短路电流计算

. Word 文档 短路电流计算 第一节 概 述 一、电力系统或电气设备的短路故障原因 （1）自然方面的原因。如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等，造成单相接地短路和相间短路。 （2）人为原因。如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误，导致电气地设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。 （3）设备本身原因。如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等造成单相接地短路和相间短路。 二、短路种类 1.单相接地短路 电力系统及电气设备最常见的短路是单相接地,约占全部短路的75%以上。对大电流接地系统，继电保护应尽快切断单相接地短路。对中性点经小电阻或中阻接地系统，继电保护应瞬时或延时切断单相接地短路。对中性点不接地系统，当单相接地电流超过允许值时，继电保护亦应有选择性地切断单相接地短路。对中性点经消弧线圈接地或不接地系统，单相接地电流不超过允许值时，允许短时间单相接地运行，但要求尽快消除单相接地短路点。 2.两相接地短路 两相接地短路一般不超过全部短路的10%。大电流接地系统中，两相接地短路大部分发生于同一地点，少数在不同地点发生两相接地短路。中性点非直接接地的系统中，常见是发生一点接地，而后其他两相对地电压升高，在绝缘薄弱处将绝缘击穿造成第二点接地，此两点多数不在同一点，但也有时在同一点，继电保护应尽快切断两相接地短路。 3.两相及三相短路 两相及三相短路不超过全部短路的10%。这种短路更为严重，继电保护应迅速切断两相及三相短路。 4.断相或断相接地 线路断相一般伴随相接地。而发电厂的断相，大都是断路器合闸或分闸时有一相拒动造成两相运行，或电机绕组一相开焊的断相，或三相熔断器熔断一相的两相运行，两相运行一般不允许长期存在，应由继电保护自动或运行人员手动断开健全相。 5.绕组匝间短路 这种短路多发生在发电机、变压器、电动机、调相机等电机电器的绕组中，虽然占全部短路的概率很少，但对某一电机来说却不一定。例如，变压器绕组匝间短路占变压器全部短路的比例相当大，这种短路能严重损坏设备，要求继电保护迅速切除这种短路。 6.转换性故障和重叠性故障 发生以上五种故障之一，有时由于故障的演变和扩大，可能由一种故障转换为另一种故障，或发生两种及两种以上的故障（称之复故障），这种故障不超过全部故障的5%。 . Word 文档 第二节 对称短路电流计算 一、阻抗归算 为方便和简化科计算，通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同

一基准容量bs

S（一般取100MVA或1000MVA基准容量）和基准电压bsU（一般取电网的

平均额定电压bv

U）时的基准标么阻抗（以下不作单独说明，简称标么阻抗）；归算至额定

容量的标么阻抗称相对阻抗。 （一）标么阻抗的归算 1.发电机等旋转电机阻抗的归算 发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗对值，其标么可按下式计算

bsGG

GN

SXXS （1-1）

式中 GX——发电机在基准条件下电抗的标么值； GX——发电机额定条件电抗的标对值；

GX——基准容量（MVA）；

GNS——发电机的额定容量（MVA）；

于是有 bsGG

GN

SXXS

式中 d

X——发电机额定条件下次暂态电抗的相对值。

当基准容量bs

S为100MVA时，则

100bsGGG

GNGN

SXXXSS （1-2）

2.变压器阻抗的归算 计算式为

%100kbsTTNuSXS （1-3）

式中 TX——变压器基准条件下电抗的标么值； %ku

——变压器基准条件下短路电压的百分值； . Word 文档 TNS——变压器的额定容量（MVA）。

3.电抗器阻抗的归算 计算式为

2%%1001003LNbsLNbsLLTbsLNbsLNUIUSXXXULUL （1-4）

式中 %

TX ——电抗器在额定条件下电抗的百分值；

LNU、LNI——分别为电抗器的额定电压（KV）、额定电流（KA）；

式中其他符号含义同前。 4.线路阻抗的归算 计算式为

222222

bsbsLLL

bsav

bsbsLL

bsav

bsbsL

bsav

LLLLLL

SSZZZUUSSRRZRUUSSXXXUUZRjXZRjX













（1-5）

式中 LR、L

X、LZ——分别为线路的电阻分量、电抗分量和阻抗的有名值（）；

avU——线路的平均额定电压（KV）。

式中其他符号含义同前。 5.三绕组变压器等效阻抗的归算 三绕组变压器电路如图1-1所示。 图中

1121323212231331323121()21()21()2XXXXXXXXXXXX









（1- 6）

式中 1X、2X、3

X——三绕组变压

器三侧（高、中、低）归算后的等效电抗；

12X、13X、23X——三绕组变

1321

2

(a)

12X

23X13X

1X

2X

图1-1 三绕组变压器电路图(a)三绕组变压器原理电路图(b)三绕组变压器的等效电路图 . Word 文档 压器三侧1-2、1-3、2-3之间的电抗； 6.分裂绕组变压器等效阻抗的归算 低压侧有两个分裂绕组变压器电路如图1-2所示。 图1-2中

112122222122212122212114411221/4/ffffKXXXXXXKXXXXKKXX























（1-7）

式中 1

X——双绕组变压器高压侧等效电抗；

12X——高压绕组与总低压绕组间的穿越电抗； 2X、3X——双绕组变压器高压侧分裂绕组等效电抗；

22X——分裂组间的分裂电抗； 12X——高压绕组与一个低压绕组间的半穿越电抗； fK——分裂系数（分裂绕组间的分裂电抗与穿越电抗之比值）。

（二）阻抗有名值的计算

(a)(b)图1-2 低压侧有两个分裂绕组变压器电路图 (a) 低压侧有两个分裂绕组变压器的原理电路图；(b) 低压侧有两个分裂绕组变压器的等效电路图123(a)(b)111

'2'2''2

''2

12X'''22X

1X'2

X''2

X

1GX2GX

3GX

GnXn

KKX



图1-3 多电源并联支路网络图(a) 多电源并联阻抗网络图；（b） 多电源并联阻抗等效电路图

各电气元件的阻抗有名值可由对应的标么值和百分值求得 . Word 文档 22()%%%()1001001003bsbsbsNNNNNUZZZZSUUZZZZZSI由标么值求阻抗有名值

由百分值求阻抗有名值（1-8）

式中Z——阻抗有名值（）； Z——阻抗标么值；

%Z——阻抗百分值；

式中其他符号含义同前。 二、常用网络变换 发电厂一次系统接线远比电力网的一次系统接线简单，阻抗网络图也相对简单得多，而出现最多的是多电源的并联支路网络图，如图1-3所示。 （一）多电源并联支路等效电抗的计算 1. 等效电抗的计算 图1-3中等效电抗X为

121111GGCnXXXX （1-9）

式中 X——多电源的综合电抗； 1GX——支路1的总电抗；

2GX——支路2的总电抗；

GnX——支路n的总电抗；

2.电源各支路的分支系数计算 计算式为

.11.22.1111braGG

braGG

braGnGn

KXKXnKXM支路的分支系数支路2的分支系数

支路的分支系数 （1-10）

式中 .1braGK、.2braG

K、.braGnK——分别为支路1、2、n的分支系数。

式中其他符号含义同前。 （二）多支路星形网络化简计算 多支路星形网络如图1-4所示。