电力系统短路概述
第5章 电力系统三相短路的暂态过程
将Im 0 ， 90 和 ＝0代入式短路全电流表达式： i IPm cost IPmet /Ta
短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现。 若 f 50 Hz，这个时间约为0.01秒，将其代入上式，可得 短路冲击电流 ：
iim
I Pm
I e0.01/ Ta Pm
(1 e0.01/Ta )I pm
四、短路功率
短路功率也称为短路容量，它等于短路电流有效值 同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压） 的乘积，即
用标幺值表示时
St 3Vav It
St
3Vav It 3VB I B
It IB
It
短路容量主要用来校验开关的切断能力。
5.3 同步电机突然三相短路的物理分析 一 、突然短路暂态过程的特点
强制分量
稳态 短路电流
i
自由分量
基频 非周期 倍频 电流 电流 电流
i i i iap ＋ i2
Td
Ta
励磁电流
i f [0]
直流电流
i f
基频交流
i f
5.4 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算
一、暂态电势和暂态电抗
➢无阻尼绕组同步电机的磁链平衡方程
d
xdid
xadi f
xadiD
q xqiq xaqiQ
电流不突变
I m sin( ) I Pm sin( ) C
C iaP0 I m sin( ) I Pm sin( )
i I Pm sin(t ) [Im sin( ) I Pm sin( )]et /Ta
短路电流关系的相量图表示
在时间轴上的投影 代表各量的瞬时值
tg 1 (L L)
R R
电力系统三相短路
X jsi X if
S Ni SB
（4）查表： Ipt1*，Ipt2*，…，Ipt·g* 。
（5）无限大功率电源供给的短路周期电流
I pS
1 X Sf
(6)计算短路电流周期分量的有名值
第i台等值发电机提供的短路电流为：
I pti I pti I Ni I pti S Ni 3Vav
无限大功率电源提供的短路电流为：
（1)与短路点电气距离相差不大的同类型发 电机合并；
（2)直接接于短路点的发电机（或发电厂） 单独考虑；
（3)远离短路点的同类型发电厂合并；
（4)无限大功率电源（如果有的话）合并成 一组。
应用计算曲线法的步骤
（1）绘制等值网络；
（2）求转移电抗：Xif(i=1,2,…,g) 、Xsf；
（3）求计算电抗；
Ii
Zeq Zi
I
两端同时除以短路电流 If
ci
Z eq Zi
c
对于两条并联支路且短路发生在总支路上时 （c 1）
ci
Z eq Zi
c
c1
Z2 Z1 Z2
c2
Z1 Z1 Z2
三、起始次暂态电流和冲击电流的实用计 算1. 起始次暂态电流的计算
•起始次暂态电流：短路电流周期分量（基频分量） 的初值。
E/ Z3 f E/ Z f
Z f Z3f
Z1 f
Z f
c1
Z2f
Z f c2
Z3f
Z
f
c3
（3）电流分布系数的确定方法 令 I1 1
Va Z1I1 Z1, I2 Va / Z 2 , I4 I1 I2 Vb Va Z 4 I4 , I3 Vb / Z3 , If I4 I3
电力系统的短路分析与处理
电力系统的短路分析与处理电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，而短路问题是电力系统运行中常见的故障之一。
短路会导致电流突然增大，造成设备受损、停电甚至火灾等严重后果。
因此，对电力系统中的短路进行准确、及时的分析与处理至关重要。
1. 短路的定义与原因分析短路是指电路中正常的电流路径被截断，形成新的低阻抗路径，从而导致电流异常增大的现象。
短路通常由以下几个原因引起：1.1 设备故障：电力设备如继电器、开关、断路器等发生故障时，可能引起短路。
1.2 设备老化：设备长时间运行会导致内部绝缘材料老化，从而增加短路的概率。
1.3 人为操作不当：错误的操作和维护可能会导致电路产生短路。
1.4 天气因素：如雷击等气象原因也可能引起电力系统的短路。
2. 短路分析的方法与步骤为了准确分析电力系统中的短路情况，可以采用以下几种方法：2.1 理论计算法：根据电路的参数和拓扑结构，运用电力系统理论和计算方法，推导出短路时的电流与电压分布情况。
2.2 模拟计算法：通过建立电力系统的模型，并进行仿真计算，得出短路时的系统响应。
2.3 实测分析法：利用实测数据对电力系统进行短路分析，通过检测电流和电压等参数的变化来确定短路的位置和原因。
短路分析的具体步骤如下：2.4.1 收集系统信息：包括电路图纸、设备参数和运行记录等。
2.4.2 建立系统模型：根据收集到的信息，建立电力系统的模型，包括设备的连接关系、电阻、电抗等参数。
2.4.3 进行计算或仿真：根据选定的分析方法，进行理论计算或模拟计算，得出短路时电流、电压分布等结果。
2.4.4 检测和验证：通过实测数据对计算结果进行检测和验证，确定计算结果的准确性。
2.4.5 分析与诊断：根据计算或实测结果，分析短路的位置、原因和影响范围。
2.4.6 提出处理方案：根据分析结果，提出具体的短路处理方案，包括设备更换、改进运维措施等。
3. 短路的处理方法与措施在确定了短路位置和原因后，需要采取相应的处理方法和措施，避免短路带来的严重后果：3.1 断开电源：对于出现短路的设备或电路，应立即切断电源，以防止短路电流继续流动导致更多损失。
(精选)电力系统三相短路故障分析
2002年我国220kV电网输电线路故障统计表
故障类型 三相短路 两相短路 两相接地 单相接地 其它故障
故障次数 17
故障百分 1.14% 比
28 1.88%
91 6.12%
1319 88.7%
32 2.16%
三相短路故障虽然很少发生，但情况比较严重， 且三相短路时电力系统仍是三相对称的，称为 对称故障 ，故本章分析三相短路故障
iImsi nt9o0Imet
短路电流在电气设备中产生的最大机械应力与这个 短路电流的最大瞬时值的平方成正比。
19
6.2.3 短路冲击电流
i im I p m si( 0 n .0 ) 9 1 o 0 I m e 0 .0 1 ( 1 e 0 .0 ) I 1 m K im I m
6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
短路发生前
uU m si n t
iIm si n t
Im
Um
R1 R2 22 L1L2 2
tan1RL11RL22
6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
• 设t=0时短路，则有合闸相角 恰为短路瞬 间a相电压的初相位角 。
• K点出现三相短路后，图6.1的电路被分成 两个独立的回路，左边的电路仍与电源相 连接，而右边的电路则变成不含电源的短 路回路。
说与合闸角 有
关。
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6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
• 根据三相对称电路的特点，还可以写出短路 后b、c两相电流的表达式 。
• 虽然它们的电路参数是相同的，但它们的合 闸角分别为 120o 和 120o ，可见非周期 分量为最大值或零值的情况只可能在一相出 现。
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电力系统中的短路故障分析与应对
电力系统中的短路故障分析与应对在现代社会中，电力系统的稳定运行对于各行各业以及人们的日常生活至关重要。
然而，短路故障是电力系统中常见且危害较大的一种故障类型。
了解短路故障的特点、成因，掌握有效的应对措施，对于保障电力系统的安全可靠运行具有重要意义。
短路故障，简单来说，就是指电力系统中正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的短接。
这种短接会导致电流瞬间急剧增大，可能引发一系列严重的后果。
短路故障产生的原因多种多样。
首先，设备老化和绝缘损坏是常见的因素。
随着电力设备使用时间的增长，其绝缘性能可能会逐渐下降，在外界因素的影响下，如过电压、潮湿、高温等，容易发生绝缘击穿，从而导致短路。
其次，自然灾害也可能引发短路。
例如，雷击可能使电力线路或设备瞬间过电压，造成绝缘损坏而短路；强风可能导致线路舞动、树枝触碰线路等，引发相间短路。
再者，人为操作失误或违规作业也不容忽视。
在电力设备的安装、维护和检修过程中，如果操作不当，可能会误碰带电部位，或者损坏设备的绝缘，引发短路故障。
另外，电力系统的设计和规划不合理，如线路间距过小、设备选型不当等，也会增加短路故障的发生概率。
短路故障一旦发生，会带来诸多不良影响。
从电流方面来看，短路瞬间电流会急剧增大，可能达到正常电流的几十倍甚至上百倍。
如此大的电流会产生巨大的电动力，可能导致电气设备的变形、损坏，如变压器绕组的扭曲、断路器触头的熔焊等。
同时，电流的热效应也会使设备温度迅速升高，严重时会引发火灾。
从电压方面来说，短路点附近的电压会大幅下降，影响到周边用户的正常用电。
对于一些对电压稳定性要求较高的设备，如电子设备、精密仪器等，可能会因电压骤降而无法正常工作，甚至损坏。
此外，短路故障还可能导致电力系统的振荡，破坏系统的稳定性，严重时可能引发大面积停电事故。
为了应对短路故障，电力系统采取了一系列的保护措施。
继电保护装置是其中的关键。
继电保护装置能够快速检测到短路故障的发生，并及时动作，将故障部分从系统中切除，以减少故障的影响范围。
电力系统短路故障浅析
实用科技摘要：破坏电力系统正常运行的最为常见的原因是各种类型的短路故障。
它危害性极大，由此引发的其他电气故障也最多。
本文简要探讨了各种类型的短路故障的原因、特点、危害、查找方法、预防措施等，对指导生产有一定的参考作用。
关键词：短路原因特点故障短路预防1概念电力系统的短路故障，是指不同电位导电部分之间的不正常短接。
由于此时故障点的阻抗变得很小，电流便会在一瞬间升高，短路点以前的电压下降，会影响到电力系统的稳定运行，严重短路甚至会造成系统瘫痪。
在正常运行时，除中性点外，相与相或者相与地之间是绝缘的。
三相系统中，短路故障的基本类型为三相短路、两相短路、单相短路、单相短路接地、两相短路接地等。
其中，三相短路属对称短路，其它形式的短路，均属不对称短路；在中性点直接接地的系统中，发生单相短路接地故障最为常见，大约占短路故障的65%，两相短路约占10%，两相短路接地约占20%，发生三相短路故障的可能性最小，虽然只占短路故障的5%[1]左右，却是危害系统最严重的，在实际中一定要引起我们的足够重视。
1．1单相接地短路：是指三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态，既该相线的电位与大地的电位相等，都是“零”。
通俗的讲就是A相或B相或C相一相接地。
1．2两相短路：任意两相导线，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。
通俗讲指两相直接短接在一起。
1．3两相短路接地：是指三相交流供电系统中两根相线与大地成等电位状态了。
通俗讲就是A、B、C三相中的任意两相同时与大地的无电阻的直接连接。
1．4三相短路：就是电力系统内A、B、C三相在某一点的零电阻、零电抗的直接连接。
这时会产生很大的短路电流，破坏程度很大。
三相短路分三种：单相接地短路；两相之间短路；三相全部短路。
2发生短路的原因产生短路的原因有很多，既有客观的，也有主观的，但是主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或者相对地绝缘被损坏。
2．1由于设计、制造、安装、维护不当等造成的设备缺陷发展成为短路。
电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类
第一节电力系统故障概述在电力系统的运行过程中,时常会发生故障,如短路故障、断线故障等。
其中大多数是短路故障（简称短路)。
所谓短路,是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线)之间的连接。
在正常运行时，除中性点外,相与相或相与地之间是绝缘的。
表7—1示出三相系统中短路的基本类型。
电力系统的运行经验表明，单相短路接地占大多数。
三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路;其它几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。
上述各种短路均是指在同一地点短路,实际上也可能是在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点短路.产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
例如架空输电线的绝缘子可能由于受到过电压(例如由雷击引起）而发生闪络或由于空气的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电。
再如其它电气设备，发电机、变压器、电缆等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏.鸟兽跨接在裸露的导线载流部分以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也是屡见不鲜的.此外，运行人员在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障。
电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分。
总之,产生短路的原因有客观的，也有主观的,只要运行人员加强责任心，严格按规章制度办事，就可以把短路故障的发生控制在一个很低的限度内。
表7-1 短路类型短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的Array危害。
在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程,使短路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍。
短路点距发电机的电气距离愈近（即阻抗愈小），短路电流愈大。
例如在发电机机端发生短路时,流过发电机定子回路的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10~15倍。
在大容量的系统中短路电流可达几万甚至几十万安培。
短路点的电弧有可能烧坏电气设备。
短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏.另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形,甚至损坏。
电力系统三相短路故障分析PPT课件
例6-4
• 电力系统接线图如图6-11所示，其中G为发电 机，M为电动机，负载(6)为由各种电动机组合 而成的综合负荷，设在电动机附近发生三相短 路故障，试画出下列电力系统三相短路故障分 析时的等值网络图。
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例6-4
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6.3.2.起始次暂态电流的计算
• 得到等值电路后，起始次暂态电流
• 三相短路功率主要是用来校验断路器的切断能力，要求短路时， 断路器一方面能切断这么大的短路电流，另一方面断路器断开 时其触头还要能经受工作电压的作用。
表达式： Skt 3U N It
用标幺值表示为：Skt*
3U N It 3U B I B
It*
I*
在有名值计算中： Skt 3UN I I*SB
第27页/共67页
表6-3 短路分析时元件的近似模型
元件
发电机 （调相机）
负荷
负荷 模型
与稳态模 型相同， 近似计算 时可忽略 电阻。
计算公式
E(0 ) U 0 jI0 X
RL
U（20-）， PL
第X2L8页/U共Q（260L7-）页
EM (0 ) U 0 jI0 X M
若只计电抗，则：
只求其数值
Ik E jX Uk(0) jX
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Ik E X Uk(0) X
例6-5
• 化简图6-12所示的电力系统等值电路，并求出起始次暂态电流。
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例6-5
求出起始次暂态电流的标幺值
I1*
E* X13* X12*
1.018 0.5571.43
工作遭到破坏。 4. 破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振