短路電流計(jì)算總結(jié)

1、短路電流計(jì)算總結(jié)短路電流計(jì)算的目的:(1)確定供電系統(tǒng)的結(jié)線和運(yùn)行方式。(2)選擇電氣設(shè)備。(3)選擇限流電抗器。(4)選擇和整定繼電保護(hù)裝置。(5)另外接地裝置需根據(jù)短路電流進(jìn)行設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)戶外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相問和相對(duì)地的安全距離。電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算方法:1、 手工計(jì)算。設(shè)計(jì)人員需要手工計(jì)算所有過程， 優(yōu)點(diǎn)是比較準(zhǔn)確， 缺點(diǎn)是工作量大。目前設(shè)計(jì)人員普遍認(rèn)為手工計(jì)算在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換和短路計(jì)算時(shí)計(jì)算過程繁瑣， 不僅耗時(shí)耗力， 還容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。2、 查表計(jì)算。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直接查表得到短路電流，節(jié)約時(shí)間；但缺點(diǎn)是查表數(shù)值準(zhǔn)確度不高，一般都是范圍值。3、 計(jì)算機(jī)算法。大型

2、電力系統(tǒng)故障計(jì)算，尤其高壓電網(wǎng)短路計(jì)算中，一般采用計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行計(jì)算，使用簡便，但一些軟件中采用的計(jì)算機(jī)算法在低壓小型電網(wǎng)短路電流計(jì)算時(shí)不夠準(zhǔn)確。電力系統(tǒng)三相短路計(jì)算主要任務(wù):1、 次暫態(tài)電流I"的計(jì)算（t0時(shí)短路電流周期分量的有效值）、沖擊電流iimp的計(jì)算（短路電流最大瞬時(shí)值），以及短路電流最大有效值Iimp和短路容量SD 的計(jì)算。計(jì)算結(jié)果（I"）主要用于檢驗(yàn)斷路器的開斷電流和繼電保護(hù)的整定計(jì)算中，iimp主要用于電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。2、 三相短路暫態(tài)過程中，某一時(shí)刻短路電流周期分量有效值It的計(jì)算。計(jì)算結(jié)果主要應(yīng)用于電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗(yàn)。1、 次暫態(tài)電流I"

3、;的計(jì)算步驟1：確定系統(tǒng)各元件的次暫態(tài)參數(shù)。(1)發(fā)電機(jī)。在突然短路瞬間，同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)保持著短路前瞬間的數(shù)值（ E0 " = E0"）.根據(jù)短路前瞬間發(fā)電機(jī)的相量圖，發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)可按以下關(guān)系計(jì)算：E0 " = E0"=U0+j X"I0或 E0"=E|0|" U|0|+X"I|0|sin|0|實(shí)用計(jì)算中，汽輪機(jī)和有阻尼繞組的凸極發(fā)電機(jī)，次暫態(tài)電抗可以取X" = X"d ，若在計(jì)算中忽略負(fù)荷，則所有電源的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)均取為額定電壓，E"0 = U|0| = 1，而當(dāng)短路點(diǎn)遠(yuǎn)離

4、電源時(shí)，可將發(fā)電機(jī)端電壓母線看作恒定電壓源，電壓值取額定電壓。（2）短路點(diǎn)附近的大型異步（或同步）電動(dòng)機(jī)。電力系統(tǒng)負(fù)荷中包含大量的異步電動(dòng)機(jī)，在正常運(yùn)行情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率很小，可以近似當(dāng)作同步運(yùn)行。根據(jù)短路瞬間轉(zhuǎn)子繞組磁鏈?zhǔn)睾愕脑恚惒诫妱?dòng)機(jī)也可以用與轉(zhuǎn)子繞組的總磁鏈成正比的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)和次暫態(tài)電抗來表示。異步電機(jī)的次暫態(tài)電抗的額定標(biāo)么值為 X"=1Ist（ Ist為異步電機(jī)的啟動(dòng)電流標(biāo)么值）異步電機(jī)的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)，可根據(jù)故障前瞬間電動(dòng)機(jī)的相量圖來計(jì)算E0 " = E0"=U0-j X"I0或 E0"=E|0|" U|0|-

5、X"I|0|sin|0|在實(shí)用計(jì)算中，若短路點(diǎn)附近的大型異步電動(dòng)機(jī)不能確定其短路前的運(yùn)行參數(shù)，可以近似取E0 " =0.9，X"=0.2。由于異步電機(jī)的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)在短路故障后，很快就將衰減至零，因此，只有在計(jì)算次暫態(tài)電流 I"(t=0)，并且機(jī)端殘壓小于次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，才將電動(dòng)機(jī)做電源處理，向短路點(diǎn)提供短路電流。否則均作為綜合負(fù)荷對(duì)待。（3）綜合負(fù)荷。在短路瞬間，綜合負(fù)荷常常可以近似地用一個(gè)次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)和次暫態(tài)電抗的等值指路來表示。以額定運(yùn)行參數(shù)為基準(zhǔn)，綜合負(fù)荷的電動(dòng)勢(shì)和電抗的標(biāo)么值可取E"0 =0.8，X" =0.35。對(duì)于距離短

6、路點(diǎn)較遠(yuǎn)的負(fù)荷，為簡化計(jì)算，有時(shí)也只用一個(gè)電抗X" =1.2來表示，甚至可以略去不計(jì)。（4）變壓器、電抗器、線路的次暫態(tài)電抗。對(duì)于這些靜止元件，他們的次暫態(tài)電抗即可用穩(wěn)態(tài)正常運(yùn)行時(shí)的正序電抗來表示。步驟2：作短路故障后電力系統(tǒng)等值電路電力系統(tǒng)的三相短路故障計(jì)算，通常采用標(biāo)么值進(jìn)行。等值電路中的參數(shù)計(jì)算采用近似計(jì)算法，即取基準(zhǔn)值Sn、Un=Uav。步驟3：網(wǎng)絡(luò)變換及化簡由于電力系統(tǒng)接線較為復(fù)雜，通常將原始等值電路進(jìn)行適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變換及化簡，以求得各電源到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗，再進(jìn)行短路電流計(jì)算。（1） 網(wǎng)絡(luò)變換及化簡方法A、電抗串并聯(lián)以及星三角相互變換B、電源的合并 E=jX×( E

7、1jX1+E2jX2+EnjXn)X=1/(1X1+1X2+1Xn )C、分裂電動(dòng)勢(shì)源。即將連接在一個(gè)電源點(diǎn)上的各個(gè)支路拆開，分開后個(gè)支路分別連接在電動(dòng)勢(shì)相等的電源點(diǎn)上。D、分裂短路點(diǎn)。即將接于短路點(diǎn)的各支路在短路點(diǎn)處拆開，拆開后的各支路仍帶有短路點(diǎn)，總的電路電流等于兩處短路電流之和。（2） 計(jì)算轉(zhuǎn)移電抗（電流分布系數(shù)）轉(zhuǎn)移電抗是指網(wǎng)絡(luò)中某一電源和短路點(diǎn)之間直接相連的電抗（在直接相連的電抗之間不應(yīng)有分支），電流分布系數(shù)定義為支路短路電流與總短路電流的比值,即 CiIi"/ I",轉(zhuǎn)移電抗與電流分布系數(shù)之間有如下關(guān)系：Ci=Xk/ Xik（3）計(jì)算次暫態(tài)電流電力系統(tǒng)三相短路后

8、的等值電路經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變換化簡后，即可求得只含有發(fā)電機(jī)電源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)的放射性網(wǎng)絡(luò)（之間用轉(zhuǎn)移電抗表示），各電源對(duì)短路點(diǎn)的次暫態(tài)電流為：Ii"= Ei " jXik故障點(diǎn)k的總的次暫態(tài)電流為：I"=Ii"=Ei" jXik若將所有電源支路合并，則總的短路電流為：I"=E jXk2、 沖擊電流（iimp）的計(jì)算iimp=kimp2I"+kimp.LD2 ILD"式中， kimp 發(fā)電機(jī)電源的沖擊系數(shù),1 iimp2 I“發(fā)電機(jī)提供的次暫態(tài)電流 kimp.LD 電動(dòng)機(jī)（或綜合負(fù)荷）的沖擊系數(shù) ILD"電動(dòng)機(jī)（或綜合

9、負(fù)荷）提供的次暫態(tài)電流。如果負(fù)荷遠(yuǎn)離短路點(diǎn)，不計(jì)反饋的其實(shí)次暫態(tài)電流時(shí)，沖擊電流就可以只按式中第一項(xiàng)計(jì)算。 3、 短路電流最大有效值iimp的計(jì)算iimp=I“1+2(kimp-1 )24、 短路容量的計(jì)算SD=3Uav I"用標(biāo)么值表示，即SD*= I*"5、 某時(shí)刻短路電流周期分量有效值（It）計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路后任意時(shí)刻的短路電流周期分量有效值，準(zhǔn)確計(jì)算非常復(fù)雜，工程上常采用運(yùn)算曲線法。運(yùn)算曲線是按照典型電路得到It=f xjst 的關(guān)系曲線。根據(jù)各電流至電路點(diǎn)的計(jì)算電抗 Xjsi 和時(shí)刻t，即可由曲線查的 It 。步驟如下：1、制定短路故障后電力系統(tǒng)等值電路（1）

10、選取基準(zhǔn)值Sn 和基準(zhǔn)電壓 Un = Uav（2）發(fā)電機(jī)電抗采用X"d ，略去網(wǎng)絡(luò)中個(gè)元件的電阻以及各原件對(duì)地發(fā)導(dǎo)納支路。（3）略去電力系統(tǒng)中的負(fù)荷2、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換及化簡 把短路電流變化規(guī)律大體相同的發(fā)電機(jī)盡可能地合并起來（即把發(fā)電機(jī)類型和參數(shù)相近、距短路點(diǎn)電器距離相近的發(fā)電機(jī)合并起來），對(duì)于條件比較特殊的某些發(fā)電機(jī)則單獨(dú)考慮，無限大容量電源也單獨(dú)也單獨(dú)考慮。這樣通過網(wǎng)絡(luò)變換的化簡，即可求出各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗X1k X2k .Xnk ,以及無限大容量電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗XSK3、求計(jì)算電抗 Xjsi 轉(zhuǎn)移電抗是在同一基準(zhǔn)容量（Sn ）下得到的標(biāo)幺值，因此，還須將求得的轉(zhuǎn)

11、移電抗按各相應(yīng)的等值發(fā)電機(jī)的容量進(jìn)行歸算，以得到對(duì)應(yīng)于各發(fā)電機(jī)容量的計(jì)算電抗，即 Xjsi=Xik SNiSn (i=1,2n)式中 SNi -第 t 臺(tái)等值發(fā)電機(jī)額定容量（也即是合并到該等值發(fā)電機(jī)的容量之和）。 無限大容量電源支路的轉(zhuǎn)移電抗不必歸算。4、 求短路電流標(biāo)幺值 根據(jù)求得的各電源支路的計(jì)算電抗 Xjsi和時(shí)刻 t ，即可查運(yùn)算曲線得到 Iti（標(biāo)幺值）。無限大容量電源供電支路，短路電流周期性分量是不衰減的，可按下式計(jì)算：Its1Xsk5、 求 t 時(shí)刻短路電流周期性分量的有名值 各電流支路的短路電流必須化成有名值后相加（因?yàn)闃?biāo)幺值是分別對(duì)應(yīng)不同容量的），即It=i=1nIti×SNi3Uav+IS×Sn3Uav(kA)6、 次暫態(tài)電流的計(jì)算機(jī)算法 復(fù)雜電力系統(tǒng)的三相短路次暫態(tài)電流普遍應(yīng)用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。通常應(yīng)用疊加原理進(jìn)行計(jì)算。先作潮流計(jì)算，得到各節(jié)點(diǎn)的正常電壓Ui，然后對(duì)故障等量值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行求解，得到各節(jié)點(diǎn)電壓故障分量Ui。最后根據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)際電壓Ui=Ui|0|+ Ui ,計(jì)算各支路的次暫態(tài)電流。具體計(jì)算步驟為：（1）形成計(jì)算機(jī)故障分量用的等值網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。（2）解以下方程組，