第七章短路电流的计算与分析
短路电流分析与计算(电力系统三相短路电流的计算)
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。
第一节 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
对称短路：三相短路； 其它短路称为不对称短路。 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。
一、三相短路暂态过程数学分析
短路前 电路处于稳定状态。由于三相对称，可只 讨论单相电路如A相，另外两相由对称关 系来决定。短路前A相的电压、电流为
u U m sin( t ) i I m sin( t ) 其中I m Um ( R R) 2 2 ( L L)2 R R
第二节 无限大容量电源 供电系统三相短路过渡过程分析
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。 “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)。
L
R
非周期分量idf：又称短路电流的自由分量
idf Ae
t Ta
L Ta , A为由初始条件确定的积分常数。 R
由i0－＝i0＋，得
I m sin( ) I dzm sin( d ) A A I m sin( ) I dzm sin( d ) idf 0
计及电阻时 I dz 不计电阻时 I dz
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
电力系统中的短路电流计算原理与故障分析方法
电力系统中的短路电流计算原理与故障分析方法电力系统是供给电能的重要设备，而短路电流计算是电力系统设计和运行中至关重要的环节。
本文将介绍电力系统中短路电流的计算原理以及故障分析方法。
一、短路电流计算原理在电力系统中，当两个不同电压等级的设备发生短路故障时，会导致电流突然升高，形成短路电流。
短路电流计算是指通过计算短路电流的大小和特性，来确定电力系统设备的额定容量和选用适当的保护措施。
短路电流的计算原理基于以下几个关键因素：1. 电源特性：电源的内部电阻和电压特性会对短路电流产生影响。
一般来说，电源的短路电流越大，电源的内阻越小。
2. 电网拓扑结构：电网的拓扑结构指的是电源、输电线路和负载之间的连接关系。
不同的拓扑结构会对短路电流进行不同程度的限制。
3. 线路参数：输电线路的电阻、电抗和容量等参数也会对短路电流产生影响。
短路电流的大小与线路的特性有直接关系。
4. 设备参数：电力系统中的变压器、发电机、开关设备等都会对短路电流产生影响。
这些设备的特性和参数需要被准确考虑在内。
基于以上因素，短路电流的计算可以采用解析计算、仿真计算和实测计算等方法。
其中，解析计算是最常用的方法，通过分析电力系统的电路拓扑和设备参数来推导短路电流的计算公式，实现准确计算。
二、故障分析方法在电力系统中，故障是不可避免的，而对故障进行准确分析是确保电力系统安全运行的关键一环。
下面介绍几种常用的故障分析方法。
1. 弧光法：通过观察电力线路中发生故障时产生的弧光现象，来判断故障类型和位置。
这种方法操作简单，但只适用于较明显的故障。
2. 电流比较法：通过对比故障前后的电流值，来判断故障点的位置。
这种方法适用于故障比较明显、电流变化较大的情况。
3. 电流特征法：通过分析电流的变化特征，如振荡频率、幅值等，来判断故障类型和位置。
这种方法对故障类型的判断更准确，但需要运用复杂的信号处理技术。
4. 算法模型法：通过建立电力系统的数学模型，运用计算机仿真等方法进行系统分析，来判断故障类型和位置。
短路电流的计算方法
短路电流的计算方法短路电流是指电路中出现故障时，电流异常增大的现象。
短路电流的计算方法包括直流短路电流的计算和交流短路电流的计算。
一、直流短路电流的计算方法：直流短路电流的计算是为了确定短路电流对电路和设备的影响，以保证电路和设备安全。
直流短路电流的计算方法主要有以下几种：1.简化计算法：直流电路的短路电流可以通过简化计算法进行估算，根据欧姆定律和功率定律，可以通过电压和总电阻来估算短路电流。
假设短路电流源为电压为U、内阻为Z的电源电路，电源电阻为R，负载电阻为RL，总电阻为RT=RL+R，则短路电流IL=U/(Z+RT)。
2.等效电源法：将电源电路和负载电路转化为等效电源和等效负载电阻，然后根据欧姆定律计算短路电流。
等效电源法适用于简化电路和负载电路比较复杂的情况。
3.发电厂贡献法：针对大型电力系统，可以根据发电机的参数和系统的接线方式来计算各个节点的短路电流。
发电厂贡献法可以精确计算节点的短路电流，但计算过程较为复杂。
二、交流短路电流的计算方法：交流短路电流是指交流电路中出现短路时的电流。
交流短路电流的计算方法包括对称分量法和电流源法等。
1.对称分量法：根据对称分量法，交流短路电流可以分解为正序、负序和零序三个分量。
正序短路电流通常是三相对称的，可以通过正序电压和正序阻抗来计算。
负序短路电流和零序短路电流可以通过负序电压和零序电压以及负序阻抗和零序阻抗来计算。
2.电流源法：电流源法是一种常用的计算交流短路电流的方法，将电源电压和电源阻抗转化为电流源和阻抗的组合，然后根据电流传输方向计算短路电流。
根据基尔霍夫电流定律，在每个节点上列出节点电流方程组，然后根据节点电流的关系求解未知的短路电流。
3.电抗补偿法：电抗补偿法是通过在电路中添加合适的电抗元件，来减小电路的短路电流。
通过选取合适的电抗元件的参数，可以使得电路的短路电流降低到安全范围内。
总之，短路电流的计算方法根据电路的特点和问题的需求选择不同的方法，通过对电压、电流和阻抗的计算和分析，来确定短路电流的数值，以保证电路和设备的安全。
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。
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。
短路电流计算方法
一.概述供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件.二.计算条件1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.三.简化计算法即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.1.、主要参数Sd三相短路容量(MVA)简称短路容量校核开关分断容量Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定x电抗(Ω)其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.2、.标么值计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).(1)基准基准容量Sjz =100 MVA基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144(2)标么值计算容量标么值S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量S* = 200/100=2.电压标么值U*= U/UJZ ; 电流标么值I* =I/IJZ3、无限大容量系统三相短路电流计算公式短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)冲击电流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8所以IC =1.52Id冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法. 4．简化算法【1】系统电抗的计算系统电抗，百兆为一。
电力系统的短路计算PPT课件
Z* Z/Zd (R jX)/Zd R* jX*
U* U/Ud I* I /Id
(7-2)
S* S/Sd (P jQ)/Sd P* jQ*
式中，下标注“*”者为标幺值；下标注“d”者为基准 值，无下标者为有名值。
11
二、基准值的选择
在电力系统计算中，主要涉及对称三相电路，计 算时习惯上采用线电压、线电流、三相功率和一相等 值阻抗，这四个物理量应服从功率方程式和电路的欧 姆定律。
的电阻和导纳，即各元件均用纯电抗表示，并认为系 统中各发电机的电势同相位，从而避免了复数的运算； III. 系统除不对称故障处出现局部不对称外，其余部分是 三相对称的。
8
第二节 标幺制
❖一、标幺值 ❖二、基准值的选择 ❖三、不同基准值的标幺值间的换算 ❖四、)*
Uk%UN2 100 SN
Sd Ud2
(7-10)
17
电力系统中常采用电抗器以限制短路电流。电抗器
通常给出其额定电压UN、额定电流IN及电抗百分值XR%
如选定各量的基准值满足下列关系 ：
Sd
3U
d
Id
(7-4)
U d 3 Z d I d
将式(7-3)与(7-4)相除后得：
S* U*
U *I* Z*I*
(7-5)
式(7-5)表明，在标幺制中，三相电路计算公式与单相电
路的计算公式完全相同。
12
工程计算中，通常选定功率基准值Sd和电压基准值Ud， 这时，电流和阻抗的基准值分别为：
为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定 性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械 稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；
为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要 的数据；
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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。