供电系统短路电流计算方法及电气设备选择校验.ppt

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1、短路电流计算短路电流计算内容提要内容提要内容提要内容提要：本章概述短路电流的计算。首先本章概述短路电流的计算。首先本章概述短路电流的计算。首先本章概述短路电流的计算。首先说明无限大说明无限大容量电源系统供电时短路过程的分析和无限大容量电源容量电源系统供电时短路过程的分析和无限大容量电源条件下短路电流的计算方法，低压配电网中短路电流的条件下短路电流的计算方法，低压配电网中短路电流的计算，不对称短路电流的计算方法，介绍了感应电动机计算，不对称短路电流的计算方法，介绍了感应电动机对短路电流的影响，最后介绍了供电系统中电气设备的对短路电流的影响，最后介绍了供电系统中电气设备的选择与校验。选择与校验。N

2、etwork Optimization Expert Team一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 1.概 述 p 定义：短路(short circuit):电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间直接金属性连接或经小阻抗连接，产生超出规定值的大电流的情况。正常的电力系统中，除中性点之外，相与相和相与地之间是绝缘的，不论由于何种原因使绝缘遭到破坏,不同电位的导电部不同电位的导电部分之间的低阻抗短接分之间的低阻抗短接而构成通路，即所谓电力系统发生了短路故障。Network Optimization Expert Team 1）电气绝缘损坏 2）误操作 3）自然灾害（雷电、大风、雨雪、

3、地震、鸟兽害等）一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 1.概 述 p 原因：Network Optimization Expert Team一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 1.概 述 p 后果：（1）短路的电动效应和热效应（2）电压骤降（3）造成停电事故（4）影响系统稳定 （5）产生电磁干扰Network Optimization Expert Team二、短路的类型二、短路的类型 1.概 述 1）三相短路：供配电系统三相导体间的短接；对称短路，其他均为非对称短路。2）两相短路：三相供配电系统中任意两相导体间的短接；Network Optimization Expert

4、Team二、短路的类型二、短路的类型 1.概 述 3）单相接地短路：供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路。Network Optimization Expert Team二、短路的类型二、短路的类型 1.概 述 4）两相接地短路：中性点不接地系统中，任意两相发生单相接地而产生的短路。Network Optimization Expert Team三、计算短路电流的目的三、计算短路电流的目的1.概 述 （1）选择和校验电气设备（2）继电保护装置的整定计算（3）设计时不同方案的技术比较电力系统中，发生在中性点接地系统中的单相短路电流有可能最大，而在中性点接地系统中都采取了限制单相短路

5、电流的措施，因此，单相短路电流不可能最大。一般企业电网都是中性点不接地的635kV电网，距电源较远，因而实际上三相短路电流最大，造成危害也最重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。Network Optimization Expert Team2.无限大容量电源系统供电时短路过程的分析 一、无限大容量电源供电系统的概念一、无限大容量电源供电系统的概念 在发生短路时，发电机发生的电磁暂态变化过程复杂，为简化分析，假设发生在无限大容量系统中。无限大容量电源，无限大容量电源，就是内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零就是内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零时，不管输出的电流如何变动，电源内部不产生压

6、降，电源母线时，不管输出的电流如何变动，电源内部不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变，相当于一个理想的电压源。上的输出电压维持不变，相当于一个理想的电压源。目的：简化短路计算特征特征：Ss=；Zs=0；Us=const无限大容量只是一个相对概念。指电源系统的容量相对于用户容量来说大得多（具有合理性），在发生三相短路时电源系统的内阻抗远远小于短路回路的总阻抗，以致无论用户负荷如何变化甚至发生短路，系统的母线电压都能基本维持不变（误差在允许范围）。Network Optimization Expert Team2.无限大容量电源系统供电时短路过程的分析 一、无限大容量电源供电系统的概念一、无限

7、大容量电源供电系统的概念 目的：简化短路计算特征特征：Ss=；Zs=0；Us=constp 在工程计算中，当电源系统的阻抗不大于短路回路总阻在工程计算中，当电源系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的抗的5%10%，或者电源系统的容量超过用户容量的，或者电源系统的容量超过用户容量的50倍时，可将其视为无穷大电源系统。倍时，可将其视为无穷大电源系统。Network Optimization Expert Team2.无限大容量电源系统供电时短路过程的分析 二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析 短路发生后，系统就由工作状态经过一个暂态过程，然后进入短路后的稳定状态。电力系统的短路故障往往是突然发生

8、的。发生短路后，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路电流要突然增大；但由于电路中存在电感，电流不能突变，引起一个过渡过程。由于暂态过程中的短路电流比起稳态值要大很多，所以暂态过程虽然时间很短，但它对电器设备的危害却远比稳态短路电流要严重得多。Network Optimization Expert Team二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析 右边：变成无源短路回路零输入响应，电流将从短路瞬间的值不断衰减，直至所有磁场能量变为电阻中消耗的热能，即电流衰减为零。（不予深入讨论）左边：与电源相连的短路回路分析全响应；短路后，每相阻抗变小，其稳态电流值必将增大；但由于存在电感，故电流不能

9、突变，将出现非周期分量电流，非周期分量电流不断衰减，电流最终达到稳态值。短路暂态过程的分析和计算就是针对这一回路的。无限大容量系统，在f点发生三相短路时，电路被分成两个独立的回路。左边回路仍与电源相连接，右边回路则没有电源。Network Optimization Expert Team二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析 p 正常运行：等效成单相电路分析Network Optimization Expert Team电源相电压：运行电流：电流幅值：阻抗角p 正常运行：Network Optimization Expert Teamp 三相短路分析：定性分析故障点右侧，没有电源，电流衰

10、减到零；故障点左侧有电源，阻抗突变Z,I；I不突变，将出现一个非周期分量电流来维持其原有电流，这个非周期分量电流的初始值就是短路瞬间回路中的负载电流和短路后回路应达到的电流之差；故障电流将不断衰减（暂态过渡过程），最终达到稳定值。Network Optimization Expert Teamp 三相短路分析：定量分析一阶常系数、线性非齐次微分方程该方程式的解就是短路的全电流，它由两部分组成：第一部分是方程式的特解，代表短路电流的周期分量；第二部分是对应齐次方程的一般解，代表短路电流的非周期分量。根据该微分方程如何求取短路的全电流？Network Optimization Expert Tea

11、m由初始条件决定，即在短路瞬间t=0时，短路前工作电流与短路后工作电流相等。非周期分量，自由分量，按指数衰减，最终为0周期分量，稳态分量 短路电流周期分量幅值；短路回路阻抗角；短路回路衰减时间常数；积分常数，短路电流非周期分量初始值 定量分析Network Optimization Expert Team积分常数C由初始条件决定，根据楞次定律，通过电感的电流是不能突变的，即短路前后瞬间的电流值必须相等，即：p 三相短路分析：定量分析非周期分量初始值Network Optimization Expert Team短路全电流短路全电流周周期期分分量量强强制制分分量量：由由无无穷穷大大系系统统的的电

12、电源源电电压压和和回回路路阻阻抗抗决决定定，周周期期分分量量电电流流幅幅值值不不变变；其其中中周周期期分分量量与与电电源源具具有有相相同同的的变变化规律，依然是正弦信号，且频率与电源相同；化规律，依然是正弦信号，且频率与电源相同；非周期分量非周期分量自由分量：按指数衰减，与电源无关。自由分量：按指数衰减，与电源无关。p 三相短路分析：定量分析Network Optimization Expert Team短路全电流短路全电流周周期期分分量量强强制制分分量量：由由无无穷穷大大系系统统的的电电源源电电压压和和回回路路阻阻抗抗决决定定，周周期期分分量量电电流流幅幅值值不不变变；其其中中周周期期分分量

13、量与与电电源源具具有有相相同同的的变变化规律，依然是正弦信号，且频率与电源相同；化规律，依然是正弦信号，且频率与电源相同；非周期分量非周期分量自由分量：按指数衰减，与电源无关。自由分量：按指数衰减，与电源无关。无限大容量系统三相短路时短路电流的变化曲线无限大容量系统三相短路时短路电流的变化曲线Network Optimization Expert Team什么是无限大什么是无限大什么是无限大什么是无限大容量电源供电容量电源供电容量电源供电容量电源供电系统？系统？系统？系统？短路全电流包含哪短路全电流包含哪些分量？何种条件些分量？何种条件下，短路全电流达下，短路全电流达到最大？到最大？无限大容量

14、电源供无限大容量电源供电系统发生三相短电系统发生三相短路时，电流如何变路时，电流如何变化？化？如何求解高低压如何求解高低压系统的短路冲击系统的短路冲击电流和短路冲击电流和短路冲击电流的有效值？电流的有效值？Network Optimization Expert Teami,u 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：Network Optimization Expert Team在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值，必须具备以下的条件：p 产生最大短路电流的条件：短路前为空载，即短路前为空载，即 ，此时，此时

15、 。设线路的感抗设线路的感抗 比电阻比电阻 大得多，即短路阻抗角大得多，即短路阻抗角 。短路发生在短路发生在某相某相电压瞬时值过零值时，即当电压瞬时值过零值时，即当 时，初相角时，初相角 。由于三相短路中各相电压的相位差为由于三相短路中各相电压的相位差为120120度，度，发生三相短路时，各相短路电流的非周期分量和周发生三相短路时，各相短路电流的非周期分量和周期分量的初始值并不相等，因此并不是每相都会出期分量的初始值并不相等，因此并不是每相都会出现最大短路电流，最大短路电流只会在一相出现。现最大短路电流，最大短路电流只会在一相出现。Network Optimization Expert Tea

16、mp 最大短路电流：代入全电流公式Network Optimization Expert Team2.无限大容量电源系统供电时短路过程的分析 三、三相短路的有关物理量三、三相短路的有关物理量短路冲击电流（short-circuit shock current），为短路全电流中的最大瞬时值。F 短路电流是稳态分量和暂态分量之和。稳态分量从短路电流是稳态分量和暂态分量之和。稳态分量从0开始按正弦规律变开始按正弦规律变化，暂态分量从最大值起，按指数规律衰减。它们叠加在一起就有一个最化，暂态分量从最大值起，按指数规律衰减。它们叠加在一起就有一个最大值，称为短路冲击电流。大值，称为短路冲击电流。F 由全

17、电流曲线可以看出，短路冲击电流出现在故障后约半个周期（当由全电流曲线可以看出，短路冲击电流出现在故障后约半个周期（当f=50Hz，这个时间约为短路发生后，这个时间约为短路发生后0.01s出现）。出现）。p 短路冲击电流 ：Network Optimization Expert Teamp 短路冲击电流 ：短路冲击电流（short-circuit shock current），为短路全电流中的最大瞬时值。三、三相短路的有关物理量三、三相短路的有关物理量 短路电流冲击系数 ：对于纯电阻电路，取1；对于纯电感性电路，取2；因此，介于1和2之间。高压供电系统：低压供电系统：意味着不产生非意味着不产生非

18、周期分量周期分量意味着非周期意味着非周期分量不衰减分量不衰减校验设备动稳定校验设备动稳定Network Optimization Expert Teamp 短路全电流有效值 ：三、三相短路的有关物理量三、三相短路的有关物理量在短路暂态过程中，任一时刻t的短路电流有效值，是以时间t为中点的一个周期内的周期分量 的有效值 和非周期分量 在t时刻瞬时值 的均方根值。Network Optimization Expert Teamp 短路冲击电流有效值 ：t=0.01s时短路全电流达到最大，此时的电流有效值成为短路冲击电流有效值。三、三相短路的有关物理量三、三相短路的有关物理量Network Opti

19、mization Expert Teamp 短路冲击电流有效值 ：t=0.01s时短路全电流达到最大，此时的电流有效值成为短路冲击电流有效值。三、三相短路的有关物理量三、三相短路的有关物理量高压供电系统：低压供电系统：Network Optimization Expert Teamp 稳态短路电流有效值 ：三、三相短路的有关物理量三、三相短路的有关物理量无限大容量系统发生三相短路时，短路电流周期分量有效值保持不变。t=时，非周期分量早已衰减完毕，短路全电流就只有短路电流的周期分量，称为稳态短路电流。Network Optimization Expert Team三、有关短路的物理量三、有关短路

20、的物理量 短路电流周期分量短路电流周期分量：短路电流非周期分量短路电流非周期分量：短路全电流短路全电流：短路冲击电流短路冲击电流：短路稳态电流短路稳态电流：短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值：Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 在在无无限限大大容容量量电电源源供供电电系系统统中中发发生生三三相相短短路路时时，短短路路电电流流的的周周期期分分量的幅值量的幅值和和有效值是不变的。有效值是不变的。如何计算稳态短路电流（短路电流周期分量）？有名值法（欧姆法）标幺值法Network Optimization Expert Team

21、有名值法（欧姆法）稳态短路电流的计算方法稳态短路电流的计算方法无限大容量电源内部阻无限大容量电源内部阻抗很小（抗很小（00）母线电压近似不变母线电压近似不变 有名值计算式：有名值计算式：短路点的短路计算电压短路点的短路计算电压（平（平均额定电压），均额定电压），取比线路额取比线路额定电压高定电压高5%。0.220.383610351102203305000.230.43.156.310.537115230345525短路计算中，电气设备各元件的阻抗及其它电气参数用有名单位（欧姆、伏、安）来计算。Network Optimization Expert Team有名值法（欧姆法）稳态短路电流的计算

22、方法稳态短路电流的计算方法 阻抗取值电源至短路点之间的总电阻和总电源至短路点之间的总电阻和总电抗（已归算至电抗（已归算至短路点短路点所在段的所在段的平均额定电压等级下）。平均额定电压等级下）。允许简化。高压供电系统中，允许简化。高压供电系统中，总是总是 ，因此一般只计，因此一般只计电抗，不计电阻。此时误差在允电抗，不计电阻。此时误差在允许范围内。许范围内。高压系统中，稳态短路电流计算近似式：高压系统中，稳态短路电流计算近似式：*电路中含有变压器时，各元件的阻抗都要统一换算到短路点电路中含有变压器时，各元件的阻抗都要统一换算到短路点的短路计算电压上去。需考虑变压器变比和参数的归算问题，不的短路计

23、算电压上去。需考虑变压器变比和参数的归算问题，不方便。方便。Network Optimization Expert Team稳态短路电流的计算方法稳态短路电流的计算方法 高压系统中：高压系统中：关键在于求出关键在于求出 的值的值 求解有两种方法：求解有两种方法：（1）有名值法有名值法 （2）标幺值法标幺值法标幺值法有名值法通常用于低压系统，标幺值法用于高压系统中。在高压网络中计算短路电流时采用标幺值最方便，无需考虑变压器变比和电气设备参数的归算问题。Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 一、标幺值法一、标幺值法1、某物理量的

24、标幺值定义基于基准值的基于基准值的标幺值会遇到标幺值会遇到哪些物理量？哪些物理量？注：标幺值是一个没有单位的相对值，通常用带*的上标以示区别。基准基准容量容量、基准、基准电压电压、基准、基准电流电流、基准、基准阻抗阻抗Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 一、标幺值法一、标幺值法2、基准值的选取 电压基准值：短路点所在段的网络平均电压 容量基准值：采用10的次方。实际应用：原则：可任意选择通常选定通常选定 、基准基准容量容量、基准、基准电压电压、基准、基准电流电流、基准、基准阻抗阻抗在实用短路电流计算中可以近似认为电气设备（

25、除电抗器外）的额定电压与所在电压等级的平均额定电压相等。Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算在高压供电系统中，影响短路电流的主要电器元件有发电机或电力系统、变压器、电抗器以及线路。在计算这些元件的阻抗时，为了简化起见，通常做一些不影响计算精度的假设：首先将磁路的饱和及磁滞等忽略不计，各种线性化处理可认为各元件的阻抗是恒定的，便于运用叠加原则；其次认为短路均为金属性短接，这种理想化处理，可不考虑短路点可能存在的过渡电阻影响；第三，在高压供电系统中，由于电

26、阻往往较电抗小得多，常常可以忽略电阻的影响。Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算1、输电线路电力线路阻抗有名值：给定参数：电力线路长度、单位长度电阻和电抗Network Optimization Expert Team二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算1、输电线路图3-5 多级电压的供电系统示意图p 若线路电抗与短路点在同一电压等级下若线路电抗与短路点在同一电压等级下p 多级电压系统中多级电压系统中多级电压系统多级

27、电压系统中，上式是否中，上式是否成立呢？成立呢？Network Optimization Expert Team 若短路发生在第四区段4WL内，选择基准容量为 ，各级基准电压分别为 。换算到短路点电压等级的等效电抗 换算到短路点电压等级的等效电抗标幺值Network Optimization Expert Team用基准容量和元件所在电压等级的用基准容量和元件所在电压等级的基准电压计算的阻抗标幺值，和将元件阻基准电压计算的阻抗标幺值，和将元件阻抗换到短路点所在的电压等级，再用基准抗换到短路点所在的电压等级，再用基准容量和短路点所在电压等级基准电压计算容量和短路点所在电压等级基准电压计算的阻抗标

28、幺值相同的阻抗标幺值相同结论：结论：不论短路发生在哪一电压等级区段，各段元件参数的标幺值只需用元件所不论短路发生在哪一电压等级区段，各段元件参数的标幺值只需用元件所在级的平均电压作为基准电压来计算，而无需再进行电压折算。选取了短路在级的平均电压作为基准电压来计算，而无需再进行电压折算。选取了短路段的平均电压为基准电压后，各元件电抗的标幺值就只与元件所在段的平均段的平均电压为基准电压后，各元件电抗的标幺值就只与元件所在段的平均电压有关，与短路点发生在哪一段无关。电压有关，与短路点发生在哪一段无关。Network Optimization Expert Team二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算

29、二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算2、变压器变压器阻抗有名值：电阻很小，可以忽略不计给定参数：额定容量和短路电压百分数换算到变压器一次换算到变压器一次侧的等值阻抗侧的等值阻抗变压器通过额定电流时变压器通过额定电流时在阻抗上产生的电压降在阻抗上产生的电压降的百分数。的百分数。Network Optimization Expert Team给定参数：电抗器的额定电压、额定电流、电抗百分数用来限制短路电流的电感线圈电抗器电抗有名值为：注意：安装电抗器的网注意：安装电抗器的网路电压不一定和电抗器路电压不一定和电抗器的额定电压相等。的额定电压相等。二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算二、供电系统中各元

30、件电抗标幺值的计算3、电抗器Network Optimization Expert Team1）给定参数：电力系统电抗有名值Xs2）给定参数：电力系统出口断路器断流容量3）给定参数：电力系统出口处的短路容量若电力部门提供相关参数，则考虑二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算二、供电系统中各元件电抗标幺值的计算3、电源Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 三、求电源至短路点的总阻抗三、求电源至短路点的总阻抗 计算出每个元件的电抗后，就可以画出由电源至短路点的等效电路图。图3-6就是图3-5的等效电路图。求总电抗时，可根据元件间的

31、串、并联关系求出总的电抗标幺值 。图3-6 图3-5所示系统的等效电路图 图3-5 多级电压的供电系统示意图 Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 四、短路参数的计算四、短路参数的计算 高压系统中，稳态短路电流计算近似式：高压系统中，稳态短路电流计算近似式：取 短路容量Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 四、短路参数的计算四、短路参数的计算供电系统的短路电流大小短路电流大小与系统的运行方式系统的运行方式有很大的关系。系统的运行方式可分为最大运行方式最大运

32、行方式和最小运行方式最小运行方式。最大运行方式下电源系统中发电机组投运多，双回输电线路及并联变压器均全部运行。此时，整个系统的总的短路阻抗最小，短路电流最大；最小运行方式下由于电源中一部分发电机、变压器及输电线路解列，一些并联变压器为保证处于最佳运行状态也采用分列运行，这样将使总的短路阻抗变大，短路电流也相应地减小。在用户供电系统中，用最小运行方式求 ,供继电保护校验灵敏度用。Network Optimization Expert Team1.1.时间：时间：3月29日，周四，上午1-2节2.2.地点：地点：实验楼C1073.3.内容：内容：变电站电气设备及工厂电气主接线4.4.指导老师：指导

33、老师：田田田田 永永永永 刚刚刚刚5.5.要求：要求：所有同学必须准时到实验室，听从老师安排，认真进行实验，并完成实验报告。Network Optimization Expert Team高压供电系统：p 短路冲击电流 ：三相短路的有关物理量三相短路的有关物理量p 短路冲击电流有效值 ：低压供电系统：学习与归纳学习与归纳Network Optimization Expert Team有名值法（欧姆法）标幺值法学习与归纳学习与归纳 如何计算稳态短如何计算稳态短路电流（短路电流路电流（短路电流周期分量）？周期分量）？高压系统中：高压系统中：基准值：电压基准值：短路点所在段的网络平均电压 容量基准值

34、：采用10的次方。Network Optimization Expert Team标幺值法学习与归纳学习与归纳各元件的电抗标幺值：三相短路容量，用来校三相短路容量，用来校验所选断路器的断流能验所选断路器的断流能力或断开容量。力或断开容量。Network Optimization Expert Team3.无限大容量电源条件下短路电流的计算方法 四、短路参数的计算四、短路参数的计算p 由短路回路总阻抗标幺值由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，计算短路电流标幺值，再计算短路各量，再计算短路各量，即即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。p 画出短路电流计算

35、系统图；包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点；p 画出等效电路图；每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值；p 选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值；p 等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值；0.220.383610351102203305000.230.43.156.310.537115230345525Network Optimization Expert Team设供电系统图如图3-7a所示，数据均标在图上，试求 处的三相短路电流。图3-7 例3-1的供电系统图a)电路图Netwo

36、rk Optimization Expert Team1)选处，取Uj1=6.3kV 则对于处，取Uj2=0.4kV 则2)计算系统各元件阻抗的标幺值，绘制等效电路图，图上按顺序标出其阻抗值。解：解：Network Optimization Expert Team图3-7 例3-1的供电系统图b）等效电路图 3)求电源点至短路点的总阻抗。Network Optimization Expert Team4)求短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量。处的短路参数：最大运行方式时：最小运行方式时:Network Optimization Expert Team同理点的短路参数为：Network Op

37、timization Expert Team4.低压配电网中短路电流的计算一、低压配电网短路电流计算的特点一、低压配电网短路电流计算的特点1kV1kV以下以下 配电变压器一次侧可看作无穷大功率电源供电系统；低压配电网中电气元件的电阻值较大，电抗值较小，多数情况只考虑电阻。低压配电网电气元件的电阻多以毫欧计，因此用有名值法比较方便。低压配电网的非周期分量衰减快，在11.3范围。可通过求出XR 比值后查相关曲线获得，也可按下式计算:Network Optimization Expert Team4.低压配电网中短路电流的计算二、低压配电网中各主要元件的二、低压配电网中各主要元件的阻抗阻抗计算计算

38、电电源源至至短短路路点点的的总总阻阻抗抗(单单位位均均为为 ）包包括括变变压压器器高高压压侧侧系系统统、变变压压器器、低低压压母母线线及及配配电电线线路路等等元元件件的的阻阻抗抗；开开关关电器及导线等接触电阻可忽略不计。电器及导线等接触电阻可忽略不计。Network Optimization Expert Team二、低压配电网中各主要元件的二、低压配电网中各主要元件的阻抗阻抗计算计算1、高压侧系统阻抗工工程程实实用用计计算算中中，一一般般高高压压侧侧系系统统电电抗抗 ，电阻电阻 。若若需需精精确确计计算算，归归算算到到低低压压侧侧的的高高压压系系统统阻阻抗抗可可按按下下式计算：式计算：配电变

39、压器高压侧的短路容量（MVA）通常配电变压器一次侧可作为无穷大功率电源供电系统，高压系统阻抗一般可忽略不计。Network Optimization Expert Team二、低压配电网中各主要元件的二、低压配电网中各主要元件的阻抗阻抗计算计算2、配电变压器归算到低压侧的变压器阻抗可按下式计算：归算到低压侧的变压器阻抗可按下式计算：电抗：电抗：电阻：电阻：阻抗：阻抗：Network Optimization Expert Team二、低压配电网中各主要元件的二、低压配电网中各主要元件的阻抗阻抗计算计算3、长度在10-15m以上的母线 电阻：电阻：水平排列的平放矩形母线，每相母线的电抗：水平排列

40、的平放矩形母线，每相母线的电抗：在工程实用计算中，母线的电抗亦可采用以下近似公式计算：母线截面积在500 mm2以上时：母线截面积在500 mm2以下时：水水平平放放置置的的母母线线 a）平平放放 b）竖竖放放Network Optimization Expert Team4.低压配电网中短路电流的计算三、低压配电网的短路计算三、低压配电网的短路计算三相阻抗相同的低压配电系统的短路电流：图3-9 三相系统中只有A、C两相装设电流互感器 校验低压断路器的最大短路容量时要用没有装设电流互感器那一相（如B相）的短路电流 校验电流互感器的稳定度时，可按AB或BC相间的短路电流值算 Network Op

41、timization Expert Team5.不对称短路电流的计算方法 在电力系统中，不对称短路发生的概率要比对称短路的概率大得多，且为了校验保护装置的灵敏度，需要计算不对称短路电流。如何对不对称如何对不对称性故障进行定性性故障进行定性和定量分析？和定量分析？对称分量法 将发生不对称短路处出现的三相不对称电量分解成三组各自对称的正序、负序和零序电量，三组分量各自独立，且满足欧姆定律和基尔霍夫定律。利用其对称性简化不对称运行/故障分析。出发点：出发点：电力系统不对称运行/故障时，采用相分量分析复杂而困难。Network Optimization Expert Team一、对称分量法一、对称分量

42、法 5.不对称短路电流的计算方法不对称不对称相量相量对称分量对称分量法法对对称称分分量量正序分量正序分量负序分量负序分量零序分量零序分量 可以是电压量，也可以是电流量，但变量必须是周期分量。Network Optimization Expert Teamv负序分量负序分量v零序分量零序分量v正序分量正序分量Network Optimization Expert Team引入旋转因子（算子）引入旋转因子（算子）v 零序分量零序分量v 正序分量正序分量v 负序分量负序分量Network Optimization Expert TeamNetwork Optimization Expert Team

43、图310 用对称分量法分析供电系统的不对称短路a）供电系统不对称短路的计算图 b)正序网络 c)负序网络 d)零序网络 二、利用对称分量法分析供电系统中不对称短路二、利用对称分量法分析供电系统中不对称短路5.不对称短路电流的计算方法Network Optimization Expert Team三序网络的方程为 二、利用对称分量法分析供电系统中不对称短路二、利用对称分量法分析供电系统中不对称短路Network Optimization Expert Team (1)正序阻抗正序阻抗 正序阻抗即各个元件在三相对称工作时的基波阻抗值，也就是在计算三相对称短路时所采用的阻抗值。(2)(2)负序阻抗负

44、序阻抗 因交流电路中同一静止元件相与相之间的互感抗与相序无关，故各元件的负序阻抗与正序阻抗相等，即X2=X1，如架空线、电缆、变压器和电抗器等。至于作为负荷的主要成分的感应电动机，其负序电抗可近似地认为等于它的短路电抗对其额定容量的标幺值，此值在0.20.5之间。因此，实际上综合电力负荷在额定情况下负序电抗的标幺值。（3）零序阻抗）零序阻抗 供电系统各类元件各序电抗值如表3-1所示。表表3-1各类元件的平均电抗值（见教材各类元件的平均电抗值（见教材74页）页）三、供电系统元件的各序阻抗三、供电系统元件的各序阻抗 应应用用对对称称分分量量法法进进行行电电力力系系统统的的不不对对称称分分析析，首首

45、先先必须确定系统中各元件的各序参数。必须确定系统中各元件的各序参数。元件流过某序电流时，由该序电流所产生的电压降与该序电流的比值。Network Optimization Expert Team图3-11 双绕组变压器计算零序电抗时不同接法示意图 从结构来看，如果变压器的零序磁通可以在铁心中形成回路，即磁阻很小，因而励磁电流很小，在此条件下可以认为，对于YN d联结法的双绕组变压器，显然也可以认为变压器的零序电抗决定于其绕组接法和结构绕组接法和结构 Network Optimization Expert Team图3-12 不同接线方式情况下变压器的零序等效电路 Network Optimiz

46、ation Expert Team 由以上公式加上供电系统发生不对称短路时的初始条件，即可求出在供电系统中发生不对称短路时的短路参数。四、不对称短路的计算方法四、不对称短路的计算方法5.不对称短路电流的计算方法Network Optimization Expert Team正序等效定则就是不对称短路下最大一相短路电流用正序短路电流分量来表示的方法。五、正序等效定则五、正序等效定则5.不对称短路电流的计算方法不对称短路时，短路点正序电流的大小与在短路点串联一附加电抗Xa并在其后发生三相短路时的电流大小相等。对各种不对称短路，短路点故障相电流的大小与正序电流大小成正比。Network Optimi

47、zation Expert Teamu 两相短路电流的估算两相短路电流的估算 因此因此,无限大容量系统短路时，无限大容量系统短路时，两相短路电流较三相短路两相短路电流较三相短路电流小电流小。根据对称分量法，两相短路电流为根据对称分量法，两相短路电流为正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗Network Optimization Expert Teamu 单相短路电流的计算单相短路电流的计算 根根据据对对称称分分量量法法，单单相短路电流为相短路电流为工程计算公式为工程计算公式为高压系统的高压系统的相零电阻相零电阻变压器的相变压器的相零电阻零电阻线路的相零线路的相零电阻电阻正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻

48、抗零序阻抗零序阻抗低压侧单相短路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗密切相关。低压侧单相短路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗密切相关。Network Optimization Expert Team6.感应电动机对短路电流的影响 异步感应电动机是供配电系统中最重要的负荷之一。图3-13 计算感应电动机端点上短路时的短路电流 当电网在靠近电动机处发生三相短路时，短路点的电压突降，接在其附近的电动机的电压也将大大下降。若电动机的反电动势小于电网在该点的残余电压，则电动机仍能从电网取得电能并在低压状态下运转；若电动机的反电动势大于电网在该点的残余电压，则电动机变为发电机运行，向短路点馈送短路

49、电流。当电动机容量较大时，这一反馈电流数值较大，不能忽略。由于该反馈电流使电动由于该反馈电流使电动机迅速制动，其值也快速机迅速制动，其值也快速衰减，所以只需考虑对衰减，所以只需考虑对短短路电流冲击值路电流冲击值的影响。的影响。Network Optimization Expert Team6.感应电动机对短路电流的影响 图3-13 计算感应电动机端点上短路时的短路电流 电动机向短路点反馈的冲击短路电流可按下式计算：电动机额定电流；电动机次暂态电势和次暂态电抗的标幺值；式中：、电动机反馈电流冲击系数，高压电动机一般取1.41.6，低压电动机一般取1.0。一般取一般取0.9和和0.2Network

50、 Optimization Expert Team6.感应电动机对短路电流的影响 图3-13 计算感应电动机端点上短路时的短路电流 当计及感应电动机的反馈冲击电流，系统短路电流冲击值为在短路电流实用计算中，只有当短路点发生在高压电动机附近，电动机容量超过100kW（单机或总和），并且是三相短路时，才计及电动机对短路电流冲击值的影响。Network Optimization Expert Team7.供电系统中电气设备的选择及校验供电系统中发生短路时，由于短路电流远远大于工作电流，短路电流通过电力系统中的电气元件时，会在电气元件中产生两种效应。一、短路电流的力效应和热效应一、短路电流的力效应和热