压均视为1 E
1 I f x
例3－2 (P68) 例3－3 (P71)
则可近似计算：
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 等值系统：实际短路电流计算时，将短路点以外其余系统
异步电动机短路失去电源后能提供短路电流。
突然短路瞬间，异步电动机在机械和电磁惯性作用下，
定转子绕组中均感应有直流分量电流，当端电压低于 次暂态电动势时，就向外供应短路电流。
电力系统三相短路电流的计算
银川能源学院课程设计课程名称：电力系统分析设计题目：电力系统三相短路电流的计算学院：电力学院专业：电气工程及其自动化____________班级：1203班________________________姓名：张将________________________学号：1310240006__________________目录摘要错误!未定义书签。
课题2第一章.短路的概述21.1发生短路的原因21.2发生短路的类型21.3短路计算的目的31.4短路的后果3第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算42.1收集已知电力系统的原始参数42.2制定等值网络及参数计算42.2.1标幺值的概念42.2.2计算各元件的电抗标幺值52.2.3系统的等值网络图5第三章.故障点短路电流计算错误!未定义书签。
第四章.电力系统不对称短路电流计算94.1对称分量法94.2各序网络的定制104.2.1同步发电机的各序电抗104.2.2变压器的各序电抗104.3不对称短路的分析124.3.1不对称短路三种情况的分析124.3.2正序等效定则14心得体会15参考文献16电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程，通过学习电力系统分析，学生可以了解电力系统的构成，电力系统的计算分析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判断，为从事电力系统打下必要的基础。
电力系统短路电流的计算是重中之重，电力系统三相短路电流计算主要是短路电流周期（基频）分理的计算，在给定电源电势时，实际上就是稳态交流电路的求解。
采用近似计算法，对系统元件模型和标幺参数计算作简化处理，将电路转化为不含变压器的等值电路，这样，就把不同电压等级系统简化为直流系统来求解。
在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统运行产生最严重故障的后果之一。
电力系统接线图如图所示，其中G为发电机，M为电动机，负载(6)为由各种电动机组合而成的综合负荷，设在电动机附近发生三相短路故障，计算短路点k的短路电流。
电源三相短路电流计算公式
电源三相短路电流计算公式在电力系统中，短路电流是一个非常重要的参数，它决定了系统中的保护装置的选择和设置。
特别是在三相电源系统中，短路电流的计算是至关重要的。
本文将介绍电源三相短路电流的计算公式，以及一些相关的理论知识。
首先，我们来看一下电源三相短路电流的计算公式。
在三相电源系统中，短路电流可以通过以下公式进行计算：Isc = U / (Z √3)。
其中，Isc代表短路电流，U代表电源的相电压，Z代表系统的阻抗。
这个公式简单明了，但是其中的一些参数可能需要进一步解释。
首先是相电压U，它是指电源系统的相电压，通常以伏特（V）为单位。
其次是系统的阻抗Z，它是指系统中的总阻抗，包括电缆、变压器、发电机等设备的阻抗。
最后是√3，它是一个常数，代表了三相系统中的相电压和线电压之间的关系。
通过这个公式，我们可以很容易地计算出电源系统中的短路电流。
但是在实际应用中，我们还需要考虑一些其他因素。
例如，系统中的电流限制装置、保护装置的动作特性等，这些都会对短路电流的计算和分析产生影响。
除了短路电流的计算公式，我们还需要了解一些相关的理论知识。
首先是短路电流的影响。
短路电流会导致系统中的设备受到过载，甚至烧毁。
因此，对于系统中的各种设备，我们都需要对其进行短路电流的计算和分析，以确保其正常运行。
其次是短路电流的限制和保护。
在实际应用中，我们通常会在系统中设置电流限制装置和保护装置，以保护系统中的设备。
这些装置的动作特性和设置参数，都需要根据系统中的短路电流进行合理的选择和设置。
另外，我们还需要考虑系统中的地线电流。
在三相系统中，地线电流也是一个非常重要的参数，它通常会影响系统中的保护装置的选择和设置。
因此，在进行短路电流的计算和分析时，我们还需要考虑地线电流的影响。
总之，电源三相短路电流的计算公式是一个非常重要的工具，它可以帮助我们快速准确地计算出系统中的短路电流。
但是在实际应用中，我们还需要考虑一些其他因素，例如系统中的保护装置、电流限制装置等。
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银川能源学院课程设计课程名称：电力系统分析设计题目：电力系统三相短路电流的计算学院：电力学院专业：电气工程及其自动化____________ 班级：1203班________________________ 姓名：张将________________________学号：1310240006__________________目录摘要 .................................................................................. 错误!未定义书签。
课题 (2)第一章.短路的概述 (2)1.1发生短路的原因 (2)1.2发生短路的类型 (2)1.3短路计算的目的 (3)1.4短路的后果 (3)第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算 (4)2.1收集已知电力系统的原始参数 (4)2.2制定等值网络及参数计算 (4)2.2.1标幺值的概念 (4)2.2.2计算各元件的电抗标幺值 (5)2.2.3系统的等值网络图 (5)第三章.故障点短路电流计算......................................... 错误!未定义书签。
第四章.电力系统不对称短路电流计算 (9)4.1对称分量法 (9)4.2各序网络的定制 (10)4.2.1同步发电机的各序电抗 (10)4.2.2变压器的各序电抗 (10)4.3不对称短路的分析 (12)4.3.1不对称短路三种情况的分析 (12)4.3.2正序等效定则 (14)心得体会 (15)参考文献 (16)电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程，通过学习电力系统分析，学生可以了解电力系统的构成，电力系统的计算分析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判断，为从事电力系统打下必要的基础。
电力系统短路电流的计算是重中之重，电力系统三相短路电流计算主要是短路电流周期（基频）分理的计算，在给定电源电势时，实际上就是稳态交流电路的求解。
采用近似计算法，对系统元件模型和标幺参数计算作简化处理，将电路转化为不含变压器的等值电路，这样，就把不同电压等级系统简化为直流系统来求解。
在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统运行产生最严重故障的后果之一。
电力系统接线图如图所示，其中G为发电机，M为电动机，负载(6)为由各种电动机组合而成的综合负荷，设在电动机附近发生三相短路故障，计算短路点k的短路电流。
第一章.短路的概述1.1发生短路的原因电力系统中，发生短路故障的原因有很多，常见的有：（1）元件的绝缘自然老化发展成短路;（2）因雷击或过电压引起电弧放电，凤、雪等自然灾害引起电杆倒塌；（3）违反了电力系统的正规操作——违规操作；其他，如鸟兽等跨接裸露导线等造成的短路。
1.2发生短路的类型电力系统中，发生短路故障的类型具体可分为以下：（1）三相接地故障，用K)3(表示；（2）单相接地故障，用K)1(表示；（3）两相短接故障，用K)2(表示；（4）两相接地短路故障，用K)1,1(表示；电力系统中，短路故障归类可以分为：三相短路 ｛对称短路｝两相短路⇒｛不对称短路｝单相接地短路⇒｛不对称短路｝两相接地短路⇒｛不对称短路｝在这些故障中，三相短路故障虽然很少发生，但情况比较严重，且三相短路时电力系统仍是三相对称的，称为对称故障，分析比较容易，因此对三相短路的研究有十分重要的意义。
1.3短路计算的目的在电力系统中，短路计算具有十分重要的意义：（1）选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备；（2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数；（3）选择最佳的主接线方案；（4）进行电力系统暂态稳态的计算；（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等；1.4短路的后果发生短路故障时可能产生以下后果：（1）通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧使短路点的元件发生故障甚至损坏。
（2）短路电流通过非故障设备时，由于发热和电动力作用，引起它们使用寿命缩短甚至严重损坏。
（3）电力系统中部分地区的电压严重降低，使大量电力用户的正常工作遭到破坏。
（4）破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡甚至使得系统崩溃，无法继续正常运行。
所以，有必要对电力系统进行短路计算分析。
根据计算的结果，合理选择和校验电气设备，进行继电保护装置的选型与整定计算，分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施和确定电力线路对通信线路的影响等。
第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算2.1收集已知电力系统的原始参数发电机G1：额定有功功率60MVA 次暂态电抗标幺值X”=0.12 ，次暂态电动势E”=1.08。
电动机为6MVA 。
变压器T1:：变压器额定容量31.5MVA,电压10.5/121KV 变压器T2：变压器额定容量 7.7MVA,电压110/6.3KV 变压器Ｔ3：变压器额定容量20MVA,电压110/11KVL1线路，60km ,X1=0.4Ω/km、L2线路，20km 、 L3线路,7km2.2制定等值网络及参数计算 2.2.1标幺值的概念在电力系统分析中，还经常采用一种相对单位制，称为标幺值。
在标幺值中。
各不同单位的物理量都要指定一个基准值，这个基准值用下标B 表示。
则某个物理量的标幺值定义为其有名值和基准值之比，用下标*表示，有时加上说明用标幺值表示后，可以略去下标*。
位）基准值（与实际值同单）实际有名值（任意单位标幺值=可见标么值是一个无单位的比值，而且，对同一个实际值，当所算的基值不同时其标幺值也不同。
标么值的符号为各量符号加下角码“*”标幺值是一个没有量纲的数值，对于同一个有名值，基准值选的不同，其标幺值也就不同，因此，说明一个量的标幺值时，一定要同时说明它的基准值，否则，标幺值没意义。
电力系统使用标幺值进行计算和标注，主要是因为它具有这样一些优点：（1）易于比较电力系统各元件的参数和特点，便于迅速准确的判定结果的正确性。
（2）能够简化计算公式，交流电路中，用标幺值计算时通过选择不同的基准值，线电压与相电压的标幺值相等，三相功率与单相功率的标幺值相等，三相电路与单相电路的计算公式相同。
（3）三相电力系统中，各元件参数和变量之间的基准值还有确定关系：U I SB B B3=YZZ I U BBB B B13==2.2.2计算各元件的电抗标幺值发电机1电抗：2.06010012.01''**===S S X X NB变压器2电抗：333.05.311001005.10100%2*=⨯=⨯=S S U X NBK线路3电抗：182.0115604.0604.032*1002=⨯⨯=⨯⨯=US X BB线路4电抗：061.0100204.0204.0411522*=⨯⨯=⨯⨯=U S X BB变压器5电抗：525.020*******.10100%5*=⨯=⨯=SS U X NBK综合负载6的模型为电压源，35.0,8.0""==X E (要归算到统一的基准值下)有944.11810035.06"*=⨯=⨯=SS X X NB线路7电抗:03.0100104.0104.0711522*=⨯⨯=⨯⨯=U S X BB变压器8电抗：4.15.71001005.10100%8*=⨯=⨯=S S U X NBK大容量电动机9的模型为电压源，9.0''=E ，2.0''=X （要归算到统一的基准值下）有：333.361002.0''*9=⨯=⨯=N B S S X X图中分子为元件电抗的编号，分母为电抗的标幺值，电动势也以标幺值表示，并忽略其间的相位差，相应的计算以实数计算。
2.2.3系统的等值网络图第三章.故障点短路电流计算先合并串连电抗，得到图，串联电抗合并其中，715.0182.0333.02.010*=++=X 53.2944.1525.0061.011*=++=X 43.14.103.012*=+=X因为电路含有多个电源，先在A 点断开电路，用戴维南定理，将断开处的二端口网络等效成一个电压源，其电动势等于A 点处的开路电压018.18.053.253.2715.08.008.1611111061*******=+⨯+-=++-=E X X X E E E 其内阻为除源后的A 端的等效电阻 557.011//1012***==X X X 再接入电路，得图戴维南定理简化后的电路 求出起始次暂态电流的标幺值为：512.043.1557.0018.112131****"=+=+=X X E I 27.0333.39.0292***"===X E I 782.027.0512.021"""***=+=+=I I I 起始次暂态电流为KA KA US I I BB167.73.63100782.03"*"=⨯⨯== 冲击电流：kA I I I i B imp26.18167.755.2)28.128.1(''*2''*1=⨯=+=短路电流的最大有效值：''*2''*157.152.1I I i imp +=kA 02.113.63100)27.057.1512.052.1(=⨯⨯+⨯=短路功率（短路容量）：MVA S I S B kt 2.78100782.0''*=⨯==第四章.电力系统不对称短路电流计算4.1对称分量法任何一个三相不对称的系统都可分解成三相对称的三个分量系统，即正序、负序和零序分量系统。
对于每一个相序分量来说，都能独立地满足电路的欧姆定律和基尔霍夫定律，从而把不对称短路计算问题转化成各个相序下的对称电路的计算问题。
对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，任意一组不对称的三个相量（电压或电流）总可以分解成为正序、负序和零序三组（每组三个）相量。
正序分量是指三个相量模相同，但相位角按A-B-C顺序互差1200，正序分量一般加下标1表示。
电力系统稳态运行时只有正序分量。
负序分量是指三个相量模相同。
但相位角按C-B-A顺序互差1200，负序分量一般加下标2表示，零序分量是指三个相量模相同，且相位角也相等，零序分量一般加下标0表示。
（1）图中相量•••FFF cba111幅值相等，相位彼此互差1200，且a超前b，b超前c，称为正序分量；（2）图中相量•••FFF cba222幅值相等，相位关系与正序相反，称为负序分量；（3）图中相量•••FFF cba0幅值和相位均相同，称为零序分量。