各主要元件的阻抗标幺值
1）电力系统的电抗标幺值 ①无限大容量系统 XS=0 则 : ②已知系统电抗有名值XS ③电力系统参数不全的情况下 ： 近似计算 电源到变电站母线间的阻抗情况未知, 但是已知: (1)变电站母线出线侧短路容量 Sk 或(2)供电线路电源端上的断路器的断流容量Soc
各主要元件的阻抗标幺值
有名值法进行短路计算的步骤
1. 绘制短路回路等效电路
2. 计算短路回路中各元件的阻抗值 3. 求等效阻抗，化简电路 4. 计算三相短路电流周期分量有效值及其他短 路参数
5. 列出短路计算表
三相短路时，三相短路电流周期分量有效值 (Uc为元件短路所在处短路计算电压=Uav)
采用欧姆法进行短路计算(有名制 )
无限大容量系统三相短路计算
无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值
三相短路电流周期分量有效值
三相短路容量
举例说明：
例1 试求图中供电系统总降变电所10kV母线上K1点 和车间变电所380V母线上K2点发生三相短路时的短路 电流和短路容量，以及K2点三相短路流经变压器3T一 次绕组的短路电流。已知断路器断流容量1000MVA， 线段1距离有5km,线段2距离有1km。
短路后经过半个周期（即0.01s）时的短路电流峰值， 是整个短路过程中的最大瞬时电流称为短路冲击电流。 三相短路冲击电流有效值，短路后第一个周期的短 路电流的有效值。
短路计算的公式
ish出现在t=0.01秒时，得:
其中:短路电流冲击系数
时间常数τ＝LK/RK
纯电阻性电路ksh=1；纯电感性电路ksh =2。因此1≤ksh≤2。
2）电力变压器的电抗标幺值
变压器铭牌给出的与阻抗值 有关的参数一般为短路电压 Uk％ 或短路阻抗Zk% ，这两 个值都是以变压器额定值为 基值的标幺值 ，经过变换即 可得到在所选定的基准值下 的阻抗。
3）电抗器的电抗标幺值
各主要元件的阻抗标幺值
4）电力线路的阻抗标幺值
标幺制短路阻抗计算
• 按电路结构计算短路总阻抗 • 考虑短路总电阻值与短路总电抗值之间 的大小关系
3、计算K1点三相短路时的短路电流
短路故障的种类:
短路名称 表示符号 示 图 短路性质 特点
单相短路
k (1)
不对称短路
短路电流仅在故障相中 流过，故障相电压下降， 非故障相电压会升高
两相短路
k ( 2)
不对称短路
短路回路中流过很大 的短路电流，电压和电流 的对称性被破坏
两相短路接地
k (1,1)
不对称短路
短路回路中流过很大 的短路电流，故障相电压 为零
u, i u i inp ik ip t
最严重情况时短路全电流的波形曲线图
产生最严重短路电流的条件：(1)短路瞬时电压过零 α=0或1800 (2)短路前空载或 cosΦ=1 (3)短路回路纯电感 ΦK=900
短路计算的短路参数
短路电流周期分量有效值, 短路计算电压Uc=线路 平均额定电压Uav =1.05UN, 短路总阻抗 短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称 为次暂态短路电流有效值,无限大容量系统中=IP 三相短路全电流有效值, I∞三相稳态短路电流有效值 为非周期分量衰减完后的稳态有效值(当短路发生很 久,一般5~7个周波以后，可认为短路电流的非周期分 量已衰减完毕, 剩下的只有短路电流的周期分量) 。 无限大容量系统中周期分量有效值不变,有I∞ = IP = IK
阻抗换算的公式
采用标幺制法进行短路计算
标幺制，即相对单位制法，因其短路计算中的 有关物理量是采用标幺值而命名，无单位,计算简单。 任一物理量的标幺值，为该物理量的实际值与 所选定的标准值的比值，即
使用标幺值的优点： 1）易于从量值上比较各种元件的特性参数。 2）便于从量值角度判断电气设备和系统参数好坏。 3）在多个电压等级的电网中，能极大地方便短路 电流计算。
Ish短路后第一个周期的短路电流有效值,得:
ish主要用来校验电气设备短路时的动稳定性。
中高压系统，L较大，取Ksh=1.8: 低压系统，R较大，取Ksh=1.3:
三相短路全电流特征值
短路容量Sk——三相短路时短路容量定义为
Sk
3U av I k
由于短路电流是由无限大容量电源提供的，电源电压约等于
非齐次一阶微分方程, 其解为 :
其中 时间常数τ＝LK/RK
短路电流有以下特征。 i(t)是周期分量与非周期分量的叠加； 周期分量由电源维持恒定，非周期分量因在短路电阻Rk上产 生损耗而衰减，经过若干周期后，非周期分量衰减完毕，此 后便只剩下周期分量。 电流变化过程为：稳态交流电流(小)→暂态电流→稳态交流 电流(大)。
0.4 0.12
6～10kV
220/380V
0.32 0.066
电力线路的阻抗
这里要说明：设三相线路线间距离分别为a1、a2、 a3，则线间几何均距 。当三相线路为 等距水平排列，相邻线距为 a （图b）， 则 。当三相线路为等边三角形排 列，每边线距为 a（图c），则
阻抗等效换算
阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变
三相短路
k ( 3)
对称短路
三相电路中都流过很 大的短路电流，短路时电 压和电流保持对称，短路 点电压为零
短路的危害
1. 短路热效应：短路产生很大的热量，导体温度升 高，将绝缘损坏。 2. 短路电动力效应：短路产生巨大的电动力，使电 气设备受到机械损坏。 3. 短路时，短路点附近母线电压严重下降，使接在 母线上的其他回路电压严重低于正常工作电压，影 响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等 事故。 4. 短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生 活带来不便。
扰动，电源的电压幅值与频率均保持恒定。 从电路角度看，无限大容量电源是一个理想的电压源，内 阻抗等于零。实际电力系统中真正的无限大容量电源不存在， 但由于供配电系统处于电力系统末端，尽管短路故障对系统中
靠近短路点的局部系统影响很大，但对距短路点很远的系统，
其扰动相对较小。 从工程角度看，总能在系统中找到一点，当供配电系统发 生短路时，该点的电压变化小到可忽略不计，则这一点就可以 看成是无限大容量电源的输出点。
第3章 短路电流计算
短路是指不同相之间，相对中线或地线之 间的直接金属性连接或经小阻抗连接。本章讨 论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流 （简称短路电流），短路电流计算的目的主要 是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定 计算之用。
第1节 概述 第2节 无限大容量系统三相短路分析 第3节 无限大容量系统三相短路电流计算 第4节 两相和单相短路电流计算 第5节 短路电流的效应
采用标幺制法进行短路计算
按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd 和基准电压Ud。 * 基准容量选取是任意的,工程设计常取 * 基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压， 即取 * 四个基准值中只有二个基准值是独立的，通常选定了 基准容量Sd和基准电压Ud之后， 基准电流Id 基准电抗Xd
四、防止短路对策
预防性试验 正确安装和维护防雷设备 文明施工 严格遵守操作规程 五、短路电流计算的目的 1. 正确地选择和校验各种电器设备
2. 计算和整定保护短的电器设备
第2节 无限大容量系统三相短路分析
“无限大容量”电源——指电力系统中某局部无论发生了什么
若 ＜ 时，可略去电阻， =
• 电路结构中的Y结构关系如何计算短路值 (示例)
无限大容量系统三相短路计算
无限大容量系统发生三相短路时，短路电流 的周期分量的幅值和有效值保持不变，短路电流 的有关物理量I″、Ish、ish、I∞和Sk都与短路电流周 期分量有关。 因此，只要算出短路电流周期分量的有效值， 短路其它各量按公式很容易求得，采用标幺值计 算。
短路的危害
5. 短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及 环境安全带来危害。如误操作隔离开关产生的电弧 常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电 弧短路可能引发火灾等。 6. 严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并 列运行的同步发电机失去同步, 造成系统解列。 7. 不对称短路产生的不平衡磁场，对通信线路和电 子设备产生严重的电磁干扰，造成空间电磁污染。
无限大容量系统的概念:
(1)理论上满足以下条件:端电压保持恒定，没有内部阻抗以及 容量无限大的系统。US=常数; XS=0; SS=∞ (2)实际中满足以下条件: * 电力系统容量>>用户供电系统容量(50倍); * 短路点离电源的电气距离足够远,发生负荷变动和短路
时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本保持不变;
电力线路的阻抗
线路的电阻RWL 线路的电抗XWL R0 和X0为导线电缆单位长度的电阻电抗，可查有关手 册；l 为线路长度。 X0要根据导线截面和线间几何均 距来查得。 电力线路单位长度电抗平均值 X0 (Ω/km)估算值
线路结构 架空线路 电缆线路 线 路 0.35 0.08 电 压
35kV及以上
系统平均电压，因此短路容量的物理意义为无限大容量电源 向短路点提供的视在功率。
系统短路容量越大，说明系统越强。 已知系统短路容量，即可计算出系统等值阻抗。
Vav
无限大容量
Rs
Ls
~
Ik
短路点
第3节 无限大容量系统三相短路电流计算
当供配电系统中某处发生短路时，其中一部分 阻抗被短接，网路阻抗发生变化，所以在进行短路 电流计算时，应先对各电气设备的参数（电阻或电 抗）进行计算。 有名值法：电气设备的电阻和电抗及其他电气参数 用有名值（即有单位的值）表示 (有名制) 标幺值法：电气设备的电阻和电抗及其他电气参数 用相对值表示 (标幺制)
第1节 概述
短路的概念： 运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或者相 与地之间发生的金属性非正常连接。 原因： (1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。 造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，绝缘 受到机械损伤,设备本身的质量问题；操作过电压或大气过 电压引起的过电压击穿等。 (2)人为故障，包括：设计、安装和维护不良，及误操作。 如运行人员不遵守操作规程操作，如带负荷拉、合隔离 开关，检修后忘拆除地线合闸。 (3)动、植物造成的短路，鸟兽跨接在裸露导体上。