短路電流的運算

電力行業(yè)企業(yè)案例短路電流的運算短路的概念電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網(wǎng)的正常運行中，并有可能損壞電氣設(shè)備。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都要對供電網(wǎng)絡(luò)進行短路電流計算，以便正確地選用和調(diào)整繼電保護裝置，正確地選擇電氣設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。短路的種類有以下幾種：（1）三相短路。（2）兩相短路。（3）兩相短路接地。（4）單相短路（接地）。短路電流的運算三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍然是對稱的，只是三相電流特大。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值不相等，相角也不同。。短路電流的運算1．短路電流的暫態(tài)過程當電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，由于短路回路存在著電感，電流不能突變，因此有一個暫態(tài)過程。短路電流隨時間變化，最后達到穩(wěn)定值。短路全電流id由對稱的周期分量

和不對成的非周期分量

兩部分合成，即

。周期分量

先開始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值

。非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減，其衰減時間常數(shù)為0.05-0.2。短路電流的運算2．計算各短路電流的目的（1）短路沖擊電流

：用來校驗電氣設(shè)備和母線的動穩(wěn)定。（2）短路全電流最大有效值Ich（第一周期短路全電流有效值）：用來校驗電氣設(shè)備和母線的動穩(wěn)定。（3）超瞬變短路電流有效值I′：用來作繼電保護的整定計算和校驗斷路器的短流量。短路電流的運算（4）短路后0.2秒后的短路電流周期分量有效值

：用來校驗斷路器的斷流量。（5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值

：用來校驗電氣設(shè)備和載流部分的熱穩(wěn)定。（6）短路后0.2S后的短路容量

：用來校驗斷路器的遮斷容量。短路電流的運算（短路電流的計算一、為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出一下規(guī)定：（1）所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。（2）認為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。（3）輸電線路的分布電容略去不計短路電流的運算（（4）每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多。（5）計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因為這些元件X/3>R時，可以略去電阻的影響。（6）短路點離同步調(diào)相機和同步電動機較近時，應(yīng)該考慮對短路電流值的影響。有關(guān)感應(yīng)電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。此時，電動機將變?yōu)榘l(fā)電機運行狀態(tài)，母線上電壓低于電動機的反電勢短路電流的運算（7）在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并,兩個容量相差很大的電源不能夠合并。（8）以供電電源為基準的電抗標幺值>3.5,可以認為電源容量為無限大容量的系統(tǒng),短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。短路電流的運算二、短路電流的標幺值計算法短路電流計算,根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況,可以采用標幺值或有名值計算,那種方法方便就采用那種方法.在高壓系統(tǒng)中通常采用標幺值計算.所謂標幺值,是實際值與基準值之比.標幺值沒有單位.設(shè)所選頂\定的基準值電壓,基準電流,基準容量及基準電抗分別為,,,,則這一元件的各已知量的標幺值分別為短路電流的運算,,，

式中：S、U、I、X------以有名單位表示的容量(MVA)、電壓(KV)、電流(KA)、電抗

；

、

、

、-----以基準量表示的容量(KVA)、電壓(KV)、電流(KA)、電抗

。

短路電流的運算工程計算上通常先選定基準容量

和基準電壓

，與其相應(yīng)的基準電流

和基準電抗,均可由這兩個基準值導(dǎo)出。

短路電流的運算

短路電流的運算序號元件名稱給定參數(shù)電抗平均值計算公式通用式=100MVA1發(fā)電機（或電動機）額定容量

超瞬變電抗百分數(shù)

添加公式添加公式2變壓器額定容量

阻抗電壓百分比

添加公式添加公式310（6）KV電纜平均電壓

每千米電抗

線路長度L0.08添加公式添加公式0.425410（6）KV架空線路平均電壓

每千米電抗

線路長度L0.4535KV架空線路平均電壓

每千米電抗

線路長度L0.4256電抗器額定電壓

額定電流

電抗百分數(shù)

添加公式添加公式添加公式添加公式三、短路電流的有名值計算法在有名值計算法中，每個電氣元件的單位是有名的，而不是相對值。在比較簡單的網(wǎng)路低電壓電網(wǎng)，常采用有名值計算法計算短路電流。采用此方法計算，須將各電壓等級的電氣元件參數(shù)都歸算到同一電壓等級上來。凡涉及發(fā)電機、變壓器、電動機、電抗器等元件的百分數(shù)電抗值（銘牌上一般有標出）均應(yīng)換算成有名值來計算。短路電流的運算電力系統(tǒng)各元件阻抗有名值的計算公式如下：（1）發(fā)電機（電動機）

添加公式------發(fā)電機的超瞬變電抗值

；-----發(fā)電機以額定值為基準的超瞬變電抗的百分數(shù)；------發(fā)電機額定容量（MVA）；短路電流的運算（2）變壓器：

添加公式

當電阻值允許忽略不計時，添加公式

短路電流的運算------變壓器的電阻、電抗、阻抗；------變壓器以額定值為基準的阻抗電壓百分數(shù)；-------變壓器短路損耗（KW）短路電流的運算（3）電抗器式中：添加公式-----電抗器以額定值為基準的電抗百分數(shù)；-----電抗器的額定電流和額定電壓（KV、KA）；（4）線路添加公式式中：

、-----線路單位長度的電阻和電抗（

）； -----線路運行的額定電壓（KV）；

短路電流的運算在最大運行方式下的短路電流

添加圖片

短路電流的運算1.選擇基準容量=100MA基準電壓為各級電壓的平均額定電壓。線路電抗取X=0.4線路L1:添加公式線路L2:添加公式線路L3:添加公式

短路電流的運算110kv側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)圖：

添加圖片將它畫成星形：

添加圖片

短路電流的運算將

x3、x4

、x5

化成

x13、x14

、x15

添加公式將

x2、x13

合并成

x23；將

x1、x15

合并成x25

：計算各電源點到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，化成△：添加圖片

短路電流的運算35kv側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)圖：添加圖片先將他畫成星形添加圖片

短路電流的運算添加公式將x2

、x13

合并成x23

；將x1

、x15

合并成x25

：將x6

、x14

合并成x24

：添加公式

短路電流的運算計算各電源點到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，化成△：添加圖片添加公式

短路電流的運算為S2到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，是S1到短路點的轉(zhuǎn)移電抗。它們分別對應(yīng)的計算電抗：添加公式

又由于>3.5，故直接由

添加公式查0秒曲線得35kv側(cè)短路電流：添加公式查0.2秒曲線得35kv側(cè)短路電流：添加公式查4秒曲線得35kv側(cè)短路電流：添加公式?jīng)_擊電流：添加公式(取1.8)

短路電流的運算為S2到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，是S1到短路點的轉(zhuǎn)移電抗。它們分別對應(yīng)的計算電抗：添加公式

又由于>3.5，故直接由

添加公式查0秒曲線得35kv側(cè)短路電流：添加公式查0.2秒曲線得35kv側(cè)短路電流：添加公式查4秒曲線得35kv側(cè)短路電流：添加公式?jīng)_擊電流：添加公式(取1.8)

短路電流的運算

短路電流的運算I"（KA）(KA）（KA）（KA）110kv21.162.15.0935Kkv4.454.244.5511.3310Kkv14.0413.3414.1435.74計算短路電流的目的是，選擇保護方式和確定保護裝置的整定參數(shù)，因此，要求計算比較準確。為簡單起見，這里只進行三相短路的計算，對于求兩相金屬性短路電流值時可將三相短路電流值乘以

／2即得。短路電流的計算步驟如下：根據(jù)系統(tǒng)圖分別作出正序、負序和零序等效阻抗圖。圖中的阻抗值都為標幺值。添加圖片

短路電流的運算一.110kV側(cè)：SB＝100MVA，UB＝121kVIB=添加公式==0.47716kA=477.16A1.d點短路①

最大運行方式下（所有系統(tǒng)、發(fā)電機、變壓器及線路全部投入切母聯(lián)斷開）x＝(0.1+0.0228)//[0.3514+(09667+0.22)//(-0.019+0.2152+0.2)]=0.1032Id1I

==477.16/0.1032=4623.64A②

最小運行方式下：a.當發(fā)電機停運，且1＃主變的2DL斷開時，10KVI段單回線供電x

＝0.3+0.0456＝0.3456添加公式

短路電流的運算b.當發(fā)電機停運，且1＃主變的1DL斷開時x＝0.4+0.2152-0.019+0.3514＝0.9476IdIII＝

＝477.16/0.9476A＝503.55A故最小運行方式下的短路電流為503.55A2.d2點三相短路：①最大運行方式（同上）x＝(0.2+0.0399)//[0.3251-0.0304+0.169+0.1]＝0.1683Id2I==477.16/0.1683=2835.18A

短路電流的運算②最小運行方式a.2＃主變的2DL斷開x＝0.4+0.0399＝0.4399Id2II==477.16/0.4399=1084.7Ab.2#主變的1DL斷開，由35kVII段系統(tǒng)供電x＝0.3+0.169-0.0304+0.3251＝0.7637Id2III==477.16/0.7637A=624.8A故最小運行方式下的短路電流為624.8A

短路電流的運算二．35kV側(cè)：SB＝100MVA，UB＝38.5kVIB==100/38.5×=1499.66A1.d3點三相短路①最大運行方式x＝[(（0.1+0.0228+0.3515）//(0.9667+0.2)-0.019)//(0.2+0.2152)＝0.1807Id3I==1499.66/0.1807A=8299.16A②最小運行方式a.發(fā)電機停運，且1＃主變的2DL斷開x＝0.4+0.2152＝0.6152Id3II==1499.66/06152A=2437.68A

短路電流的運算b.發(fā)電機停運，且35kVI段進線斷路器斷開,且110kV單回線供電x=0.3+0.0456+0.3514-0.019=0.678Id3III==1499.66/0.678A=2211.89A故最小運行方式下的短路電流為2211.89A2.d4點三相短路①最大運行方式：x

＝（0.2+0.0399+0.3251-0.0304）∥（0.1+0.169）＝0.179Id4I==1499.66/0.179A=8377.99A

短路電流的運算②最小運行方式：a.2#主變的3DL斷開＝0.3+0.169＝0.469Id4II=1499.66/0.469A=3197.57Ab.35kVII段進線的DL斷開＝0.4+0.0399+0.3251-0.0304＝0.7346Id4III==1499.66/0.7346A=2041.46A故最小運行方式下的短路電流為2041.46A三．10kV側(cè)：SB=100MVAUB=10.5kVIB==100/×10.5=5498.74A

短路電流的運算1.d5點三相短路1、最大運行方式：

x＝[(0.2+0.2152-0.019)//(0.1+0.0228+0.3514)+0.22]//0.9667＝0.3004

Id5I==5498.74/0.3004A=18304.73A2、最小運行方式下a.發(fā)電機停運，1＃主變的1DL斷開。x＝0.4+0.2152+0.22-0.019＝0.8162Id5II==5498.74/08162A=6737.0A

短路電流的運算b.發(fā)電機停運，1＃主變2DL斷開，110kVI段單回線供電＝0.3+0.0456+0.3514+0.22＝0.917Id5III==5498.74/0.917A=5996.44A故最小運行方式下的短路電流為5996.44A2.d6點三相短路最大運行方式＝[(0.1+0.169-0.0304)∥(0.2+0.0399+0.3251)]+0.2045＝0.3723Id6I==5498.74/0.3723A=14769.65A

短路電流的運算最小運行方式a.2＃主變的2DL斷開＝0.4+0.0399+0.3251+0.2045＝0.9695Id6II==5498.74/0.9695A=5671.73Ab.2#主變的1DL斷開

＝0.3+0.169+0.2045-0.0304＝0.6431Id6III==5498.74/0.6431A=8550.37A故最小運行方式下的短路電流為5671.73A

短路電流的運算最小運行方式＝+5.9969＝6.9139Id7II==5498.74/6.9139A=795.32A4.d8點三相短路：最大運行方式＝

＋2.6989＝2.999Id8I==5498.74/2.99A=1839.04A最小運行方式＝

＋2.6986＝3.6156Id8II==5498.74/3.6156A=1520.84A

短路電流的運算5.d9點三相短路：最大運行方式：=+5.9969=0.3723+5.9969=6.3692Id9I==5498.74/6.3692=863.33A②最小運行方式：=+5.9969=0.9695+5.9969=6.9664Id9II==5498.74/6.3692=789.32A

短路電流的運算6.d10點三相短路：①最大運行方式：=+2.6996=0.3723+2.6996=3.0719Id10I

==5498.74/3.0719=1787.08A②最小運行方式：=