三、短路冲击电流
t / Ta
•指短路电流最大可能的瞬时值，用 i ch 表示。 其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。 短路电流的最大瞬时值在短路发生后约 半个周期时出现。若频率f=50 Hz，这个时间 约为0.01秒，将其代入上式，可得短路冲击电 流 ：
短路电流波形图
32
ich I Pm I Pme
四、短路全电流的最大有效值 Ich •在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值， 是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均 方根值，即
2 1 t T / 2 2 1 t T / 2 It it dt ( i pt iapt ) dt T t T / 2 T t T / 2
三、短路的危害
13
三、短路的危害
14
三、短路的危害
15
四、计算短路电流的目的
短路电流计算结果
•是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、
电缆等）的依据；
•是电力系统继电保护设计和整定的基础；
•是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的
依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。
五、限制短路电流措施
2 U GN SGN
2 U1
归算到基本级
'' x1 x d *N
SGN
U 2 U3 U 4 U U U 1 2 3
2
x1*
2、变压器
x2*
SB U U 2 U3 U 4 SB '' x1 2 xd * N 2 U4 SGN U1 U 2 U 3 U 4 SB '' xd * N SGN
t / Ta ia I Pm sin( t ) [ Im sin( ) I Pm sin( )]e
根据三相线路的对称性：
ib I pm sin( t 120o )
0 0 I sin( ' 120 ) I sin( 120 ) m pm e t Ta
实际中是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻 抗的相对大小来判断电源能否作为无限大功率电源。 若供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗曲10%时，
则可认为供电电源为无限大功率电源。
一、三相短路的暂态过程分析
简单三相电路短路
•短路前电路处于稳态：（以a相为例）
e E m sin( t )
Im
②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架
空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设
备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。
④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
二、短路产生的原因
5
二、短路产生的原因
6
7
二、短路产生的原因
8
二、短路产生的原因
积分常数C的求解
短路前电流 ia I m sin( t ) 短路电流 不突变
t / Ta
I m sin( ) I Pm sin( ) C
C iaP 0 I m sin( ) I Pm sin( )
ia I Pm sin( t ) [ Im sin( ) I Pm sin( )]et / Ta
2
段
x5* j
U 4 SB ' SB x x5 2 2 U U U 4 3 3
' 5
2
各元件标么值计算的公式（近似计算法）
2 p 2
2
I Pm IP 短路电流周期分量有效值 2
短路电流的最大有效值常用于某些电气设备的 热稳定校验 冲击电流常用于某些电气设备的动稳定校验。
四、短路容量
短路容量也称为短路功率，它等于短路点短路电
流有效值同短路处的正常工作电压（一般用平均
额定电压）的乘积，即
Sd 3U av I p
用标幺值表示时 （取UB=Uav）
加装限流电抗器
采用快速的继电保护和断路器
第二节无限大功率电源供电的 三相短路电流分析
定义：在此电路中假设电源电压幅值和频率均为恒定。
这种电源称为无限大功率电源。这个名称从概念上 是不难理解的： （1）电源功率为无限大时，外电路发生短路(一种扰 动)引起的功率改变对于电源来说是微不足道的，因而 电源的电压和频率(对应于同步电机的转速)保持恒定； （2)无限大功率电源可以看作是由无限多个有限功率 电源并联而成，因而其内阻抗为零，电源电压保持恒 定。
1、以电网的平均电压取代元件的额定电压 同一电压级中各元件的额定电压可能不一样 线路首端，升压变压器二次侧高出10% 线路末端，降压变压器一次侧UN 发电机高出5% 简化计算——同一电压级中各元件的额定电压相同， 数值上=平均电压，Uav=(1.1UN+UN)/2=1.05UN 2、高压电网只计及电抗,当RdΣ< XdΣ/3时,忽略RdΣ
第三节 无穷大系统三相短路电流计算
求：短路电流周期分量，冲击电流、短路功率 一、 短路电流的计算的步骤（标么值法） 1、绘制等值电路图
只考虑元件电抗，不计电阻，不计励磁支路
G G
E1’’
X1
X2
E2’’
求出各元件归算到同一基准值下的的电抗标么 值，得到短路计算用的等值电路。
二、计算短路电流的基本假设
第五章 短路电流的分析与计算
本章主要内容有：

介绍电力系统产生故障的原因、故障的分类、 故障的危害、短路计算的目的

讨论无限大功率电源供电的三相短路电流分析

三相短路电流的简单计算。
第一节 概


述
故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障
简单故障:电力系统中的单一故障


复杂故障:同时发生两个或两个以上故障
大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。
从短路发生至稳态之间的暂态过程中，每相电流还包含
有逐渐衰减的直流电流，它们出现的物理原因是电感中
电流在突然短路瞬时的前后不能突变；很明显。三相的 直流电流是不相等的。
短路电流波形图
2、三相短路电流波形
由于有了直流分量，短路电流曲线便不与时间轴对
称，而直流分量曲线本身就是短路电流曲线的对称轴。
短路电流最大有效值出现在第一周期，其中心为：t=0.01s
I p I Pme
0.01 / Ta
(kch 1) I Pm
kch 1 e 0.01 / Ta
因此，短路电流的最大有效值：
I ch I [(kch 1) 2 I p ] I p 1 2(kch 1)
Sd
3U av I p 3U B I B

Ip IB
I p
短路容量主要用来校验开关的切断能力。 另外，短路容量标么值和短路电流标么值相等。
五、短路电流周期分量有效值的计算
计算短路电流周期分量时，通常取短路点 所在那一段网络的平均额定电压为电源电压。然 后求出整个系统归算到短路点所在电压等级的总 阻抗（忽略电阻）。利用以下公式求短路电流：
1
tg
L
R
非周期电流 ： 短路电流的自由分量,记为
iP Ce pt Ce

t Ta
（C为由初始条件决定的积分常数）
p — 特征方程
R pL 0 的根。
R p L
Ta
— 非周期分量电流衰减的时间常数
1 L Ta p R
短路的全电流可表示为：
ia iP iP I Pm sin( t ) Ce
因此，当已知—短路电流曲线时，可以应用这个性质
把直流分量从短路电流曲线中分离出来，即将短路电
流曲线的两根包络线间的垂直线等分。
3、直流分量起始值越大．短路全电流瞬时值越大。
什么时候、什么情况下短路电流最大？
二、产生最大短路短路全电流的条件
ia I m sin( ) I Pm sin( )
a相的微分方程式如下：
dia Ria L E m sin ( t ) dt
Байду номын сангаас
其解就是短路的全电流，它由两部分组成： 周期分量和非周期分量。
ia i P iP
周期分量：
短路电流的强制分量, 并记为 i P
i P I Pm sin( t )
I Pm Em R 2 (L) 2
2 1
2
2
2 U3 U 4 SB U k1% U 2 U k1% S B 2 100 ST 1 N U 2 U 3 U 4 100 ST 1 N
T2
x4*
U k 2 % SB 100 ST 2 N
T3
x6*
U k 3% SB 100 ST 3 N
3、输电线
SB ' U3 U 4 ' S B x3* x3 x 3 2 2 U 2 U3 U 4 U2
40
二、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法)
G Ⅰ T1 x2 U1 x1*j x2*j Ⅱ x3 U2 x3*j x4*j x5*j T2 x4 Ⅲ x5 U3 x6*j T3 x6 U4 Ⅳ
x1
取U4为基本级
采用平均电压后简化计算,无需考虑变压器变比归算 1、发电机
有名值
' '' x1 xd *N
短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对
于中性点接地的系统）发生通路的情况。
一、短路的类型
各种短路的示意图和代表符号
短路种类 三 相 短 路 两相短路接地 两 相 短 路 单 相 短 路 示意图 代表符号 f(3) f(1,1) f(2) f(1)