短路阻抗的各类标幺值计算计算
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。
短路阻抗的各类标幺值计算计算
短路阻抗的各类标幺值计算计算短路阻抗是指在电力系统中，电源在短路条件下所能提供的电流与电压之比。
它是电力系统设计和运行的重要参数，用于衡量电源的供电能力以及对短路故障的响应能力。
在电力系统的短路计算中，常常使用标幺值来表示短路阻抗的大小，以便进行比较和分析。
下面将介绍短路阻抗的各类标幺值的计算方法。
短路阻抗常分为正序短路阻抗、负序短路阻抗和零序短路阻抗。
它们分别用于描述三相对称、三相不对称和单相短路故障的情况。
下面分别介绍它们的计算方法。
1.正序短路阻抗（Z1）的计算：正序短路阻抗是指在三相对称短路故障下的短路阻抗。
它可以通过实际测量或计算得到。
计算正序短路阻抗的一种常用方法是利用短路试验数据，按照以下步骤进行计算：步骤1：进行短路试验，测量短路电流和电压的幅值。
步骤2：根据测量结果计算短路电阻（R）和电抗（X）的值。
步骤3：根据计算所得的短路电阻和电抗的值，按照以下公式计算正序短路阻抗的模（，Z1，）和幅角（θ1）：Z1，=√(R^2+X^2)θ1 = arctan(X/R)2.负序短路阻抗（Z2）的计算：负序短路阻抗是指在三相不对称短路故障下的短路阻抗。
它可以通过实际测量或计算得到。
计算负序短路阻抗的一种常用方法是利用正序短路阻抗和对称分量的关系，按照以下步骤进行计算：步骤1：根据给定的正序短路阻抗（Z1）和对称分量的关系，计算对称分量的阻抗（Zs）的模（，Zs，）和幅角（θs）：Zs，=，Z1θs=θ1步骤2：根据对称分量的阻抗和三相电压的关系计算负序短路阻抗的模（，Z2，）和幅角（θ2）：Z2，=，Zsθ2=θs3.零序短路阻抗（Z0）的计算：零序短路阻抗是指在单相短路故障下的短路阻抗。
它可以通过实际测量或计算得到。
计算零序短路阻抗的一种常用方法是利用三相短路阻抗和正序短路阻抗的关系，按照以下步骤进行计算：步骤1：根据给定的三相短路阻抗（Zs）和正序短路阻抗（Z1）的关系计算零序短路阻抗的模（，Z0，）和幅角（θ0）：Z0，=，Zs，/√3θ0=θs-30°需要注意的是，短路阻抗的计算方法可能因不同的电力系统而有所不同。
短路阻抗的各类标幺值计算计算
短路阻抗的各类标幺值计算计算短路阻抗（Short-circuit impedance）是指在电力系统中，当系统出现短路故障时，短路电流与短路电压之比的复数。
它是电力系统中一个非常重要的参数，用于评估系统的短路能力和保护设备的选择。
标幺值是指在其中一特定条件下，用一个标准值除以实测值，得到的无量纲量。
在电力系统中，对于短路阻抗的计算和分析，我们通常使用标幺值来描述它的大小和特性。
标幺值计算可以帮助我们比较不同系统或设备的短路能力，以及预测在短路故障情况下的系统行为。
在计算短路阻抗的标幺值之前，需要先了解一些基本概念。
1. 短路电流（Short-circuit current）：指电力系统中，在短路故障情况下流过短路点的电流。
短路电流的大小决定了系统在故障情况下的电流限制和保护设备的选择。
2. 短路电压（Short-circuit voltage）：指电力系统中，在短路故障情况下短路点的电压。
短路电压决定了系统中的电压降以及可能的电压不稳定性。
3. 短路阻抗（Short-circuit impedance）：指在电力系统中，在短路故障情况下，短路电压与短路电流之比的复数。
它是一个总阻抗，包括电力系统中所有贡献的电阻、电感和电容。
计算短路阻抗的标幺值通常需要进行以下步骤：1.收集系统数据：首先需要确定系统拓扑结构和各个元件的参数。
这包括变压器的参数（变压器阻抗）、线路的参数（电阻和电感）以及并联的电容器等。
这些参数可以通过设计数据、设备手册或实际测量获得。
2.确定短路点：短路阻抗的计算需要先确定短路点的位置。
短路点通常是指系统中的一些节点或一段线路出现短路故障时的位置。
在实际应用中，可以通过短路分析软件进行短路计算，找到系统中的关键短路点。
3.执行短路计算：利用计算软件，根据系统数据和短路点的位置，进行短路计算。
短路计算可以采用各种方法，如对称分析、不对称分析、复数分析等。
短路计算的结果包括短路电流和短路电压。
短路电流计算
第一部分短路计算结果一、最大运行方式：(Sj=100MVA, Uj=Up)1、系统为最大运行方式，Xmax=0.0177；2、全厂#1、#2、#3、#4机组全部运行。
3、220kV系统为负荷方式。
4、忽略热电两台机组运行，(因为热电两台机组对500kV系统影响较小)。
#1高公变的短路阻抗(折算到Sj=100MVA、Uj=Up下)Ud=10.5% Kf=4X*=(1/2) X Kf X Ud X (Sj/Se) = (1/2) X4X10.5X (100/63)=0.3333最大运行方式下，短路点正序阻抗图各电源对6.3kV母线(以6kV公用OBC01段为例)d1点的转移电抗为：最大运行方式下各电源对短路点的转移阻抗图6.3kV公用段OBC01 （OBC02）母线dl点最大三相短路电流为：I（3）d1.max=24.342kA二、最小运行方式：1、系统为最小运行方式，Xmax=0.0629；2、全厂#1、#2机组中只有一台机组运行。
3、220kV系统为负荷方式。
4、忽略热电两台机组运行，（因为热电两台机组对500kV系统影响较小）。
最小运行方式下，短路点正序阻抗图最小运行方式下各电源对6.3kV 母线（以6kV 公用OBC01段为例）dl 点的转移电抗为:6.3kV 公用段OBC01（OBC02）母线dl 点最小三相短路电流为:I （3）d1.min=23.068kA第二部分 化学变压器A 、B 保护整定计算6.3kV 系最小运行方式下各电源对短路点的转移阻抗图变压器参数：型号：SC9-1000/6.3容量：1000kVA高压侧CT变比：300/5 低压侧CT变比：2000/5 一次额定电流：91.6A/1443A 二次额定电流：1.53/3.61A 联结形式：Dyn11 短路阻抗：Ud=6% 一、短路电流计算结果1、化学变折算到Sj=100MVA、Uj=Up下短路阻抗标幺值为:Ud= （Ud%）Sj/Se=0.06X 100/1=62、变压器低压侧最大三相短路电流计算（阻抗图如下所示）:变压器低压侧出口处最大三相短路电流为：Id2.max（3）=1.4366kA3、变压器低压侧最小三相短路电流计算（阻抗图如下所示）: 变压器低压侧出口处最小三相短路电流为：Id2.min（3）=1.432kA二、保护整定计算1综合保护BHJ的保护整定(保护装置为WDZ-440)1.1高压侧电流速断保护整定1.1.1高压侧电流速断保护电流整定：(1)按躲过变压器低压侧母线上三相短路时流过保护的最大短路电流整定Isd二KkXIk.max/Na=1.3X 1436.6/60=31.13 (A)式中：Isd——动作电流二次值；Kk——可靠系数，取1.3；Ik.max——最大运行方式下变压器低压母线三相短路时流过变压器高压侧电流互感器的最大短路电流，为1436.6A；Na——变压器高压侧CT变比，为300/5=60。
电网各种故障电流计算公式
无
115 132.25 以计算各个点的等值阻抗，从而计算得出不同故障的故障电流(故障相电流) 负序阻抗 0.5
两相接地 1.747305158 0.877249301 0.153846154 0.07723976 1.076923077 0.54067832 0.923076923 0.46343856
电流有名值（kA）/电流基准值 电流有名值（kA）/电流基准值
基准容量/电压等级/√3/z2=基准
正序电流*z0/(z2+z0)
电流/z2
电流)
零序阻抗 3
三相短路 2
1.004116879
无 2
1.004116879
无
三相短路 电流有名值（kA）/电流基准值
故障相电流=基准容量/电压等级 /√3/z1=基准电流/z1 电流有名值（kA）/电流基准值
3/2=基准电流/z1*√3/2
电流有名值（kA）/电流基准值 电流有名值（kA）/电流基准值
基准容量/电压等级/√
3/(z1+2*z0)或者正序电流
无零序电流
电流有名值（kA）/电流基准值 电流有名值（kA）/电流基准值
基准容量/电压等级/√3/z1=基准
基准电流/z1*（1/(1+z0/(z1+z0)) 电流/z1
两相短路 1.732
0.869565217
无 2 1.004116879 2 1.004116879
两相接地
两相短路
电流有名值（kA）/电流基准值 电流有名值（kA）/电流基准值
基准容量/电压等级/√3*√3*SQRT
标幺值
标幺值
二 标幺值的优点
电路中是一台升压变压器 ，容量为 12kVA ，变比是 1:3 ，原边电压100V ，副边电压 300V ；副边带有 10 Ω 的负载 ，原边电流 90A ，副边电流 30A ；原边 、副边 的功率都是 9kVA 。在原边和副边所看到的实名值数据， 如电压、电流、阻抗都是不同的（图 1 ）。
1
U2B=100kV，则有 U 2 U 100 1.0 U 2 B 100
1B
标幺值
二 标幺值的优点
220kV T4 500kV T3 L3 110kV L2 T2 L1 35kV T1 10kV
电力系统由许多发电机、变压器、线路、负荷等元 件组成,它们分别接入不同电压等级的网络中,当用有名值 进行潮流及短路计算时,各元件接入点的物理量及参数必 须折算成计算点的有名值进行计算,很不方便,也不便于对 计算结果进行分析。采用标幺值进行计算时,则不论各元 件及计算点位于哪一电压等级的网络中,均可将它们的物 理量与参数标幺值直接用来计算。计算结果也可直接进 行分析。
k
标幺值
变压器的π型等值电路
图8 变压器的π型等值电路
}(21)
标幺值
变压器的π型等值电路
漏阻抗 变比标幺值
The End
书 山 有 路 勤 为 径
谢谢
学 海 无 涯 苦 作 舟
标幺值
三 基准值的选取
标幺值
三 基准值的选取
标幺值
三 基准值的选取
标幺值
四 基准值改变时标幺值的换算
标幺值
四 基准值改变时标幺值的换算
标幺值
五 电网的标幺值等值电路
——变压器的π型等值电路
在实际电力系统中，大都包含多个电压等级，它们之间 通过变压器相互连接，如图3所示
短路计算 标幺值计算01
在标幺值计算中，短路电流标幺值与短路阻抗标 幺值成反比关系。
先不考虑对侧电源S，计算K２点故障，两个元件 串联后，涉及到不同的容量，不同的铭牌，因此必须 在同一标准容量下进行标幺值的归算。
K1
K2
G
T
P
K1
K2
G
T
P
X G*
X
'' d
SB SG.N
0.28
X G* X T* 0.28 0.175
名值。
例一
先不考虑其它元件。设发电机机端三相短路。求 短路电流。
额定容量有名值： SG.N 50MVA
直轴次暂态电抗铭牌值：
X
'' d
0.14
直轴次暂态电抗铭牌值实际上就是一种标幺值， 是一种根据发电机的容量给出的标幺值。
例一
额定容量有名值： SG.N 50MVA
直轴次暂态电抗铭牌值：
X
'' d
0.14，
机
端额定电压为10 kV，变压器T的电压比为10.5/121 kV，
容量为60MV•A，短路电压百分数Uk % =10.5 。输电
线路长度L为70km，单位千米正序阻抗为x1=0.4Ω/km，
所 接 110 kV系统的等效短路容量为SK• S =1000
MV• A。试求出K1、K2点故障时，流过P处的电流有
标幺值计算
标幺值， 英文为”per unit”,简称 pu。
1）标幺值是相对于某 一 基准值而言的。如容量、 电压、电流、阻抗等都有标幺值； 2）同一有名值，当基准值选取不同时，其标幺值 也不同。
例一
电力系统及参数如图 2 -1 所示，其中发电机G的
短路阻抗的各类标幺值计算计算
【1】系统电抗的计算系统电抗，百兆为一。
容量增减，电抗反比。
100除系统容量例：基准容量100MVA。
当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100＝1当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200＝0.5当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞＝0系统容量单位：MVA系统容量应由当地供电部门提供。
当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量作为系统容量。
如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA。
则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为XS*=100/692＝0.144。
【2】变压器电抗的计算110KV, 10.5除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV{6KV}, 4.5除变压器容量。
例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813变压器容量单位：MVA这里的系数10.5，7，4.5 实际上就是变压器短路电抗的％数。
不同电压等级有不同的值。
【3】电抗器电抗的计算电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
例：有一电抗器U=6KV I=0.3KA 额定电抗X=4% 。
额定容量S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15电抗器容量单位：MVA【4】架空线路及电缆电抗的计算架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取3％0电缆：按架空线再乘0.2。
例：10KV 6KM架空线。
架空线路电抗X*=6/3=210KV 0.2KM电缆。
电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。
这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。
【5】短路容量的计算电抗加定，去除100。
例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为X*∑=2, 则短路点的短路容量Sd=100/2=50 MVA。
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1】系统电抗的计算
系统电抗，百兆为一。
容量增减，电抗反比。
100 除系统容量
例：基准容量100MVA 。
当系统容量为100MVA 时，系统的电抗为XS*=100/100 =1
当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200 = 0.5
当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/x = 0
系统容量单位：MVA
系统容量应由当地供电部门提供。
当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量
作为系统容量。
如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流
为40KA。
则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为
XS*=100/692 = 0.144。
【2】变压器电抗的计算
110KV, 10.5 除变压器容量；35KV, 7 除变压器容量；10KV{6KV}, 4.5 除变压器容量。
例：一台35KV 3200KVA 变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV 1600KVA 变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
变压器容量单位：MVA
这里的系数10.5，7， 4.5 实际上就是变压器短路电抗的％数。
不同电压等级有不同的值。
【3】电抗器电抗的计算
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
例：有一电抗器U=6KV I=0.3KA 额定电抗X=4% 。
额定容量S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15
电抗器容量单位：MVA
【4】架空线路及电缆电抗的计算
架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3 ; 35KV，取3 % 0 电缆：按架空线再乘0.2 。
例：10KV 6KM 架空线。
架空线路电抗X*=6/3=2
10KV 0.2KM 电缆。
电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013 。
这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。
【5】短路容量的计算
电抗加定，去除100 。
例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为X*刀=2,则短路点的短路容量
Sd=100/2=50 MVA 。
短路容量单位：MVA
【6】短路电流的计算
6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。
0.4KV，150除电抗
例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为X*刀=2,短路点电压等级为6KV,
则短路点的短路电流Id=9.2/2=4.6KA 。
短路电流单位：KA
【7】短路冲击电流的计算
1000KVA 及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=Id, 冲击电流峰值
ic=1.8Id
1000KVA以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值lc=1.5ld,冲击电流峰值
ic=2.5ld
例：已知短路点｛1600KVA变压器二次侧｝的短路电流Id=4.6KA ,
则该点冲击电流有效值lc=1.5ld, = 1.5*4.6 = 7.36KA,冲击电流峰值
ic=2.5ld=2.5*406=11.5KA。
可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗｛标么值｝.但一定要包括系统电抗
交直流电力系统中的大扰动主要有：发电机故障切除、直流输电系统因故障（或无故障）部分或全部切除、变压器和线路等元件故障并切除、大负荷的投入或切除。
其中线路故障最为常见，故障形式有各种短路、开路和复合故障。
对于电力系统安全稳定要求，一般采用三道防线：常见的单相短路，不采取任何措施，网络本身需保证稳定要求；三相永久短路等少发的严重故障，采取措施后全系统应保持稳定；？三相短路后一相开关拒动等多重故障，可采取系统解列措施，避免全系统发生崩溃。
直流输电系统的故障如何与交流故障等值，一直没有明确的规定。
目前通常考虑单极故障按类故障计，双极故障按类故障计。
随着网络的扩大和最高电压等级网络的加强，系统失稳事故造成的损失显著增加，因此，安全稳定标准要适度提高，如主网络需承受类故障，在计算中需考虑网络维护引起的正常停运等。
8交直流电力系统小扰动动态仿真分析
8. 1交直流电力系统小扰动动态稳定的含义小扰动动态稳定是指系统遭受到小扰动后保持同步的能力，而本定义中的小扰动是指在分析中描述系统响应的方程可以线性化。
不稳定结果有两种形式：①山于缺乏同步转矩而引起发电机转子角度持续增大；②由于缺乏足够的阻尼力矩而引起的增幅转子振荡。
在当今的实际电力系统中，小扰动动态稳定问题通常是阻尼不足的系统振荡问题之一。
交直流电力系统巾，小扰动动态稳定问题可能是局部性的，也可能是全局性的。
局部性小扰动稳定问题只涉及系统的一部分，它也可分为电厂模式振荡、机间模式振荡和与控制相关的不稳定等。
电厂模式振荡一台发电机或一个单独的电厂相对于系统其他部分的转子角振荡。
机间模式振荡为几台邻近的发电机转子之间的振荡。
与控制相关的不稳定是由于控制的调整不适当引起的。
全局性小扰动稳定问题由发电机组之间的相互影响造成，表现为一个区域里的一
组发电机对另一区域的一组发电机发生摆动的振荡，这种振荡称为区域模式振荡。
8 . 2交直流电力系统小扰动动态稳定仿真分析
8. 2 . 1交直流电力系统小扰动动态稳定仿真分析必要性交直流电力系统往往输电容量大、输电距离远、系统结构和运行方式复杂，很可能出现低频振荡等小扰动动态稳定问题。
电力系统稳定器PSS可以增加发电机转子振荡时的阻尼，安装电力系统稳定器PSS 是抑制交盲流电力系统低频振荡的经济、有效手段之一。
而要更好地发挥PSS的作用，需要通过小扰动稳定仿真分析，优化并协调各机组的PSS参数。
另外，利用直流输电系统直流调制和静止无功补偿器SVC附加控制也可以提高交直流电力系统的小扰动稳定性，通过小扰动稳定仿真分析，可提高。