短路电流计算(案例分析)
2023发输专业考案例上下午原题及解析
2023年注册电气发输专业考试案例解析（上）专业案例题（共25题，每题2分。
考生解答应依据准确，解答过程完整，计算结果正确）题1-5：某光伏发电站规划安装容量250MWp 级，通过1回110kV 线路接入系统，升压站110kV 侧系统提供的三相短路容量5000MVA。
本期建设光伏发电安装容量125MWp 级，选择540Wp 单晶硅光伏组件和500kW 逆变器，容配比为1.3。
单晶硅光伏组件和逆变器相关主要技术参数分别见表1和表2。
请分析计算并解答下列各小题。
表1单晶硅光伏组件主要技术参数表技术参数单位参数峰值功率Wp 540开路电压（OC V ）V 49.6短路电流（SC I ）A 13.86工作电压（PM V ）V 41.64工作电流（PM I ）A 12.97工作电压温度系数%/K -0.35开路电压温度系数%/K -0.275短路电流温度系数%/K 0.045工作条件下的极限低温℃5工作条件下的极限高温℃65表2逆变器主要技术参数表技术参数单位参数额定功率kW 500最大输出功率kW 550最大输入直流电压V 1000最低启动电压V 540最小输入电压V 520MPPT 电压范围V 520V～850V交流额定输出电压V 400交流输出频率Hz50【2023案上01】该光伏电站场址年平均气温、极端最低气温和极端最高气温分别为16℃、-15℃和40℃，若每个光伏组件串安装于1个固定可调式支架上，呈2行n 列排布，则每个支架光伏组件安装容量宜为下列哪项数值？A.8.1kWpB.8.64kWpC.9.72kWpD.10.26kWp答案:［C ］解答过程：依据《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)，6.4.2条条文说明，按地面站考虑，仅需满足公式6.4.2-1max 100019.11[1(25)]49.6[1(525)(0.275%)]dc oc v V N V t K ≤==⨯+-⨯⨯+-⨯-，依题意每个光伏组件串“呈2行n 列排布”即取偶数，故取18（个），3max 18540109.72P kWp-=⨯⨯=注：本公式的中的温度需要代入的是工作条件下光伏组件的极限低温5℃，而不应代入小题干中提及的光伏站的极端最低气温-15℃，前者是设备温度，后者为环境温度，在工程中设备温度不易取得，一般用环境温度代替，以往真题中有采用环意温度，这个也符合工程实际，但本题给了设备温度，故采用设备温度。
电力系统短路分析
目录
CONTENTS
• 电力系统短路概述 • 短路电流计算 • 短路故障分析 • 电力系统短路保护 • 短路分析案例 • 结论与展望
01 电力系统短路概述
短路定义与分类
பைடு நூலகம்
短路定义
在电力系统中，由于某种原因导致电 路中的电流不经过负载直接流回电源 的现象。
短路分类
根据短路发生的位置和短路电流的大 小，可以分为单相短路、两相短路和 三相短路。
详细描述
针对传统短路保护装置存在的不足，研发了一种新型的短路保护装置。通过在多个场景下的应用和测试，该装置 表现出良好的性能和稳定性，能够有效提高电力系统的安全性和可靠性。
06 结论与展望
短路分析的重要性和意义
保障电力系统安全稳定运行
短路故障是电力系统中最常见的故障之一，对其进行准确分析有 助于及时发现和解决故障，降低对整个系统的影响。
系统稳定性下降
短路可能导致系统电压下降，影响电力系统 的稳定性。
火灾风险
短路可能导致电弧产生，引发火灾。
02 短路电流计算
短路电流计算方法
欧姆定律法
基于欧姆定律，通过系 统各元件的电阻和电感 计算短路电流的大小。
叠加法
将系统中的各个元件对 短路电流的贡献分别计 算，然后进行叠加得到
总短路电流。
等效电压源法
通过分析电流和电压的波形来判断 是否存在短路故障。
04
短路故障的预防与处理
加强设备维护和检修
定期检查设备的绝缘状况和运行状态， 及时发现并处理潜在的故障隐患。
提高设备质量
选用高质量的设备和材料，减少设备 故障和绝缘损坏的可能性。
安装保护装置
在关键设备和线路安装保护装置，如 断路器和熔断器，以便在发生短路故 障时及时切断电路。
短路电流特性曲线课件
保护策略制定
设备选型与校验
根据短路电流特性曲线，可以选配合 适的电气设备并进行校验，以确保设 备的安全运行。
根据短路电流特性曲线，可以制定相 应的保护策略，如速断、限流等。
03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ短路电流计算
短路电流计算方法
欧姆定律法
基于欧姆定律，通过测量电路中 的电阻、电感和电容等参数，计
算短路电流。
叠加原理法
将电路中的电压源和电流源分别进 行叠加，计算每个源单独作用时的 短路电流，最后求和得到总短路电 流。
案例二：某住宅小区的短路跳闸故障排查
总结词
线路过载引发短路跳闸
详细描述
某住宅小区的线路因过载而 发热，引发短路跳闸故障。 电力公司排查故障原因，发 现是居民用电负荷过大所致
。
总结词
电力设施老化问题
详细描述
该小区的电力设施存在老化现象，线路绝 缘层破损、设备锈蚀等问题较多，增加了 短路的风险。
总结词
系统稳定性受影响
短路电流可能导致电力系 统电压骤降或崩溃，影响 系统的稳定运行。
人员伤亡
短路电流可能导致触电事 故，对人员生命安全构成 威胁。
02
短路电流特性曲线
特性曲线的定义与绘制
定义
短路电流特性曲线是描述短路电流随时间变化的曲线，通常以电流为纵坐标， 时间为横坐标。
绘制方法
通过实验或仿真数据，将不同时刻的短路电流值标在坐标系上，然后连成线段 或光滑曲线。
短路电流的限制措施
变压器分接头的调整
通过调整变压器的分接头，改变变压器的变比，从而改变电网的 短路电流水平。
串联电抗器的使用
在系统中串联电抗器，通过增加系统的电抗值来限制短路电流的大 小。
电网相间短路阶段式电流保护“三配合”分析及整定计算案例
为配合系数， 反应
可靠 系数取 １ ． ２ ．
＞ １ ， 一般 取 ｌ ＿ １～ １ ． ２： 反应 测
灵 敏度 的校验可 以用 图解法 求出 电流第 １ 段保护 的保 护范 围， 即作 出短路 电流 曲线从而确 定 出最 小保 护范 围（ 最小保 护范
围不小于 线路全长 的 １ ５ ％ ， 即可装设 电流第 １段保护 ） 。 另一方法
・２ ３ ２・
学 术 交 流
Ｅ 电 Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ 子 Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ 测 Ｃ Ｔ Ｅ 试 Ｓ Ｔ
２ ０ 第 １ ３ ５ 年 期 ３ 月
设 ＤＪ ，Ｄｎ，Ｄｍ分别 为第 １段、 第１ Ｉ 段和 第１ Ⅱ段保护 的
整定值 ， 同 一 断 路 器 上
一
，
按躲过本线路末端故障时最大短路电流整定， 即
电
子
测
试
电网相 间短路阶段式 电流保 护“ 三配合 ＂ 分析及整 定计算案例
李莉 胡兴龙 顾凌云 白少锋
（ 银 川大学电力 系， 宁夏银川 ７ ５ ０ １ ０ ５ ； 中电投 宁夏能源铝 业有 限公 司， 宁夏青铜峡 ７ ５ １ ６ ０ ３ ）
摘要 ： 当前对于输 电线路相 间短路通常采用 阶段式 电流保护 。 阶段式保 护要解决的问题主要是配合 问题 ， 即保护范 围的配合 、 动 作时间的配合和整定值（ 边界 ） 的配合 。 本文先研究阶段式 电流保护各段保护 间保 护范围和 动作时间的配合， 再研 究各段 保 护 间整定值 的配合 ， 最后以实际案例研究各段 电流保护整定计算的方法 。 关键词 ： 相 间短路 ；阶段式 电流保护 ； “ 三配合 ” ； 整定计算 中图分类号 ： Ｔ Ｍ ９ １ １
etap短路计算
etap短路计算摘要：一、引言二、etap 短路计算概述1.etap 软件介绍2.短路计算在电力系统中的重要性三、etap 短路计算步骤1.准备工作2.短路计算参数设置3.计算过程4.结果分析四、etap 短路计算应用案例1.案例一2.案例二五、etap 短路计算在我国的发展与应用六、结论正文：一、引言随着电力系统的规模和复杂性不断增加，短路计算在电力系统设计和运行中的重要性日益凸显。
etap 是一款功能强大的短路计算软件，已经在国内外得到广泛应用。
本文将对etap 短路计算进行详细介绍。
二、etap 短路计算概述etap 是一款专业的电力系统分析和设计软件，提供了全面的短路计算功能。
它不仅能够进行传统的短路计算，还可以进行诸如不对称短路、动态短路等复杂情况的计算。
短路计算在电力系统中的重要性主要体现在以下几个方面：1.评估电力系统的安全稳定运行性能2.为继电保护装置的配置和整定提供依据3.分析电力系统故障传播特性，为系统优化提供参考三、etap 短路计算步骤1.准备工作：首先需要准备电力系统的相关参数，包括线路参数、设备参数、潮流数据等。
2.短路计算参数设置：根据电力系统的实际情况和计算需求，设置短路计算的参数，如短路类型、短路电流幅值、短路时间等。
3.计算过程：启动etap 软件，导入电力系统模型，设置好参数后，进行短路计算。
4.结果分析：计算完成后，对结果进行分析，主要包括短路电流大小、短路位置、设备承受能力等。
四、etap 短路计算应用案例1.案例一：某10kV 配电网短路计算，通过etap 软件分析短路电流及设备承受能力，为继电保护装置的配置和整定提供依据。
2.案例二：某500kV 超高压输电线路短路计算，分析不对称短路情况下，电力系统的动态响应特性。
五、etap 短路计算在我国的发展与应用etap 短路计算在我国得到了广泛的应用，已经成为电力系统设计和运行的重要工具。
随着我国电力系统规模的扩大和技术的进步，etap 短路计算在电力系统领域的应用将进一步拓展。
两相短路和三相短路电流计算
两相短路和三相短路电流计算《两相短路和三相短路电流计算》一、引言在电力系统中，短路是一种常见的故障形式，其产生的瞬时电流可以对设备和系统造成严重的损坏。
对于电力系统的设计、运行和保护来说，正确计算两相短路和三相短路电流至关重要。
本文将从两相短路和三相短路的基本概念入手，探讨短路电流的计算方法，并结合实际案例进行深入探讨，以便读者全面理解这一重要主题。
二、两相短路和三相短路的基本概念1. 两相短路两相短路是指在电力系统中，两相之间或相对中性线出现短路故障。
这种故障可能在任何两个相之间或相对中性线产生，导致严重的故障电流。
对于两相短路电流的计算，我们需要考虑短路点的电阻、电抗、系统电压等参数，利用对称分量法或赫德—格林公式来进行计算。
2. 三相短路三相短路是指系统中所有三相同时出现短路故障。
这种故障通常会导致巨大的短路电流，对设备和系统的损坏可能会更为严重。
三相短路电流的计算通常采用瞬时对称分量法或复数法来进行计算，需要考虑系统参数、接地方式等因素。
三、两相短路和三相短路电流的计算方法1. 两相短路电流的计算在进行两相短路电流计算时，我们首先需要确定短路点的位置和相关参数，包括短路电阻、电抗等。
接下来，可以采用对称分量法来进行计算。
对称分量法是一种将非对称系统转化为对称系统进行计算的方法，通过对系统进行对称和正序分解，计算出正序、负序和零序短路电流，再将其合成得到最终的短路电流。
2. 三相短路电流的计算对于三相短路电流的计算，通常采用瞬时对称分量法或复数法来进行计算。
瞬时对称分量法是一种将三相电路转化为正序、负序和零序分量进行计算的方法，而复数法则是利用复数理论进行计算，通过计算系统的阻抗和电压来得到短路电流。
四、实际案例分析为了更好地理解两相短路和三相短路电流的计算方法，我们将结合一个实际案例进行分析。
某变电站发生了两相短路故障，需要计算短路电流来评估设备的承受能力。
我们首先确定短路点的位置和相关参数，然后利用对称分量法进行计算，最终得到了短路电流的值。
配变电系统短路电流计算实用手册
配变电系统短路电流计算实用手册【原创版】目录一、引言二、配变电系统短路电流计算的基本原理三、配变电系统短路电流计算的步骤四、实际应用案例分析五、总结与建议正文一、引言配变电系统短路电流计算是电力系统中重要的一环，它关乎到电力系统的安全稳定运行。
短路电流是指在电力系统中出现短路故障时，电流瞬间升高至很高的值。
短路电流的大小取决于电力系统的参数，包括电源电压、系统阻抗、变压器的变压比等。
对于配变电系统而言，短路电流计算的目的是为了确保电力系统的设备和人员的安全，以及保证电力系统的经济运行。
二、配变电系统短路电流计算的基本原理配变电系统短路电流计算的基本原理是根据电力系统的参数和短路故障的特性，通过一定的计算方法得到短路电流的大小。
具体的计算方法包括欧姆定律、基尔霍夫定律等。
在实际的计算过程中，需要先了解电力系统的结构和参数，然后根据短路故障的类型和位置进行计算。
三、配变电系统短路电流计算的步骤配变电系统短路电流计算的步骤可以分为以下几个步骤：1.确定电力系统的结构和参数，包括电源电压、系统阻抗、变压器的变压比等。
2.确定短路故障的类型和位置，以便选择合适的计算方法。
3.根据欧姆定律、基尔霍夫定律等计算方法，计算短路电流的大小。
4.根据计算结果，分析电力系统的运行状况，并采取相应的措施。
四、实际应用案例分析以下是一个配变电系统短路电流计算的实际应用案例：某 110kV 变电站，电源侧电压为 110kV，系统阻抗为 0.15Ω，变压器变压比为 10。
假设在电源侧发生两相短路故障，需要计算短路电流的大小。
根据上述计算方法，可以得到短路电流的大小为：I = U / Z = 110kV / 0.15Ω = 733.33A因此，在电源侧发生两相短路故障时，短路电流的大小为 733.33A。
五、总结与建议配变电系统短路电流计算是电力系统中重要的一环，它关乎到电力系统的安全稳定运行。
在实际的计算过程中，需要先了解电力系统的结构和参数，然后根据短路故障的类型和位置进行计算。
6 电缆热稳定允许短路电流计算
6 电缆热稳定允许短路电流计算下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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4-10 某工厂变电所装有两台并列运行的S9-800（Y,yn0接线）型变压器，其电源由地区变电站通过一条8km 的10kV 架空线路供给。
已知地区变电站出口断路器的断流容量为500MVA ，试用标幺制法求该厂变电所10kV 高压侧和380V 低压侧的三相短路电流k I 、sh i 、sh I 及三相短路容量k S 。
解：（1）取100=dS MVA ， 5.101=d U kV ，4.02=d U kV ，则kA 5.5kA 5.103100311=⨯==d d d U S I ，kA 3.144kA 4.03100322=⨯==d d d U S I（2）计算各元件电抗标幺值 系统2.0500100*===oc d S S S X 线路 9.25.1010084.0221*=⨯⨯==av d WLU S l x X 变压器 625.58.01001005.4100%*=⨯==N d k TS S U X（3）k 1点短路： 1.39.22.0***1=+=+=∑WL S X X XkA 77.1kA 1.35.5*111===∑X I I d k kA 51.4kA 77.155.255.21=⨯==k sh I i kA 67.2kA 77.151.151.11=⨯==k sh I IkA 77.11==∞k I IMV A 26.32MV A 1.3100*1===∑X S S d k（4）k 2点短路： 9125.52625.59.22.02****2=++=++=∑T WLS X XX XkA 4.24kA 9125.53.144*222===∑X I I d kkA 9.44kA 4.2484.184.12=⨯==k sh I i kA 6.26kA 4.2409.109.12=⨯==k sh I IkA 4.242==∞k I IMV A 9.16MV A 9125.5100*22===∑X S S d k4-11 如图4-32所示网络，各元件的参数已标于图中，试用标幺值法计算k 点发生三相短路时短路点的短路电流。
图4-32 习题4-11附图解：（1）取100=dS MVA ，av d U U =，则各元件电抗标幺值为线路 151.0115100504.0221*=⨯⨯==av d WLU S l x X 变压器 525.0201001005.10100%*=⨯==N d k TS S U X电抗器164.13.663.0631001004100%222*=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯==d NL NL d L LU U S S X X 5775.1164.12525.0151.02****=++=++=∑L T WLX X XX kA 81.5kA 5775.113.6310013*=⨯⨯==∑X U S I d d k4-12 在图4-33所示电力系统中，所有发电机均为汽轮发电机。
各元件的参数如下：发电机G1、G2容量均为31.25MVA ，13.0=''dX ，发电机G3容量为50MVA ，125.0=''dX ；变压器T1、T2每台容量为31.5MVA ，5.10%=k U ，变压器T3容量为50MVA ，5.10%=k U ；线路WL 的长度为50km ，单位长度电抗为0.4km /Ω，电压为110kV 级，试用运算曲线法计算10kV 电压级的k 点发生短路时0s 和0.2s 时的短路电流。
图4-33 习题4-12附图解：（1）作等效电路 取100=dS MVA ，av d U U =，则各元件电抗标幺值为发电机G1、G2 416.025.3110013.0*2*1=⨯==X X 变压器T1、T2 333.05.31100105.0*4*3=⨯==X X发电机G3 25.050100125.0*5=⨯=X变压器T3 21.050100105.0*6=⨯=X线路WL 151.0115100504.02*7=⨯⨯=X作等值电路如下图所示。
（2）化简网络，求各电源到短路点的转移电抗749.0333.0416.0*3*1*8=+=+=X X X 611.0151.021.025.0*7*6*5*9=++=++=X X X X将*4X 、*8X 、*9X 作∆-Y 变换得：49.1611.0749.0333.0749.0333.0*10=⨯++=X216.1749.0611.0333.0611.0333.0*11=⨯++=X因此，各发电机对短路点的转移电抗分别为G1支路 49.1*10*1==X X kG2支路 416.0*2*2==X X k G3支路 216.1*11*3==X X k（3）求各电源的计算电抗466.010025.3149.1*1=⨯=c X 13.010025.31416.0*2=⨯=c X 608.010050216.1*3=⨯=c X （4）查计算曲线数字表，并用差值法求短路电流周期分量标幺值 对汽轮发电机G1，467.0*1=c X ，查附录表B -1可得当46.0*=c X 时 302.2*0=I ，95.1*2.0=I 当48.0*=c X 时203.2*0=I ，879.1*2.0=I因此，当467.0*1=c X 时，0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为()27.2466.048.046.048.0203.2302.2203.2*0=---+=I()93.1466.048.046.048.0879.195.1879.1*2.0=---+=I 同理，对汽轮发电机G2，13.0*2=c X ，查附录表B -1可得0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为()34.813.014.012.014.0718.7963.8718.7*0=---+=I()05.513.014.012.014.0878.422.5878.4*2.0=---+=I 对汽轮发电机G3，608.0*3=c X ，查附录表B -1可得0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为()726.1608.065.06.065.061.1748.161.1*0=---+=I()522.1608.065.06.065.0431.1539.1431.1*2.0=---+=I （5）计算短路电流有名值归算到短路点的各电源的额定电流为G1、G2支路 kA 72.1kA 5.10325.31=⨯=N IG3支路kA 75.2kA 5.10350=⨯=N I因此，0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量有名值分别为kA 23kA 726.175.2kA 34.872.1kA 272.272.10=⨯+⨯+⨯=I kA 2.16kA 522.175.2kA 05.572.1kA 93.172.12.0=⨯+⨯+⨯=I4-13 已知某一不平衡的三相系统的︒∠=1080AU V ，︒∠=13570B U V ，︒∠=17585CU V ，试求其正序、负序及零序电压。
解：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡04.12813.34627.817513510j120240240j1202202196.296.6286.36857080111 1 1311 1 1 1 131j j j j j j j j C B AA A A e e e e e e e e e e U U U a a a a U U U 4-14 某10kV 母线三相水平平放，型号LMY -60⨯8mm 2，已知21==''∞I I kA ，母线跨距1000mm ，相间距250mm ，跨距数大于2，短路持续时间为2.5s ，系统为无穷大，试校验此母线的动稳定度和热稳定度。
解：（1）热稳定校验： s 5.2==k ima t t 查表4-6得，铝母线的热稳定系数2/mm s A 87=C ，因此最小允许截面为223minm m 65.381m m 5.2871021=⨯==∞imat CIA母线的实际截面积A =60×8mm 2 =480 mm 2＞min A ，所以热稳定满足要求。
（2）动稳定校验： 55.35kA 2155.2=⨯=sh i kA 由279.286060250>=+-=+-h b b s ，故取K ≈1。
则母线受到的最大电动力为()N 7.9861N 10250100011055.53310372372max =⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--sli F sh母线的弯曲力矩为：1017.198610max ⨯==l F M N·m 67.198=N·m 母线的截面系数为：37322m 1048m 6008.006.06-⨯=⨯==h b W 母线的计算应力为：7104867.198W M -⨯==σc Pa 71014.4⨯=Pa 铝母线排的最大允许应力 Pa109.67⨯=alσ＞c σ，所以动稳定满足要求。
某10/0.4kV 车间变电所，总计算负荷为980kVA ，其中一、二类负荷700 kVA 。
试初步选择该车间变电所变压器的台数和容量。
解：因为有一、二类负荷，所以应选两台变压器。
变压器容量应同时满足以下两个条件：6869807.07.030=⨯=≈S S T kVA 且700II)I (30=≥+S S T kVA查附录表A -1，选两台10/0.4kV 、S9—800 kVA 的变压器。
5-14 某厂的有功计算负荷为3000kW ，功率因数为0.92，该厂6kV 进线上拟安装一台SN10-10型断路器，其主保护动作时间为1.2s ，断路器分闸时间为0.2s ，其6kV 母线上的==∞I I k 20kA ，试选择该断路器的规格。
解： A 8.31392.0633000cos 330m ax .=⨯⨯==ϕN W U P Is 4.12.02.1=+=+==oc pr k ima t t t t kA 512055.255.2=⨯==k sh I iMVA 218203.633=⨯⨯==k av k I U S MV A 300106500=⨯==⋅N ocN oc U U S S查附录表A -15，选择SN10—10II/1000型断路器，设备具体参数及计算数据见下表。
高压断路器选择表序号安装地点的电气条件所选设备的技术数据结论项目数据 项目SN10—10II/10001 max .W U / kV 6 N U / kV10 合格 2 max .W I / A313.8 N I/ A1000 合格 3 k S / MVA 218 oc S / MVA 300 合格 4 sh i / kA51m ax i / kA80合格 5 ima t I 2∞/（kA 2 .s ） 4.1202⨯t I t 2/（kA 2 .s ）25.312⨯合格5-15 试选择图5-63中10kV 馈线上的电流互感器。