第七章 短路电流分析与计算
电力设备的短路电流计算与分析方法
电力设备的短路电流计算与分析方法电力设备的短路电流计算与分析方法是电力系统设计和运行中非常重要的一环。
短路电流是指在电力设备出现故障时，电流在短路路径上瞬间升高的现象。
正确计算和分析短路电流对于保护设备和确保电力系统的安全稳定运行至关重要。
本文将介绍电力设备的短路电流计算方法和相关的分析技术。
一、短路电流计算方法1.1 对称分量法对称分量法是一种常用的短路电流计算方法。
该方法假设电力系统中的故障电流由正序、负序和零序组成，通过计算这三个分量的短路电流，得到总的短路电流。
正序短路电流表示电流中的三相分量完全相等，负序短路电流表示电流中的三相分量相互交换相位，零序短路电流表示电流中的三相分量相互平衡。
1.2 消弧线圈法消弧线圈法是另一种常用的短路电流计算方法。
在电力系统的高压侧和低压侧添加消弧线圈，通过计算这两个线圈的电压和电流得到短路电流。
消弧线圈能够有效地减小短路电流的幅值，保护电力设备免受电流的冲击。
根据具体的系统参数和运行情况，可以选取合适的消弧线圈参数来计算短路电流。
1.3 电力系统分析软件随着计算机技术的发展，越来越多的电力系统分析软件被开发出来。
这些软件能够模拟电力系统的运行状态，利用数学计算和仿真算法快速准确地计算短路电流。
通过输入电力系统的拓扑结构、电气参数和负载情况，软件可以自动计算各个节点和设备的短路电流。
这种方法不仅提高了计算效率，还减少了人工计算中可能出现的错误。
二、短路电流分析方法2.1 短路电流的影响因素分析在进行短路电流分析时，需要考虑一些影响短路电流的因素。
例如，电源的电压、电力设备的短路容量、电缆和导线的阻抗等。
这些因素对短路电流的大小和分布都有一定的影响。
通过分析这些因素，可以更好地理解电力系统中的短路电流行为，并采取相应的措施来提高电力系统的安全性。
2.2 短路电流的故障识别与定位短路电流的故障识别与定位是电力系统运行中重要的任务。
当系统发生故障时，准确地识别和定位故障点，可以快速采取措施进行修复，以避免故障扩大和影响到正常运行。
电力系统分析 第七章(三相短路)ppt课件
S XX 1 *
2 * x d ''* N
B 0 .1 2 5 1 0 0 0 .8 3 1 5
S G N
X 3 * X 1 0 R 0 % U 3 I N N U S B 2 B 1 0 4 03 6 0 .4 6 1 . 0 3 0 2 0 .8 7 2
U S
k 2 %B7 .5 1 0 0 1
B 2x5
B 2
4
3
第三节 恒定电势源电路的三相短路
• 恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅值 和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。
一、三相短路的暂态过程
图1-2 简单三相电路短路
•短路前电路处于稳态：
eEmsin(t ) i Im0 sin(t )
Im0
Em
(RR)22(LL)2
②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。
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)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可 能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应， 导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至 损坏。
B
4
T 1 N
%
%
US US T 2 x 4 * j1 0 k 2 0
B T 3 x 6 * j1 0 k 3 0
B
S S T 2 N
T 3 N
3、输电线
2
UU S S x 3 *j x 3 3
4
B 2x 3
B 2
UUU U 2 3 4
第七章 电力系统三相短路
短路后——两个独立的回路
有源回路：
短路的全电流:
di Ri L E m sin( t ) dt
t / Ta
i i P iaP I Pm sin( t ) Ce
i P I Pm sin( t ) 变化规律：
其中
I Pm Em R 2 (L) 2
T a=0
X/R Ta kim 14 0.045 1.799
kim
30 0.064 1.855
2
实际计算时：
1
短路点 发电机母线 发电厂高压侧母线 其它地点
kim 1.9 1.85 1.8
30
X/R
7.2.3 短路电流的有效值:
1 It T
以时刻t为中心的一个周期 内瞬时电流的均方根值
第七章 电力系统三相短路的分析计算
短路的一般概念 恒定电势源电路的三相短路 同步电机的三相短路的暂态过程 同步电机三相短路电流计算 电力系统三相短路的实用计算
7.1
短路的一般概念
所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或 相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路 的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间 或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其 绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生 了短路故障。 对称短路；不对称短路。
7.1.5 短路计算方法：
三相短路时系统三相参数仍然是对称的，可以采用 对称电路的分析计算方法。 不对称短路时，系统在短路发生处三相参数不再对 称，所以要采用对称分量法将这种不对称转化为对 称以后，再归结为对称短路的计算。
7.2 恒定电势源电路的三相短路
7.2.1三相短路的暂态过程
第七章短路电流的计算与分析
It =
1 T
∫
T 2 T t− 2 t+
i 2 dt
近似认为
I M = (1.52 ~ 1.62)
Im 2
最大有效值电流也是在短路后半个周期时出现． 最大有效值电流也是在短路后半个周期时出现．
《电力系统基础》 电力系统基础》
2011年3月24日星期四
结束
《电力系统基础》 电力系统基础》
2011年3月24日星期四
《电力系统基础》 电力系统基础》
2011年3月24日星期四
短路的后果举例
2003年8月14日－美国大停电 年 月 日
•美国东部 美国东部(EDT)时间 时间2003年8月14日16:11开始 美国东部 时间 年 月 日 开始 北京时间8月 日晨 日晨4:11），美国东北部和加拿大东 ），美国东北部和加拿大东 （北京时间 月15日晨 ）， 部联合电网发生了大面积停电事故 •纽约 纽约: 纽约 交通瘫痪、公路堵塞、人困在电梯和地下隧道里、 交通瘫痪、公路堵塞、人困在电梯和地下隧道里、冒 酷热步行回家 •停电影响 停电影响 美国： 俄亥俄州、密歇根州、纽约州、 美国： 俄亥俄州、密歇根州、纽约州、 马萨诸塞州、康涅狄克州、新泽西州、 马萨诸塞州、康涅狄克州、新泽西州、 宾夕法尼亚州、佛蒙特州（ 个州 个州） 宾夕法尼亚州、佛蒙特州（8个州） 加拿大：安大略省、魁北克省（ 个省 个省） 加拿大：安大略省、魁北克省（2个省）
f (3) f (2) f (1) f (1,1)
两相短路
单相接地 短路 两相接地 短路
《电力系统基础》 电力系统基础》
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短路的危害
１大电流产生巨大电动力，造成机械损坏； 大电流产生巨大电动力，造成机械损坏； ２烧毁设备（热稳定）； 烧毁设备（热稳定）； ３电网大面积电压下降； 电网大面积电压下降； ４破坏电力系统的稳定； 破坏电力系统的稳定； ５影响电力系统通讯。 影响电力系统通讯。
短路电流分析及计算资料
危害，应对电路进行有效的保护。这些保护装置的动作值及保护灵敏度的确定，都 需要用短路电流有效值来计算。
4. 对开关设备进行分断能力的校验 为了能够可靠地分断故障电路，对有些开
关电器要进行分断能力的校验，这需要用短路容量来计算。
二、采用欧姆法计算三相短路电流
短路电流分析及计算
第一节 短路的原因及作用
一、短路原因及危害
造成短路故障的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。
原因：
设备长期运行引起绝缘老化， 设备本身不合格， 绝缘强度不够而被正常电压击穿， 设备绝缘正常而被过电压（包括雷电过电压）击穿， 设备绝缘受到外力损伤而造成短路。
危害：
1. 元件发热 电流流过导体时产生的发热量与电流平方、持续时间、导体电阻
电压平方成正比的，当发生短路时由于电压降低很多，至使电机的电磁转矩下降， 可能不足以带动负载工作，直至使电动机停转，进而造成更大的故障。
4. 造成停电事故 短路点越是靠近电源，所造成的停电范围就越大，给国民经济
带来的损失也越大。
5. 单相接地短路将引起三相电流不对称 从而使输电线附近产生强大的磁场，
Rl Xl
此电路可以化成如右图所示单相电路来进行计算，
Uf
ZL
图中的电源电压Uf为相电压。
若发生如右图所示的三相对称短路，由 于电路仍然是三相对称的，同样可以化成如 右下图所示的单相电路来计算。
Uu Rl Xl
ZL
Uv
Uw
则：对三相短路物理过程的分析就变成了对正弦 激励下RL串联电路过渡过程的分析。
的乘积正成比。由于短路电流很大，即使流过的时间很短，也会使电气元件产生不 能允许的过热，致使设备损坏。
短路电流分析与计算
短路电流分析与计算短路电流是指电力系统在发生短路故障时，电流突然增大的现象。
短路电流分析与计算是电力系统设计和运行中重要的内容之一，它能够帮助工程师确定系统中的安全操作范围，保护设备和人员的安全。
短路电流的计算是为了确定保护设备的能力和选择正确的保护装置。
短路电流的计算通常包括对直流短路电流和对称短路电流的计算。
在进行短路电流计算之前，需要确定系统的拓扑结构和参数。
拓扑结构包括继电器、开关、变压器等电气设备的连接方式；参数包括系统的电阻、电抗、电容等。
在计算三相短路电流时，需要考虑以下几个因素：1.电气设备的短路能力：通过查阅设备的技术资料，可以确定设备的短路能力。
电气设备通常有额定短路电流容量，表示设备在额定电压和频率下能够承受的最大短路电流。
这个值通常以对称分量形式给出。
2.短路点的电阻和电抗：不同的短路点具有不同的电阻和电抗。
电阻一般可以通过测量获得，电抗通常需要根据系统的拓扑结构和参数进行估计。
3.电源电压：电源电压是计算短路电流的重要参数。
电源电压通常以震荡（复数）形式给出，其中包括震荡的大小和角度。
根据这些参数，可以使用不同的方法进行短路电流的计算，常用的方法包括传统方法和复数法。
传统方法通过分析电力系统的拓扑结构和参数，逐步计算各个电气设备的短路电流，最后将结果进行组合得到总的短路电流。
复数法是一种比较简单和快捷的计算方法。
它将电力系统的拓扑结构和参数转化为等值复数阻抗，并使用基尔霍夫电压定律和欧姆定律进行计算。
这种方法通常适用于均匀无电抗补偿的系统。
无论是使用传统方法还是复数法，计算的目的都是为了确定保护设备的动作电流和时间。
动作电流是指保护装置开始动作的电流阈值，它通常是设备的额定电流的一些倍数。
动作时间是指保护装置从检测到短路故障开始动作所需的时间，它是由保护装置的设计和设置参数决定的。
在进行短路电流计算时，还需要考虑一些特殊情况，例如接地短路、零序电流、接线方式等。
这些情况都会对短路电流的计算和设备的保护产生影响，工程师需要根据具体情况进行分析和计算。
短路电流的计算方法 Word 文档
1、短路电流的计算方法：1.1、两相短路电流计算公式：I=∑R=R1/K+Rb+R2∑X=Xx+X1/K+Xb+X2式中：I——两相短路电流，A∑R、∑X——短路回路内一相电阻、电抗值的总和，ΩXx——根据三相短路容量计算的系统电抗值，ΩR1、X1——高压电缆的电阻、电抗值，ΩKb——变压器变压比Rb、Xb——变压器的电阻、电抗值，ΩR2、X2——低压电缆的电阻、电抗值，ΩUe——变压器二次侧额定电压，V1.2、三相短路电流计算公式：I=1.15 I2、电缆线路短路保护2.1、1200V及以下电网中电磁式过电流继电器的整定2.1.1、保护干线装置公式：Iz≥IQe+Kx∑Ie式中：IQe——最大容量电动机额定起动电流，A，为电动机额定电流的6.0~7.0倍。
∑Ie——其余电动机额定电流之和，AKx——需用系数，取0.5～1.0，一般取1.0。
2.1.2、校验公式：≥1.5若线路上串联两台以上开关（其间无分支线路），则上一级开关整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验，校验灵敏度应满足1.2～1.5的要求，以保证双重保护的可靠性。
若校验不满足时，应采取以下措施：1.加大干线或支线电缆截面。
2.设法减少低压电缆线路的长度。
3.采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。
4.更换大容量变压器或采取变压器并联。
5.增设分段保护开关。
6.采用移动变电站或移动变压器。
2.2、电子保护器的整定:2.2.1、电磁起动器中电子保护器过流整定公式：Iz≤Ie当运行中电流超过Iz时视为过载，电子保护器延时动作；当运行中电流达到8Iz时视为短路，电子保护器瞬时动作。
2.2.2、校验公式：≥1.2若校验不满足时，应采取以下措施：1.加大干线或支线电缆截面。
2.设法减少低压电缆线路的长度。
3.采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。
4.更换大容量变压器或采取变压器并联。
5.增设分段保护开关。
6.采用移动变电站或移动变压器。
第七章短路电流的计算与分析
第七章短路电流的计算与分析在电力系统中，短路故障是指电路中直接相连的两点之间发生低阻抗的故障。
当发生短路故障时，短路电流会迅速增大，可能导致设备受损甚至发生火灾、爆炸等危险情况。
因此，正确计算和分析短路电流对于电力系统的设计和运行至关重要。
短路电流的计算是为了确定电力系统中各个设备的短路能力以及保护装置的选择和设置。
一般来说，短路电流的计算可以分为两种情况：对称短路电流计算和不对称短路电流计算。
对称短路电流是指在故障中各相之间电路参数相等的短路，而不对称短路电流是指在故障中各相之间电路参数不相等的短路。
对称短路电流的计算是电力系统中最基本的计算方法，其计算公式为：I=U/Z其中，I为对称短路电流，U为短路点的电压，Z为短路点的阻抗。
不对称短路电流的计算相对来说更加复杂，需要考虑电力系统中各个设备的不对称参数。
不对称短路电流的计算公式为：I=U/Zs其中，I为不对称短路电流，U为短路点的电压，Zs为短路电流的阻抗。
在进行短路电流的计算时，需要考虑一些因素，如电源类型、电网结构、短路地点以及电力设备的参数等。
同时，还需要使用计算工具，如电力系统短路计算软件或电力系统网路分析软件进行计算。
在进行短路电流分析时，需要对短路电流进行合理的分析和评估。
首先需要对短路电流的大小进行评估，判断是否超过设备的额定电流。
其次，还需要对短路电流的方向进行分析，判断是否会对系统的其他设备产生不利影响。
最后，还需要对短路电流的持续时间进行评估，判断是否会对设备造成临界损坏。
总之，短路电流的计算与分析是确保电力系统正常运行的重要环节。
正确的短路电流计算和分析可以确保电力设备的安全性和可靠性，从而保障电力系统的正常运行。
因此，在实际工作中，电力系统的设计和运行人员需要对短路电流的计算和分析有深入的了解，并采取相应的措施来确保电力系统的安全运行。
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效值
有限容量电源供电的电力系统三相短 路电流
系统的母线的端电压换或等值发电机的电势在整个短路的暂 态过程是一个变化值
三相短路电流周期分量幅值换偶有效值变化的情况还与同步 发电机是否装有自动调节励磁装置有关
三相短路电流的一般计算方法 （1）。去发电机的次暂态电势的标幺值E``G=1或短路点k短路
Ik: 突然短路电流的瞬时值 短路发生时的电源电压相位角
冲击短路电流ish
短路电路ich最大可能的瞬时值叫短路冲击电 流(在短路发生后半个周期是0.01s瞬间。总的短路电流将达到最大，值略小于
周期分量幅值的两倍，这个短路电流称为冲击短路电流。 冲击短路电流与回路中的电抗和电阻的相对大小有关)
冲击电流什么时候最大 答：在短路发生后半个周期即0.01s
异步电动机对短路电流的影响
答：一般电动机的功率大于1000kw时才考虑
根据公式ishM= kshMI``M ，
和异步电动机的冲击系数有关
但在下列情况下不用考虑、 1 异步电动机的单机容量小于100kw或电动机与短路点至少 经过一次变压时 2 不论异步电动机的容量大小如何，电动机共给的冲击短路电流与系统中的冲击 短路电流方向和路径一致时 3 在电动机出线附近，发生不对称短路时。
前瞬间发电机正常运行电压标幺值Un*（0）=1。 （2）。由于正常的符合电流较短路电流的电流小的多。故不
考虑负荷电流的影响，当有大让两电机时则考虑 （3）。平均额定电压之比进 行网路参数的标幺计算。
I``k*=1/XΣ和
第四节 异步电动机对短路电流的 影响
三相突然短路，接在短路点附近的异步电动 机因端电压消失而有停止运行的趋势，但是 电动机转子有较大的惯性，因此电动机的反 电势大于电网的剩余电势，（一般短路点的 电压大于1000kw）考虑
第七章 短路电流分析与计算
本章主要内容有：关于短路的 一些基本概念、常用的三相短路电 流的计算方法、简单不对称短路时 短路点的电流和电压。
Байду номын сангаас一节 概述
一.短路类型
短路是指相与相之间或相与地之间（对于中性点接 地的系统）发生通路的情况。
三相系统短路故障的类型
短路回路的三相阻抗
对称短路：三相短路； 其它短路称为不对称短路。
ishM= kshMI``M
电力系统短路的种类有那几种？
答：电力系统短路有，三相短路，相相短路，单相短路，单相接地短路，约65％；三相短路：约5％，
但对电力系统影响最严重。
什么叫无限大容量电源
答：是指当电力系统的电源距短路点的电气距离比较远时，有短路而引起的电晕送出的功率 变化s远小于电源的容量S，即可认为该电源是无限大容量电源。
“无限大”容量电源仅是一种相对概念。当电源容 量足够大时，若等值内阻抗不超过短路回路总阻抗 的（5～10）％ ，在电源外部发生短路时则电源母 线上的电压变化甚微，即可认为它是一个恒压源(无 限大容量电源)。
一、无限大容量系统三相短路
三相短路电流的计算公式：
Rid
L did dt
Um sin( t )
基本相同，因此电压 电流仍是对称的。
最常见的短路：单相接地短路，约65％；
三相短路：约5％，但对电力系统影响最严重。
二.短路发生的原因
产生短路的主要原因是电气设备和载流导体的绝 缘被损坏。
三.短路对设备及系统的危害
1. 短路电流将引起发热效应
2．短路电流将引起电动力效应
3．短路使网络电压降低
4．短路可能使系统运行的稳定性遭破杯
无限大容量电源是个相对的概念
什么叫短路冲击电流？ 答：短路电路ich最大可能的瞬时值叫短路冲击电流(在短路发生后半
个周期是0.01s瞬间。总的短路电流将达到最大，值略小于周期分量幅值的两倍，这个短路电流称为冲 击短路电流。 冲击短路电流与回路中的电抗和电阻的相对大小有关)
短路电流和那些因素有关？ 答： 和突然短路的电流的瞬时值和短路时的电源电压的相位角有关
5．短路可能干扰通信系统
四、计算短路电流的目的
短路电流计算结果是选择电气设备（断 路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等） 的依据；
是电力系统继电保护设计和整定的基础；
是比较和选择发电厂和电力系统电气主 接线图的依据，根据它可以确定限制短 路电流的措施。
第二节 无限大容量电源 供电系统
无限大容量电源：简称无限大电源，指S＝∞、U＝ 常数、等值内阻抗Z＝0（或X＝0）的电源。