发电厂变电站电气设备第四章 电力系统短路及短路电流计算2PPT培训课件
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X1*=Sj / Sx=100 /3000=0.033
2)架空线路等值电抗的标么值 X2 * = X0LSj / Uav2=0.43×50×100/1152 = 0.163 3）变压器等值电抗的标么值 X3* = Uk％Sj / 100Sn =10.5×100 / (100×15) = 0.7 (3)作出等值电路图并化简，如图4-11所示,
X
X*j X
j
X*j
U
2 j
Sj
S S*j S j
以上各式中，各电气量的单位是：电压为千
伏(kV)；电流为千安(kA)；电抗为欧姆(Ω)；功
率为兆伏安(MVA)。
4.基准值改变时标么值的换算：
不同基准值的标么值的换算原则：不论基准是 如何变化的，标么值是如何不同，但某一电气量 的有名值总是一定的。所以，可以根据给定的标 么值先计算出有名值，再根据有名值和新的基准 值，换算出所需要的标么值。
5.标么值的优点：
（1）计算时，相电压和线电压的标么值相等，三相 功率和单相功率的标么值相等，以使计算大大简化。
U 3IX
S 3IU
U j 3I j X j
得: U* j I* j X* j
当选取的基准电压，使
S j 3I jU j
S* j I* jU* j
U* j 1
，则
S* j
I* j
这四个电气量对于选定的基准值的标么值为：
用标么值进行计算时，必须先选取这四个电气量
的基准值。一般说来，这四个电气量 Uj、Ij、Xj、Sj 可
以任意选取，但是，它们必须满足欧姆定律和功率平
衡方程式，即
Uj 3IjXj
Sj 3IjUj
这样选取基准值的优点是：
U * j I * jX * j S * j I * jU * j
各元件的基准电压Uj都等于所在电路的平均 额定电压Uav （ Uav≈1.05UN），即：
Uj =Uav ，Sj=100MVA
Ij
Sj 3U j
X
j
U j2 Sj
平均额定电压的引入：因为在同一电压等级 电网中，升压变压器绕组的额定电压与降压变压 器绕组的额定电压不同，使计算复杂。
所谓平均额定电压，等于同一电压级电网中元 件的最高额定电压与最低额定电压的算术平均值。 常用的各级平均额定电压见下表： Uav≈1.05UN
X L* j
XL% 100
Un Sj
3In
U
2 av
式中Uav为电抗器所在电压等级的平均额 定电压。
4.架空线路和电缆线路
X*j
X
Sj
U
2 av
式中Uav一架空线路或电力电缆所在电压 等级的平均额定电压。
三、计算电路图—简化的单线图 1.仅画出与计算短路电流有关的元件及它们之间的相互 连接，并注明各元件的额定参数。各元件要按顺序进行 编号。 2.各元件的连接情况，应根据电气设备的实际连接情况、 运行方式和计算短路电流的目的来决定。 3.同步调相机、同步电动机以及大容量的的并联电容器 组，应当作附加电源。但如果它们距短路点较远，或同 步电动机总视在功率在1000KVA以下，不予考虑。 4.各电压参数用平均额定电压Uav进行计算，电抗器除外， 用其自身的额定电压UN进行计算。
四、等值电路及其化简 1.等值电路：短路电流流经的所有元件。标么值 表示，分子为元件的编号，分母为相应元件的电 抗标么值。 2. 化简等值电路
求得电源至短路点的短路回路总电抗的标么 值XΣ*。
例如：
∆→Y：
X1
X 12
X12 X 31 X 23
X 31
X2
X 12
X12 X 23 X 23
2.发电机
X '' k* j
X
'' k*
Sj Sn
2.变压器
XT*j
Uk % 100
Sj Sn
图4-6 双绕组变压器的等值电路 （a）双绕组变压器； （b）等值电路
三绕组变压器和自耦变压器的等值电路如图1-47所示。各绕组间的短路电压百分值分别用ukⅠ-Ⅱ%、 ukⅡ-Ⅲ%、ukⅢ-Ⅰ%表示
选定基准值下的电抗标么值的计算公式
第四章
电力系统短路及短路电流计算
4.2 短路电流的计算方法
一、计算短路电流的标么值法 标么值法
1.标么值：标么值是一个物理量的实际有名值与 一个预先选定的具有相同量纲的基准值的比值。 一般表达式为
标么值
实际有名值 基准值（与实际有名值
同量纲）
2.基准值的选择：
欧姆定律：
U 3IX
功率方程式： S 3IU
X 31
X3
X 12
X 31 X 23 X 23
X 31
Y→∆：
X 12
X1
X2
X1X 2 X3
X 23
X2
X3
X2X3 X1
X 31
X3
X1
X3X1 X2
取Sj=100MVA，Uj=Uav
X 1*
X 2*
0.135
100 6ຫໍສະໝຸດ Baidu.5
0.216
X 3*
4 100
10 100 3 0.4 10.52
电网额定电压 （KV）
0.22
0.38
3
6 10
平均额定电压 （KV）
0.23
0.4
3.15 6.3 10.5
电网额定电压 （KV）
35
60
110 220 330 500
平均额定电压 （KV）
37
63
115 230 347 525
3.标么值换算为有名值：
I I*jI j I*j
Sj 3U j
U U* jU j
1 X*j
（2）在由多个电压等级构成的系统的短路电流 计算中，采用标么制，由于各元件的等值电抗的 标么值是一种比值，与短路点的电压无关，就不 必再进行各元件的等值电抗的换算，计算方便。
二、电力系统中各主要元件的电抗标么值（三相 短路而言）
1.电力系统
X x* j
Sj Sk
Sk—电力系统变电所高压线路出口断路器的断 流容量（MVA）
X I* j
1 200
(U
KI
II
%
U
KIII
I
%
U
KII
III
%)
Sj Sn
X II* j
1 200
(U
KII
III
%
U
KI
II
%
U
KIII
I
%)
Sj Sn
X III* j
1 200
(U
KIII
I
%
U
KII
III
%
U
KI
II
%)
Sj Sn
3.电抗器 电抗器是用来限制短路电流的设备，XL%约
为3%~10%。
0.52
X 4*
X 5*
10.5 100
100 31.5
0.33
X 6*
0.4
100
100 115 2
0.3
X 7*
10.5 100
100 10
1.05
【例4-2】试用标么值法计算【例4-1】中K2点短 路时的总的电抗标么值。 解 : (1)确定基准值
取Sj =100MVA, Uj=Uav (2)计算各元件等值电抗的标么值 1)电力系统等值电抗的标么值
2)架空线路等值电抗的标么值 X2 * = X0LSj / Uav2=0.43×50×100/1152 = 0.163 3）变压器等值电抗的标么值 X3* = Uk％Sj / 100Sn =10.5×100 / (100×15) = 0.7 (3)作出等值电路图并化简，如图4-11所示,
X
X*j X
j
X*j
U
2 j
Sj
S S*j S j
以上各式中，各电气量的单位是：电压为千
伏(kV)；电流为千安(kA)；电抗为欧姆(Ω)；功
率为兆伏安(MVA)。
4.基准值改变时标么值的换算：
不同基准值的标么值的换算原则：不论基准是 如何变化的，标么值是如何不同，但某一电气量 的有名值总是一定的。所以，可以根据给定的标 么值先计算出有名值，再根据有名值和新的基准 值，换算出所需要的标么值。
5.标么值的优点：
（1）计算时，相电压和线电压的标么值相等，三相 功率和单相功率的标么值相等，以使计算大大简化。
U 3IX
S 3IU
U j 3I j X j
得: U* j I* j X* j
当选取的基准电压，使
S j 3I jU j
S* j I* jU* j
U* j 1
，则
S* j
I* j
这四个电气量对于选定的基准值的标么值为：
用标么值进行计算时，必须先选取这四个电气量
的基准值。一般说来，这四个电气量 Uj、Ij、Xj、Sj 可
以任意选取，但是，它们必须满足欧姆定律和功率平
衡方程式，即
Uj 3IjXj
Sj 3IjUj
这样选取基准值的优点是：
U * j I * jX * j S * j I * jU * j
各元件的基准电压Uj都等于所在电路的平均 额定电压Uav （ Uav≈1.05UN），即：
Uj =Uav ，Sj=100MVA
Ij
Sj 3U j
X
j
U j2 Sj
平均额定电压的引入：因为在同一电压等级 电网中，升压变压器绕组的额定电压与降压变压 器绕组的额定电压不同，使计算复杂。
所谓平均额定电压，等于同一电压级电网中元 件的最高额定电压与最低额定电压的算术平均值。 常用的各级平均额定电压见下表： Uav≈1.05UN
X L* j
XL% 100
Un Sj
3In
U
2 av
式中Uav为电抗器所在电压等级的平均额 定电压。
4.架空线路和电缆线路
X*j
X
Sj
U
2 av
式中Uav一架空线路或电力电缆所在电压 等级的平均额定电压。
三、计算电路图—简化的单线图 1.仅画出与计算短路电流有关的元件及它们之间的相互 连接，并注明各元件的额定参数。各元件要按顺序进行 编号。 2.各元件的连接情况，应根据电气设备的实际连接情况、 运行方式和计算短路电流的目的来决定。 3.同步调相机、同步电动机以及大容量的的并联电容器 组，应当作附加电源。但如果它们距短路点较远，或同 步电动机总视在功率在1000KVA以下，不予考虑。 4.各电压参数用平均额定电压Uav进行计算，电抗器除外， 用其自身的额定电压UN进行计算。
四、等值电路及其化简 1.等值电路：短路电流流经的所有元件。标么值 表示，分子为元件的编号，分母为相应元件的电 抗标么值。 2. 化简等值电路
求得电源至短路点的短路回路总电抗的标么 值XΣ*。
例如：
∆→Y：
X1
X 12
X12 X 31 X 23
X 31
X2
X 12
X12 X 23 X 23
2.发电机
X '' k* j
X
'' k*
Sj Sn
2.变压器
XT*j
Uk % 100
Sj Sn
图4-6 双绕组变压器的等值电路 （a）双绕组变压器； （b）等值电路
三绕组变压器和自耦变压器的等值电路如图1-47所示。各绕组间的短路电压百分值分别用ukⅠ-Ⅱ%、 ukⅡ-Ⅲ%、ukⅢ-Ⅰ%表示
选定基准值下的电抗标么值的计算公式
第四章
电力系统短路及短路电流计算
4.2 短路电流的计算方法
一、计算短路电流的标么值法 标么值法
1.标么值：标么值是一个物理量的实际有名值与 一个预先选定的具有相同量纲的基准值的比值。 一般表达式为
标么值
实际有名值 基准值（与实际有名值
同量纲）
2.基准值的选择：
欧姆定律：
U 3IX
功率方程式： S 3IU
X 31
X3
X 12
X 31 X 23 X 23
X 31
Y→∆：
X 12
X1
X2
X1X 2 X3
X 23
X2
X3
X2X3 X1
X 31
X3
X1
X3X1 X2
取Sj=100MVA，Uj=Uav
X 1*
X 2*
0.135
100 6ຫໍສະໝຸດ Baidu.5
0.216
X 3*
4 100
10 100 3 0.4 10.52
电网额定电压 （KV）
0.22
0.38
3
6 10
平均额定电压 （KV）
0.23
0.4
3.15 6.3 10.5
电网额定电压 （KV）
35
60
110 220 330 500
平均额定电压 （KV）
37
63
115 230 347 525
3.标么值换算为有名值：
I I*jI j I*j
Sj 3U j
U U* jU j
1 X*j
（2）在由多个电压等级构成的系统的短路电流 计算中，采用标么制，由于各元件的等值电抗的 标么值是一种比值，与短路点的电压无关，就不 必再进行各元件的等值电抗的换算，计算方便。
二、电力系统中各主要元件的电抗标么值（三相 短路而言）
1.电力系统
X x* j
Sj Sk
Sk—电力系统变电所高压线路出口断路器的断 流容量（MVA）
X I* j
1 200
(U
KI
II
%
U
KIII
I
%
U
KII
III
%)
Sj Sn
X II* j
1 200
(U
KII
III
%
U
KI
II
%
U
KIII
I
%)
Sj Sn
X III* j
1 200
(U
KIII
I
%
U
KII
III
%
U
KI
II
%)
Sj Sn
3.电抗器 电抗器是用来限制短路电流的设备，XL%约
为3%~10%。
0.52
X 4*
X 5*
10.5 100
100 31.5
0.33
X 6*
0.4
100
100 115 2
0.3
X 7*
10.5 100
100 10
1.05
【例4-2】试用标么值法计算【例4-1】中K2点短 路时的总的电抗标么值。 解 : (1)确定基准值
取Sj =100MVA, Uj=Uav (2)计算各元件等值电抗的标么值 1)电力系统等值电抗的标么值