短路电流及其计算教学教材
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短路电流计算及保护整定课件
短路电流计算及保护整定
2.2.3 馈电开关
1、过载整定值：按实际负载电流值整定；
2、短路整定值：IdZIQ NK X IN（按躲过控制线路上尖峰电流值整定）
3、灵敏度：
I
( d
2
)
1 .5
I dz
式中： I N ——其余电动机的额定电流之和；
I (2) d
——被保护干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值
与公式法计算比，考虑系统和高压电缆电抗，在系统短路容量不小于 20MVA，且高压电缆实际长度<5Km时，误差±10%左右。若不考虑系统、 高缆阻抗，误差会更大一些。电缆长度<10m的可以在短路计算中忽略。
短路电流计算及保护整定
第二节 保护整定计算
本节重点了解的内容： （1）负荷电流计算中的需用系数； （2）线路和设备配置的常用保护有哪些 （3）保护整定的原则
2.2.4 移动变压器高压配电装置
1、过负荷：一般使用反时限过流保护, 按变压器额定电流整定。
2、短路：
IdZ
IQN
KX Kb
IN
式中：K b ——变压器变比，为一、二次侧额定电压的比值。
类同低压馈电的短路整定原则，只是要将线路尖峰电流折算到高压
侧。由于保护是根据一次侧电流互感器变比的一定倍数进行分级整定 的，所以应选择接近于计算值的分级整定值。
是电力负荷计算中引入的一个概念，指用电设备30min最大平均负荷 (即为计算负荷，《煤矿电工手册》中为15min)与设备容量的比值，表 示用电设备从电网实际取用的功率占额定功率的比例有大。
需用系数理论计算公式： KxKfKt /(pjl)
式中：K f ——设备组的负荷系数； K t ——设备组的同时系数
2.2.3 馈电开关
1、过载整定值：按实际负载电流值整定；
2、短路整定值：IdZIQ NK X IN（按躲过控制线路上尖峰电流值整定）
3、灵敏度：
I
( d
2
)
1 .5
I dz
式中： I N ——其余电动机的额定电流之和；
I (2) d
——被保护干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值
与公式法计算比，考虑系统和高压电缆电抗，在系统短路容量不小于 20MVA，且高压电缆实际长度<5Km时，误差±10%左右。若不考虑系统、 高缆阻抗，误差会更大一些。电缆长度<10m的可以在短路计算中忽略。
短路电流计算及保护整定
第二节 保护整定计算
本节重点了解的内容： （1）负荷电流计算中的需用系数； （2）线路和设备配置的常用保护有哪些 （3）保护整定的原则
2.2.4 移动变压器高压配电装置
1、过负荷：一般使用反时限过流保护, 按变压器额定电流整定。
2、短路：
IdZ
IQN
KX Kb
IN
式中：K b ——变压器变比，为一、二次侧额定电压的比值。
类同低压馈电的短路整定原则，只是要将线路尖峰电流折算到高压
侧。由于保护是根据一次侧电流互感器变比的一定倍数进行分级整定 的，所以应选择接近于计算值的分级整定值。
是电力负荷计算中引入的一个概念，指用电设备30min最大平均负荷 (即为计算负荷，《煤矿电工手册》中为15min)与设备容量的比值，表 示用电设备从电网实际取用的功率占额定功率的比例有大。
需用系数理论计算公式： KxKfKt /(pjl)
式中：K f ——设备组的负荷系数； K t ——设备组的同时系数
第三章短路电流及其计算
例题 3—2，P60
6、计算示例
例题：已知供电系统如图所示，系统出口断路器的断路容量为 500MVA。 求：1）工厂配电所10kV母线上k1点和车间变电所低压380V母线上 * * k2点短路回路的总电抗标幺值 X k 1 X k 2 ，值； ， ( (3 ( 2）k1 ，k2两点的 I k 3) ish ) 及 S k 3 ) 值。 ，
根据
Id * X
I
( 3) 可以分别计算出 k
( (3 (3 I k( 2) , I ''(3) , I 3) , ish ) , I sh ) , S k(3) 。
4、三相短路容量
S
( 3) k
3I dU c S d 3I U C * * X X
( 3) k
5、计算步骤
（1）确定各基准值； （2）分别计算各元件电抗标幺值； （3）根据计算电路绘出等效电路，并将各元件电抗标幺值和短路 计算点一一标出在等效电路上； （4）分别求出各短路计算点的总电抗标幺值； （5）分别计算各短路计算点的各短路参数值； （6）将各计算结果列表。
2、短路电流非周期分量
（波形按指数函数衰减 ）
t t
inp inp( 0)e
2 I ' 'e
3、短路瞬时电流
ik i p inp I k .m sin( t k ) inp( 0) e
Rt t L
4、短路冲击电流
ish K sh 2I ''
第三章
短路电流及其计算
本章主要内容：无限大容量电力系统三相短路时的物理过 程及物理量 三相短路及两相和单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 第一节 短路的原因、后果、形式及几率
第二章实用短路电流计算ppt课件
ich 2kchI
2.3 不对称短路电流计算
不对称短路计算一般采用对称分量法。三相网 络内任一组不对称量都可以分解为三组对称分 量。由于三组对称网络中对称分量的独立性， 可利用叠加原理，分别计算，然后从对称分量 中求出实际的短路电流或电压值。
短路可能使电力系统的运行失去稳定 ； 不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统
及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作
2.1 短路电流计算的目的与原则
2.1.1 短路电流计算的目的
• 电气主接线的比较与选择。 • 断路器等电气设备选择与校验； • 研究限制短路电流措施； • 为继电保护设计与调试提供依据
•在实际工程计算中，通常采用“运算曲线”来求解 三相短路电流周期分量的有效值
•
Ipt f (t, X ca )
•式中： t——待求短路电流的时间；
• X*ca——短路回路的计算电抗,是以向短路点直 接提供短路电流的发电机总容量为基准功率求出的 电抗标幺值。
汽轮发电机的运算曲线
X*ca>3.45，这时短路点较远，可以认为是无穷大电源， 和无穷大电源类似
8
10
0.473 0.473
13 0.194
12 0.315
15 0.194
14 0.315
F1
F2
F3
F4
F5
F6
5 0.288
C1 230kV
16 0.1035
C2 f1 525kV
17 0.431
6 -0.018
7 0.238
18 0.164
F1 ,F2
F3 ~F6
x17
x1
x2 2
0.473 0.389 2
有效I* 值I*
2.3 不对称短路电流计算
不对称短路计算一般采用对称分量法。三相网 络内任一组不对称量都可以分解为三组对称分 量。由于三组对称网络中对称分量的独立性， 可利用叠加原理，分别计算，然后从对称分量 中求出实际的短路电流或电压值。
短路可能使电力系统的运行失去稳定 ； 不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统
及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作
2.1 短路电流计算的目的与原则
2.1.1 短路电流计算的目的
• 电气主接线的比较与选择。 • 断路器等电气设备选择与校验； • 研究限制短路电流措施； • 为继电保护设计与调试提供依据
•在实际工程计算中，通常采用“运算曲线”来求解 三相短路电流周期分量的有效值
•
Ipt f (t, X ca )
•式中： t——待求短路电流的时间；
• X*ca——短路回路的计算电抗,是以向短路点直 接提供短路电流的发电机总容量为基准功率求出的 电抗标幺值。
汽轮发电机的运算曲线
X*ca>3.45，这时短路点较远，可以认为是无穷大电源， 和无穷大电源类似
8
10
0.473 0.473
13 0.194
12 0.315
15 0.194
14 0.315
F1
F2
F3
F4
F5
F6
5 0.288
C1 230kV
16 0.1035
C2 f1 525kV
17 0.431
6 -0.018
7 0.238
18 0.164
F1 ,F2
F3 ~F6
x17
x1
x2 2
0.473 0.389 2
有效I* 值I*
短路电流计算教学课件
计算步骤
逐步演示短路电流的计算 过程，包括各个参数的计 算和最终的短路电流计算 。
计算结果分析
结果展示
展示计算得到的短路电流值，并对比 其他相关标准或规范的要求。
结果解读
分析计算结果的含义和解释，说明短 路电流的大小对电力系统的影响和可 能产生的后果。
实例总结与启示
实例总结
回顾整个实例的计算过程和分析结果，强调短路电流计算的 重要性和应用。
03
短路电流的的影响因素及 降低措施
影响短路电流的因素
系统阻抗
包括电源内阻、线路阻抗、变 压器阻抗等，系统阻抗越大， 短路电流越小。
接地方式
不同的接地方式会影响故障点 的阻抗，从而影响短路电流的 大小。
系统电压
系统电压的高低直接影响短路 电流的大小，电压越高，短路 电流越大。
运行方式
不同的系统运行方式，如并列 运行、分列运行等，会对短路 电流产生影响。
短路电流的防护措施
学习如何选择合适的电气设备、导线截面以及保护装置，以预防和 控制短路电流的危害。
学习方法建议
1 2 3
理论学习与实践操作相结合
在学习短路电流计算的理论知识的同时，结合实 际案例进行操作练习，加深对知识点的理解和掌 握。
多渠道获取学习资源
除了教材和教学课件，学生还可以通过网络、图 书馆等途径获取相关的学习资料和辅导书籍，拓 宽学习视野。
短路电流计算的基本原理
欧姆定律应用
在已知电路阻抗和电压条件下 ，通过欧姆定律可计算短路电
流。
等效电路法
将复杂的电路简化为等效电路 ，便于计算分析。
对称分量法
对于不对称故障，通过对称分 量法将电流分解为正序、负序 和零序分量，分别计算后再合 成。
短路电流及其计算课件
通过建立等效电路来计算短路电流， 适用于具有多个元件和复杂连接的电 路。
叠加法
适用于多个电源或复杂电路，可以通 过叠加各个电源对短路点的贡献来计 算短路电流。
进行计算
01
根据选择的计算方法，使用确定 的电路参数进行短路电流的计算 。
02
可能需要使用计算器或计算机软 件进行计算，确保计算的准确性 和可靠性。
叠加原理法
总结词
将电路中的电压或电流源分别独立作用，然后叠加得到短路电流。
详细描述
叠加原理法是一种较为复杂的短路电流计算方法，适用于多个电源和电阻的电 路。通过将电路中的电压或电流源分别独立作用，然后根据叠加原理计算短路 电流。这种方法需要较高的数学和电路分析能力。
节点电压法
总结词
通过求解节点电压方程来计算短路电流。
分析计算结果
根据计算结果，分析短路电流的大小 和方向。
根据短路电流的大小，评估对电路元 件和设备的影响，以及可能的安全风 险。
04 短路电流的限制 与保护
短路电流的限制措施
变压器分接开关调整
通过调整变压器分接开关，改变变压器变比，从而限制短路电流 。
串联电抗器
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。
详细描述
节点电压法是一种基于节点电压的短路电流计算方法，通过建立节点电压方程并 求解，可以得到各支路的电流，进而求得短路电流。这种方法适用于具有多个支 路的电路，但需要建立正确的节点电压方程。
相量法
总结词
利用相量表示法，通过相量图和相量方程求解短路电流。
详细描述
相量法是一种较为高级的短路电流计算方法，适用于交流电路。通过将交流电路中的电压和电流用相量表示，并 建立相量方程，可以在相量图上求解短路电流。这种方法需要较高的数学和电路分析能力，但可以处理较为复杂 的交流电路。
第六章 短路电流及计算
第六章短路电流及计算第一节短路的原因及后果一、短路的原因短路是指系统正常运行情况以外的，一切相与相之间或相与地之间金属性短接或经过小阻抗短接。
供配电系统发生短路故障的主要原因有：1．电气设备载流部分的绝缘损坏。
这种损坏可能是由于设备的绝缘材料自然老化；或由于绝缘强度不够而被正常电压击穿；2．设备绝缘正常而被各种形式的过电压（包括雷电过电压）击穿；3．如输电线路断线、线路倒杆或受到外力机械损伤而造成的短路。
4．工作人员由于未遵守安全操作规程而发生人为误操作，也可能造成短路。
5．一些自然现象（如风、雷、冰雹、雾）及鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，也是造成短路的一个原因。
二、短路后果1．短路电流增大，会引起电气设备的发热，损坏电气设备。
2．短路电流流过的线路，产生很大的电压降，使电网的电压突然下降，引起电动机的转速下降，甚至停转。
3．短路电流还可能在电气设备中产生很大的机械力（或称电动力）。
此机械力可引起电气设备载流部件变形，甚至损坏。
4．当发生单相对地短路时，不平衡电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通迅线路、铁路信号系统、可控硅触发系统以及其他弱电控制系统可能产生干扰信号，使通讯失真、控制失灵、设备产生误动作。
5．如果短路发生在靠近电源处，并且持续时间较长时，则可导致电力系统中的原本并联同步（不同发电机的幅值、频率、波形、初相角等完全相同吻合）运行的发电机失去同步，甚至导致电力系统的解列（电力网中不同区域、不同电厂的发电机无法并列运行），严重影响电力系统运行的稳定性。
第二节短路故障的种类供电系统中短路类型与电源的中性点是否接地有关，在中性点不接地系统中，可能发生的短路有三相短路、两相短路。
而在中性点接地系统中，可能发生的短路除三相短路及两相短路外，尚有单相接地短路及两相接地短路。
图6-1是不同的短路故障的故障图。
图6-1 短路类型（虚线表示短路电流的路径）一、相间短路1．三相短路三相短路指供电系统中三相导线间同时短接。
短路电流的计算课件
计算短路电流的直流分量
总结词
短路电流的直流分量是指短路发生后，持续存在的直流电流分量。它对断路器的分断能 力和设备保护有影响。
详细描述
计算短路电流的直流分量需要考虑电源容量和短路点的位置等因素。通常使用电路分析 的方法来计算直流分量的大小，并考虑其对系统的影响。
PART 04
短路电流计算的实际应用
特点
短路电流通常很大，可以达到正常工 作电流的几十倍甚至几百倍，会对电 路和设备造成严重损坏。
短路电流的产生
01
02
03
设备故障
设备故障是短路电流产生 的主要原因之一，如电线 老化、绝缘层破损、设备 内部故障等。
误操作
操作人员误操作也可能导 致短路电流的产生，如错 误地连接线路、错误地操 作开关等。
系统稳定性受影响
短路电流的产生可能会对电力系统的 稳定性造成影响，如导致电压波动、 电流波动等，严重时可能导致整个系 统崩溃。
PART 02
短路电流计算的基本原理
REPORTING
欧姆定律的应用
欧姆定律是计算短路电流的基本原理之一，它指出在电路中 ，电流、电压和电阻之间的关系。在短路情况下，欧姆定律 可以帮助我们计算出短路电流的大小。
短路电流的计算课件
REPORTING
• 短路电流概述 • 短路电流计算的基本原理 • 短路电流计算的步骤和方法 • 短路电流计算的实际应用 • 短路电流计算的注意事项 • 短路电流计算案例分析
目录
PART 01
短路电流概述
REPORTING
定义与特点
定义
短路电流是指电力系统在正常运行时 ，由于某种原因导致电路中出现不正 常的通路，使得电流不经过负载而直 接流过这个通路的现象。
建筑供配电与照明》最新备课课件：第4章 短路电流及其计算
在实际工程应用中，计算高压线路的短路电流只考虑对短 路电流影响较大的电路元件。例如：发电机、变压器、电 抗呈现的电阻值远远小于其自身的 电抗值，因此在计算这些元件的阻抗时只考虑其电抗值。 虽然所得到的计算结果和实际有一些误差，但这个误差的 值很小，可以满足工程计算精度的要求。
（四）短路的预防和限制措施
认真执行运行规程，不断学习以提高电业人员的素质。严 格遵守操作规程和安全规程，避免误操作；在短路发生时， 采取有效的措施将短路的影响限制在最小的范围内。
作好设备的维护、巡视、检查，作好事故的预想和预防。 采用快速动作的继电保护和断路器，迅速隔离故障。使系
统电压在较短的时间内恢复到正常值。 增大短路回路的阻抗，如在电路中装设限流电抗器等。
三相短路的有关物理量
(3)三相短路电流 周期分量的有效 值(Ip)。
(4)三相短路电流
稳态有效值(I∞)。
短路电流非周期 分量衰减完毕以 后的短路全电流
(5)短路后0.2s的短 路电流周期分量 有效值(I0.2 )
(6)次暂态短路电流 （三相短路电流 周期分量第一周 的有效值）(I'' )。
(7)三相短路电流的 有效值(Ik ) 在由无限大容量 系统供电时:
C
I (3) k.C
负荷
a) 三相短路
两相短路：是指三相供电系统中任意两相间发生的短路， 用k(2)表示。
电源 0
A
I (2) k.A
B
I (2) k.B
C
k(2)
负荷
b) 两相短路
单相短路：是指供电系统中任一相经大地与电源中性点发
生短路，用k(1)表示。
A
电源 0
B
C
I (1) k
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ish1.84I Ish1.09I
在无限大容量系统中有：
所以：
I(3) Ik(3) I (3)
第三节 无限大容量系统短路电流的计算
短路电流计算的目的：①选择和校验开关和设备； ②选择限流电抗器；③继电保护整定。
短路电流计算过程：绘出计算电路图、元件编号、绘 等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路 容量、汇总出计算结果表格。
例题 3—1，P57
二、标幺制法进行三相短路电流计算
1、标幺值概念
任意一个物理量的标幺值
A
d
A Ad
（实际值与基准值之比）
基准容量 Sd 100MVA（可以任意选取，一般取100MVA）
基准电压 Ud U（c 通常取短路计算电压）
基准电流
Id
Sd 3Ud
Sd 3UC
基准电抗
Xd
Ud 3Id
Ss=∞
QF
~
WL1 =5km
X0=0.38 /km
500MVA
↙ k1 WL2 =0.5km
X 0=0.08 /km
380V
SL7-1000 ↖k2 Uk%=4.5
解：1、先求k1点的短路回路阻抗、短路电流及短路容量 取：
S d 1M 0,0 U V C 1 1 A .5 k 0,I V d 13 1 10 .5 0 0 5 .5 kA
I (1.1) k
I
( k
3
)
2%
3%
示意
短路的形式(虚线表示短路电流路径)
第二节 无限大容量电力系统三相短路时的物理过程
一、无限大容量电力系统三相短路时的物理过程 1、无限大容量的特点
SS=∞；US= C（常数）；ZS=0
无限大容量电力系统中发生三相短路 a)三相电路图 b)等效单相电路图
无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流变化曲线 电路中存在电感，发生短路后，电流不能突变，有一个过渡过程即短路暂态过程。
短路电流及其计算
二、短路的后果
（1）可产生巨大的热的破坏作用； （2）可产生巨大的力的破坏作用； （3）短路后电压下降，影响其他电气设备正常运行； （4）可产生电磁干扰，影响数字设备工作。
三、短路的形式及几率
短路类型 单相接地短路 两相短路
符号
I (1) k
I
( k
2
)
几率
87%
8%
两相接地短路 三相短路
在低压电路中，由于 R / 3 > X 才需计入电阻。
1、电力系统的阻抗
电力系统的电阻相对于电抗很小，不予考虑。
XS
U
2 C
S OC
式中，Soc 为系统出口断路器的断流容量，参看附录表
2、电力变压器的阻抗
短路损耗
PK
( SN UC
)2
RT
电阻
RT PK(USNC )2
PK 为变压器的短路损耗，参看附录表
i,u
ik
ip i sh
i np (0 )
i np
ui
0.01s
i p(0)
正常状态
暂态过程
2 I t
稳定状态
二、与短路有关的物理量 1、短路电流周期分量
（波形为正弦波）
ip Ik.msin(t k)
ip(0) Ik.m 2I''
2、短路电流非周期分量
（波形按指数函数衰减 ）
inpinp(0)et 2I''et
L R
在高压电路中，往往 在低压电路中，往往
R 0 则 Ksh 2
L 0 则 Ksh 1
因此
1Ksh 2
而
ishKsh 2I'' Ish 12(Ksh1)2I
在高压电路中发生， 短路时，常取 Ksh 1.8 所以： ish2.55I
Ish1.51I
在低压电路中发生短路时，常取 Ksh 1.3
短路电流计算方法： 欧姆法、标幺制法（常用） 。
一、欧姆法进行三相短路计算
计算公式
I(3) K
UC 3 R2 X2
S(3) K
3UCIK (3)
式中，R 和 X 为短路回路的总电阻和电抗；Uc为短路点的计 算电压（或平均额定电压），按高于5%额定电压取值，如：
0.4、6.3、10.5kV等。
在高压电路中，由于 X / 3 > R 一般只计入电抗；
电抗
XT
UK % UC2 100 SN
U K % 为变压器短路电压（或阻抗电压）的百分值，参看附录表
3、电力线路的阻抗计算
RWLR0l
XWLX0l R 0 为导线或电缆单位长度的电阻，参看附录表
X 0 为导线或电缆单位长度的电抗，参看附录表
也可查下表：
电2，P60
6、计算示例
例题：已知供电系统如图所示，系统出口断路器的断路容量为
500MVA。
求：1）工厂配电所10kV母线上k1点和车间变电所低压380V母线上
k2点短路回路的总电抗标幺值
X
* k1
，X
* k2
，值；
2）k1 ，k2两点的
I
( k
3
)
，
i
(3 sh
)
及
S
(3 k
)
值。
10kV
线路电压
线路结构
35kV及以上
6～10kV
220／380V
架空线路 电缆线路
0.40 0.12
0.35 0.08
0.32 0.066
4、阻抗换算（有变压器时）
电路内各元件的阻抗都必须按照短路点的短路计算电压统一换算，
换算的条件是元件功率损耗不变。
R'
R(U
' C
)2
UC
X
'
X
(U
' C
)2
UC
式中，R、X、UC为换算前参数， 以′表示的为换算后的参数。
3、短路瞬时电流
R t t
ik ip in pIk.m sin t(k) in(0 p )eL
4、短路冲击电流
ishKsh 2I''
（瞬时值）
Ish 12(Ksh1)2I''
（有效值）
式中，I 为短路电流的次暂态值，它是短路电流周期分量在第一个 周期的有效值。
5、冲击系数
0.0 1
Ksh (1e ) 而
UC2 Sd X
1 X
I(3) k
Ik(3)*Id
Id X*
根据
I
( k
3
)
可以分别计算出
Ik (2 ),I''(3 ),I (3 ),is (3 )h ,Is (3 )h ,S 。k (3 )
4、三相短路容量
S(3) k
3Ik(3)UC
3X Id *Uc X Sd *
5、计算步骤
（1）确定各基准值； （2）分别计算各元件电抗标幺值； （3）根据计算电路绘出等效电路，并将各元件电抗标幺值和短路 计算点一一标出在等效电路上； （4）分别求出各短路计算点的总电抗标幺值； （5）分别计算各短路计算点的各短路参数值； （6）将各计算结果列表。
UC2 Sd
2、各元件标幺值
1）电力系统
XS
XS Xd
Sd SOC
2）电力变压器
X
T
XT Xd
U K % Sd 100 S N
3）电力线路
X
WL
X WL Xd
X
O
l
S U
d 2 C
Uc为元件所在处的计算电压。
3、三相短路电流计算
I(3) k
I(3) k
Id
UC / Sd /
3X 3UC
在无限大容量系统中有：
所以：
I(3) Ik(3) I (3)
第三节 无限大容量系统短路电流的计算
短路电流计算的目的：①选择和校验开关和设备； ②选择限流电抗器；③继电保护整定。
短路电流计算过程：绘出计算电路图、元件编号、绘 等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路 容量、汇总出计算结果表格。
例题 3—1，P57
二、标幺制法进行三相短路电流计算
1、标幺值概念
任意一个物理量的标幺值
A
d
A Ad
（实际值与基准值之比）
基准容量 Sd 100MVA（可以任意选取，一般取100MVA）
基准电压 Ud U（c 通常取短路计算电压）
基准电流
Id
Sd 3Ud
Sd 3UC
基准电抗
Xd
Ud 3Id
Ss=∞
QF
~
WL1 =5km
X0=0.38 /km
500MVA
↙ k1 WL2 =0.5km
X 0=0.08 /km
380V
SL7-1000 ↖k2 Uk%=4.5
解：1、先求k1点的短路回路阻抗、短路电流及短路容量 取：
S d 1M 0,0 U V C 1 1 A .5 k 0,I V d 13 1 10 .5 0 0 5 .5 kA
I (1.1) k
I
( k
3
)
2%
3%
示意
短路的形式(虚线表示短路电流路径)
第二节 无限大容量电力系统三相短路时的物理过程
一、无限大容量电力系统三相短路时的物理过程 1、无限大容量的特点
SS=∞；US= C（常数）；ZS=0
无限大容量电力系统中发生三相短路 a)三相电路图 b)等效单相电路图
无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流变化曲线 电路中存在电感，发生短路后，电流不能突变，有一个过渡过程即短路暂态过程。
短路电流及其计算
二、短路的后果
（1）可产生巨大的热的破坏作用； （2）可产生巨大的力的破坏作用； （3）短路后电压下降，影响其他电气设备正常运行； （4）可产生电磁干扰，影响数字设备工作。
三、短路的形式及几率
短路类型 单相接地短路 两相短路
符号
I (1) k
I
( k
2
)
几率
87%
8%
两相接地短路 三相短路
在低压电路中，由于 R / 3 > X 才需计入电阻。
1、电力系统的阻抗
电力系统的电阻相对于电抗很小，不予考虑。
XS
U
2 C
S OC
式中，Soc 为系统出口断路器的断流容量，参看附录表
2、电力变压器的阻抗
短路损耗
PK
( SN UC
)2
RT
电阻
RT PK(USNC )2
PK 为变压器的短路损耗，参看附录表
i,u
ik
ip i sh
i np (0 )
i np
ui
0.01s
i p(0)
正常状态
暂态过程
2 I t
稳定状态
二、与短路有关的物理量 1、短路电流周期分量
（波形为正弦波）
ip Ik.msin(t k)
ip(0) Ik.m 2I''
2、短路电流非周期分量
（波形按指数函数衰减 ）
inpinp(0)et 2I''et
L R
在高压电路中，往往 在低压电路中，往往
R 0 则 Ksh 2
L 0 则 Ksh 1
因此
1Ksh 2
而
ishKsh 2I'' Ish 12(Ksh1)2I
在高压电路中发生， 短路时，常取 Ksh 1.8 所以： ish2.55I
Ish1.51I
在低压电路中发生短路时，常取 Ksh 1.3
短路电流计算方法： 欧姆法、标幺制法（常用） 。
一、欧姆法进行三相短路计算
计算公式
I(3) K
UC 3 R2 X2
S(3) K
3UCIK (3)
式中，R 和 X 为短路回路的总电阻和电抗；Uc为短路点的计 算电压（或平均额定电压），按高于5%额定电压取值，如：
0.4、6.3、10.5kV等。
在高压电路中，由于 X / 3 > R 一般只计入电抗；
电抗
XT
UK % UC2 100 SN
U K % 为变压器短路电压（或阻抗电压）的百分值，参看附录表
3、电力线路的阻抗计算
RWLR0l
XWLX0l R 0 为导线或电缆单位长度的电阻，参看附录表
X 0 为导线或电缆单位长度的电抗，参看附录表
也可查下表：
电2，P60
6、计算示例
例题：已知供电系统如图所示，系统出口断路器的断路容量为
500MVA。
求：1）工厂配电所10kV母线上k1点和车间变电所低压380V母线上
k2点短路回路的总电抗标幺值
X
* k1
，X
* k2
，值；
2）k1 ，k2两点的
I
( k
3
)
，
i
(3 sh
)
及
S
(3 k
)
值。
10kV
线路电压
线路结构
35kV及以上
6～10kV
220／380V
架空线路 电缆线路
0.40 0.12
0.35 0.08
0.32 0.066
4、阻抗换算（有变压器时）
电路内各元件的阻抗都必须按照短路点的短路计算电压统一换算，
换算的条件是元件功率损耗不变。
R'
R(U
' C
)2
UC
X
'
X
(U
' C
)2
UC
式中，R、X、UC为换算前参数， 以′表示的为换算后的参数。
3、短路瞬时电流
R t t
ik ip in pIk.m sin t(k) in(0 p )eL
4、短路冲击电流
ishKsh 2I''
（瞬时值）
Ish 12(Ksh1)2I''
（有效值）
式中，I 为短路电流的次暂态值，它是短路电流周期分量在第一个 周期的有效值。
5、冲击系数
0.0 1
Ksh (1e ) 而
UC2 Sd X
1 X
I(3) k
Ik(3)*Id
Id X*
根据
I
( k
3
)
可以分别计算出
Ik (2 ),I''(3 ),I (3 ),is (3 )h ,Is (3 )h ,S 。k (3 )
4、三相短路容量
S(3) k
3Ik(3)UC
3X Id *Uc X Sd *
5、计算步骤
（1）确定各基准值； （2）分别计算各元件电抗标幺值； （3）根据计算电路绘出等效电路，并将各元件电抗标幺值和短路 计算点一一标出在等效电路上； （4）分别求出各短路计算点的总电抗标幺值； （5）分别计算各短路计算点的各短路参数值； （6）将各计算结果列表。
UC2 Sd
2、各元件标幺值
1）电力系统
XS
XS Xd
Sd SOC
2）电力变压器
X
T
XT Xd
U K % Sd 100 S N
3）电力线路
X
WL
X WL Xd
X
O
l
S U
d 2 C
Uc为元件所在处的计算电压。
3、三相短路电流计算
I(3) k
I(3) k
Id
UC / Sd /
3X 3UC