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10kV变配电所短路电流的计算（二）
发布日期：2008-11-27 14:00:59?作者：杨蓉师科峰程开嘉来源：《电气&智能建筑》杂 ...浏览次数：0文字大小：【大】【中】【小】
1 变压器低压侧出线口的短路电流计算
经计算得知，各型变压器容量在315kVA以上，其电阻值仅占总阻抗的4%~5%左右，用变压器电抗代替总阻抗计算误差在5%内，这样略去电阻对短路电流的影响可简化短路电流的计算。
（1）变压器电抗的计算
式（1）中：Sbe—变压器额定容量（MVA）；
Sj—变压器基准容量，取100MVA；
Ud%—变压器短路阻抗百分值，可从相应容量的变压器产品样本及设计手册查得。一般常用变压器（油浸型、干式型）电抗计算
例：已知干式变压器额定容量为500kVA，Ud%=40,标准容量Sj=100MVA，计算变压器的电抗值。用式（1）计算：
（2）用基准电计算，取Sj=100MVA,Uj=0.4则
（3）系统短路容量取35MVA，10kV出线开关遮断容量的短路电流计算：
例：已知系统短路容量为350MVA的电抗值为0.286，电缆线路为1km的电抗值为0.068，变压
器额定容量500kVA的电抗为8.0，Ij=144.5kA。用式（2）计算：
各类型变压器的低压侧出线口短路电流计算见表3~表8。
2 高压电器及电缆的热稳定校验
高压电器及电缆应能承受在短路电流持续时间内短路电流的热效应而不致损坏，则认为是热稳定，且应满足《低压配电设计规范》第4.2.2条规定的热稳定校验公式进行校验。
（1）当短路持续时间大于5s时，绝缘导体的热稳定应按式（3）进行校验
式（3）中，S—绝缘导体的线芯截面（mm2）;
Id—短路电流周期分有效值即均方根值（A）；
t—在已达到允许最高持续工作温度的绝缘导体内短路电流持续时间（s）；
K—热稳定系数.
短路电流持续时间t与断路器的断开速度有关（见表9），当断路器的全断开时间小于0.08s 时为高速，0.08~0.12s为中速，大于0.12s为低速，当主保护为短路瞬动无延时保护，其短路电流的持续时间t可由表10选定，当有延时保护装置时，则应为表中数据加延迟时间。
热稳定系数K与电缆的绝缘方式有关，并可由表11表选定。
（2）热稳定短路电流计算
式（4）中，IR为热稳定电流（kA）.
由表（10）、表（11）可以确定热稳定系数及短路电流持续时间，可计算出各种规格电缆线的热稳定电流。
根据式（4）计算出各种铜芯电缆线热稳定短路电流（见表11）。
例：计算16mm2铜芯聚氯乙烯电缆主保护中速断路器的热稳定电流。
式（5）中，U—变压器低压侧电压（400V）；
Z—热稳定阻抗（mΩ）,即在热稳定时的最小阻抗.
计算出的不同规格电缆的热稳定阻抗见表12。
例：计算16mm2铜芯电缆中速断路器保护，聚氯乙烯电缆的热稳定阻抗为：
×10-3=48.4（mΩ）
3 低压网络短路电流计算
3.1 短路回路元件阻抗的计算
在计算220/380V网络短路电流时，变压器高压侧系统阻抗需要计入。若已知高压侧系统短路容
量为Ss，则变压器低压侧的高压系统阻抗可按式（6）、式（7）计算：
式（6）、式（7）中：
Ue2—变压器低压侧标称电压0.38kV;
Up—系统平均电压0.38×1.05=0.4kV;
C—电压系数，计算三相短路电流取1.05;
Sds—变压器高压侧系统短路容量，MVA.
如果不知道系统电阻、电抗的确切值，可以认为Rs=0.1Xs,Xs=0.995Zs;系统容量为其它值时，可用式（6）或式（7）计算结果（见表13）。
3.2 系统阻抗归算到低压侧时的Zs、Rs、Xs值
系统阻抗归算到低压侧时的Zs、Rs、Xs值见表13。
3.3 变压器的电阻及电抗的确定（见表14）
（1）变压器有效电阻的确定
变压器有效电阻可以从变压器的短路损耗计算：
式（8）中，Rb—变压器的有效电阻（mΩ）;
△Pk—变压器的短路损耗（kW）;
Ue—变压器二次侧电压，取400V;
Sb—变压器额定容量（MVA）.
（2）变压器电抗的确定
在变压器名牌上有用百分数表示的短路电压（Ud%）。它在数量等于其额定负载时变压器内的电压降对于额定电压的百分数。如果不计电阻，则短路电压Ud%在数量上等于变压器的电抗，
变压器阻抗的确定：
其中，Ud%为变压器短路阻抗电压百分数，可从产品样本查得。
例：选用上海某变压器有限公司生产的SCR9型1600kVA的变压器一台，Ud%=6,△Pk=11kW，计算变压器有效电阻Rb及电抗Xb。
母线的电阻及电抗确定：
式（11）、式（12）中，L—母线长度（m）;
γ—母线导电率（铜53、铝32）；
S—母线截面积（mm2）;
D1—母线相间几何均距，D1=1.26D（母线布置在一个平面上）；
D—相邻相母线中心距离（mm）；
h—母线宽度（mm）.
母线放置方式如如图所示。
例：铜母线L=5m，S=100×10，D=250mm，计算母线的RM、XM值。
用式（11）、（12）计算出不同规格的母线的有效电阻RM及电抗XM值（见表15、表16）。从式（8）得出，变压器短路损耗与变压器的短路阻抗电压有关，短路阻抗越大则△Pk也必然增大。表17为一些厂家产品的短路损耗。
3.5 电缆有效电阻和电抗确定
（1）电缆每米长度电抗的确定
式（13）中，XL—电缆每米长的电抗（mΩ/m）;
d—电缆导体直径（mm）；
D—相间几何间距均值，（mm）;
D'—相邻二相之间的距离（mm）.
例：铜芯电缆4×240，计算每米长的电抗值。
由D'=17.49+4=21.49，即电缆直径加绝缘层厚度，为相邻二相的距离。
由D=1.122D'=1.122×21.49=24.1mm
由式（13）计算每米长度电缆的电抗值、电阻值（见表18、表19）。
表19为电缆有效电阻（沈阳电缆厂提供的资料），电缆导体温升VV型70℃，YJV型90℃。
3.6 三相短路电流的计算
计算400V以下装置的短路电流是为了检验电器及载流部分在短路时稳定的程度，因此计算的目的是要计算出短路电流的最大值。三相短路时短路电流交流部分的最大值将不随有无中性线或中性点是否接地而变化。短路电流最大值就是三相短路电流周期分量计算。其计算公式为：
式（4）中，I—三相短路电流周期分量有效值（kA）;
Ue2—变压器二次侧额定电压（V）对380V低压电网乘以1.05系数。
Z—低压回路总阻抗（mΩ）;
着R—低压回路总电阻，着R=Rb+RM(mΩ);
着X—低压回路总电抗，着X=Xb+XM(mΩ);
Rb、RX—变压器的电阻、电抗（mΩ）;
RM、XM—变压器出线端铜或铝母线的电阻、电抗（mΩ）.
3.7两相短路电流的计算
3.8 单相短路电流（通常指金属性短路）的计算
式（17）中：I—单相短路电流（kA）；
Uφ—额定相电压（V），220×1.05=230V,取网络电压为230V；
Zb—变压器的回路阻抗，Zb=Rb+Xb(mΩ);
ZL—相线与中性线回路阻抗（mΩ）；
ZL=RL+XL(mΩ).
例：有一台10/0.4kVSCR9型变压器，Se=1000kVA,Ie=1445A,Ud%=6,△Pk=7.5,Ue2=V,系统短路容量为200MVA，系统阻抗值归算到低压侧查表13得Rs=0.08mΩ,Xs=0.8mΩ计算三相短路电流
XX220kV 变电站短路电流计算书 一、系统专业提供2020年系统阻抗值（Sj ＝1000MV A ） 220kV 侧：Z1=0.070，Z0=0.129。 220kV 侧按不小于50kA 选设备。 110kV 侧：Z1=无穷，Z0=0.60。 主变选择：220±8×1.25%/121/38.5kV ；主变容量：120/120/60MV A ； 变压器短路电压：U k(1-2)%＝14，U k(1-3)%＝24，U k(2-3)%＝8。 二、短路电流计算 1、则由公式得各绕组短路电压： ％）％％（）（）（）（32-k 3-1k 2-1k 1U U U 2 1-+=k U ＝15 ％）％％（）（）（）（3-1k 32-k 2-1k 2U U U 2 1-+=k U ＝－1 ％）％％（）（）（）（2-1k 32-k 3-1k 3U U U 2 1-+=k U ＝9 2、变压器电抗标么值由e j S S X ?=100U d d *％（S e 指系统最大绕组的容量）得： X *1＝1.25；X *2＝－0.083；X *3＝0.75。 3、限流电抗器电抗标么值：2k k *3100U j j e e U S I U X ??= ％＝()21005.11000431010012????＝1.57。 三、三相短路电流的计算（对称） 1、当220kV 母线发生短路时（d 1） 220kV 系统提供的短路电流标么值为：I *＝1/0.07=14.29； 短路电流周期分量有效值为：=??=?=2303100029.143*)3(j j per U S I I 35.86kA ； 由于110kV 侧不提供电源，所以==)3()3(1per d I I 35.86kA ； 短路冲击电流峰值=?="= 86.3555.22I K i ch ch 91.45kA 。（注：K ch 为冲击系数，远离发电厂选2.55）； 容量：==d dj S S )3(14290MV A 2、当110kV 母线短路时（d 2）
变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算发布者：admin 发布时间：2009-3-23 阅读：513次供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4
第二章 负荷及短路电流计算 一、负荷计算 同时系数，出线回路较少的时候，可取0.9-0.95，出线回路数较多时，取 0.85-0.9 ；针对课题实际情况可知同时系数取0.9。 在不计同时系数时计算得 ： 1、主变负荷计算 由所给原始资料可知： 110KV 侧负荷量为： KW P 356400.9240002000300026300270000=??+++?+?=∑ ）（var 162560.924749.040004358.020004358.0300024749.0630024358.07000(0K Q =???+?+?+??+??=∑ ）KVA Q P S 391722 200=∑+∑=∑ 35KV 侧负荷量为： KW P 263610.9200709900920050280001=??+++?+?=∑ ）（var 117000.923584.00074358.09907494.000924559.0050024358.08000(1K Q =???+?+?+??+??=∑ ）KVA Q P S 2884021211 =∑ +∑=∑ 变电站站用负荷量： KVA S S S 06.340)2884039172(%5.0)(%5.01 2 =+?=∑+∑?=∑ ar 159.8282Kv 0.4706.340in w 2528.29988.006.340os 2222=?=∑ =∑=?=∑ =∑??S S Q K C S P 因为变电站站用负荷是从35KV 侧通过站用降压变压器得到，35KV 出线考虑5%的损耗；考虑站用电的损耗和站用变压器的效率，取损耗为5%；因为选用一台220KV 到35KV 的三绕组主变，故主变35KV 侧的容量为： 在计及同时系数0.9时： KVA S S S 272759.005.1)2 1 35kv =??∑+∑≥（三绕主 如果再考虑该变电站5～10年的10%发展，则： KVA S S S 303321.19.005.1)2 1 35kv =???∑+∑≥（三绕主
供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法. 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念. 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流 和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(Ω) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值
短路电流计算 第一节概述 一、电力系统或电气设备的短路故障原因 （1）自然方面的原因。如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等，造成单相接地短路和相间短路。 （2）人为原因。如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误，导致电气地设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。 （3）设备本身原因。如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等造成单相接地短路和相间短路。 二、短路种类 1.单相接地短路 电力系统及电气设备最常见的短路是单相接地,约占全部短路的75%以上。对大电流接地系统，继电保护应尽快切断单相接地短路。对中性点经小电阻或中阻接地系统，继电保护应瞬时或延时切断单相接地短路。对中性点不接地系统，当单相接地电流超过允许值时，继电保护亦应有选择性地切断单相接地短路。对中性点经消弧线圈接地或不接地系统，单相接地电流不超过允许值时，允许短时间单相接地运行，但要求尽快消除单相接地短路点。 2.两相接地短路 两相接地短路一般不超过全部短路的10%。大电流接地系统中，两相接地短路大部分发生于同一地点，少数在不同地点发生两相接地短路。中性点非直接接地的系统中，常见是发生一点接地，而后其他两相对地电压升高，在绝缘薄弱处将绝缘击穿造成第二点接地，此两点多数不在同一点，但也有时在同一点，继电保护应尽快切断两相接地短路。 3.两相及三相短路 两相及三相短路不超过全部短路的10%。这种短路更为严重，继电保护应迅速切断两相及三相短路。
4.断相或断相接地 线路断相一般伴随相接地。而发电厂的断相，大都是断路器合闸或分闸时有一相拒动造成两相运行，或电机绕组一相开焊的断相，或三相熔断器熔断一相的两相运行，两相运行一般不允许长期存在，应由继电保护自动或运行人员手动断开健全相。 5.绕组匝间短路 这种短路多发生在发电机、变压器、电动机、调相机等电机电器的绕组中，虽然占全部短路的概率很少，但对某一电机来说却不一定。例如，变压器绕组匝间短路占变压器全部短路的比例相当大，这种短路能严重损坏设备，要求继电保护迅速切除这种短路。 6.转换性故障和重叠性故障 发生以上五种故障之一，有时由于故障的演变和扩大，可能由一种故障转换为另一种故障，或发生两种及两种以上的故障（称之复故障），这种故障不超过全部故障的5%。 第二节 对称短路电流计算 一、阻抗归算 为方便和简化科计算，通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量bs S （一般取100MVA 或1000MVA 基准容量）和基准电压bs U （一般取电网的平均额定电压bv U ）时的基准标么阻抗（以下不作单独说明，简称标么阻抗）；归算至额定容量的标么阻抗称相对阻抗。 （一）标么阻抗的归算 1.发电机等旋转电机阻抗的归算 发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗对值，其标么可按下式计算 bs G G GN S X X S * = （1-1） 式中 G X * ——发电机在基准条件下电抗的标么值； G X ——发电机额定条件电抗的标对值； G X ——基准容量（MVA ）；
第一章短路电流计算 1、短路计算的目的、规定与步骤 1.1短路电流计算的目的 在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面： 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。 1.2短路计算的一般规定 (1)计算的基本情况 1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行。 2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。 3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。 4）所有电源的电动势相位角相等。 5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 (2)接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 1.3 计算步骤 (1)画等值网络图。 1）首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。
2）选取基准容量d S 和基准电压c U （一般取各级电压的1.05倍）。 3）将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。 4）绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 (2)选择计算短路点。 (3)化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的总电抗的标幺值* X ∑。 (4)求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(3)* k I 。 (5)计算三相短路电流周期分量有效值(3) k I 和三相短路容量(3) k S 。 2、参数计算及短路点的确定 基准值的选取：100d S MVA = 2.1变压器参数的计算 (1)主变压器参数计算 由表查明可知：12%U =10.513%U =1823%U =6.5 MVA S N 75= 1121323%0.5(%%%)U U U U =+-=0.5*（18+10.5-6.5）=11 2122313%0.5(%%%)U U U U =+-=0.5*（10.5+6.5-18）=-0.5 3132312%0.5(%%%)U U U U =+-=0.5*（18+6.5-10.5）=7 电抗标幺值为： 1467.075 100 10011100%1*1=?=?= N D S S U X -0.006775100 1000.5-100%2*2=?=?= N D S S U X 0.093375 100 1007100%3*3=?=?= N D S S U X (2)站用变压器参数计算 由表查明：%4k U =5000.5N S KVA MVA ==
第七章短路电流计算 Short Circuit Current Calculation §7-1 概述General Description 一、短路的原因、类型及后果 The cause, type and sequence of short circuit 1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地 的系统）发生通路的情况。 2、短路的原因： ⑴元件损坏 如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路. ⑵气象条件恶化 如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等. ⑶违规操作 如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压. ⑷其他原因 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等. 3、三相系统中短路的类型： ⑴基本形式: )3(k—三相短路；)2(k—两相短路； )1( k—单相接地短路；)1,1(k—两相接地短路； ⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路； 不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称; 如两相短路、单相短路和两相接地短路. 注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。4、短路的危害后果 随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。 （1）电动力效应 短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导 体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭 到破坏。 （2）发热 短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备 可能过热以致损坏。 （3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃
1、替代定理 在任意具有唯一解的电路中，某支路的电流为i k ，电压为u k ，那么该支路可以用独立电压源u k ，或者独立电流源i k 来等效替代，如下图所示。替代后的电路和原电路具有相同的解。 图 2、叠加定理 由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立 电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。 注意点：（1）只适用于线性电路；（2）一个电源作用，其余电源为零，如电 压源为零即电压为零——>短路，电流源为零即电流为零——>开路；（3）各回路电压和电流可以叠加，但功率不能叠加。 3、三相系统及相量图的应用 、 交流变量 正常的电力系统为三相系统，每相的电压和电流分量均随着时间作正弦变 化，三相间相互角偏差为120°，比如以A 相为基准，A 相超前B ，B 相超前C 各120°，就构成正序网络，如下式所示： )120sin()360240sin()240sin(); 120sin(); sin( ++=+-+=-+=-+=+=?ω?ω?ω?ω?ωt U t U t U u t U u t U u m m m c m b m a 以A 相为例，因为三角函数sin 是以360°（或2π）为周期变化，所以随 着时间t 的流逝，当?ω+t 值每增长360°（或2π）时，电压ua 就经过了一个
周期的循环，如下图所示： 图 如上图，t代表时间，?代表t=0时刻的角度（例如上图中ua当t=0时位于?），ω表示角速度即每秒变化多少度。例如电网的频率为50Hz，原点，即代表0 = 每秒变化50个周期，即变化50*360°或者50*2π。此处360°和2π仅是单位制的不同，分别为角度制和弧度制，都是代表一个圆周；值得注意的是用360°来分析问题更加形象，而2π为国际单位制中的标准单位，计算时更通用。 向量的应用 用三角函数分析问题涉及较为繁琐的三角函数计算，图的正弦波形图可表示出不同周期分量的峰值和相差角度，但使用范围有限。为此，利用交流分量随时间做周期变化，且变化和圆周关系密切的特点，引入向量如下，方便交流分量的加减乘除计算： :
某110kv变电站短路电流计算书
一、短路电流计算 取基准容量S j=100MV A，略去“*”， U j=115KV，I j=0.502A 富兴变：地区电网电抗X 1=S j/S dx=I j/I dx =0.502/15.94=0.031 5km线路电抗X2=X*L*(S j/Up2) =0.4*5*(100/1152)=0.015 发电机电抗X3=(Xd’’%/100)*(S j/Seb) =(24.6/100)*(100/48)=0.512 16km线路电抗X4=X*L*(S j/Up2) =0.4*16*(100/1152)=0.049 5.6km线路电抗X5=X*L*(S j/Up2) =0.4*5.6*(100/1152)=0.017 31.5MV A变压器电抗X6=X7= (Ud%/100)*(S j/Seb)=(10.5/100)*(100/31.5)=0.333 50MV A变压器电抗X=(Ud%/100)*(Sj/Seb)=0.272 X8=X3+X4+X5=0.578 X9=X1+X2=0.046 X10=(X8*X9)/(X8+X9) X11=X10+X6=0.046 地区电网支路的分布系数C1=X10/X9=0.935 发电机支路的分布系数C2=X10/X8=0.074 则X13=X11/C1=0.376/0.935=0.402 X14=X11/C2=0.376/0.074=5.08 1、求d1’点的短路电流 1.1求富兴变供给d1’点(即d1点)的短路电流 I x″=I j/(X1+X2)=0.502/(0.031+0.015)=10.913kA S x″=S j/(X1+X2)=100/(0.031+0.015) ≈2173.913MV A
短路电流计算书 烨辉（中国）科技材料有限公司110kV 变电站扩建 短路电流计算 审 核： 校 核： 编 写： 2013 年12月 一、 参考手册 西北电力设计院、东北电力设计院《电力工程设计手册》 二、 计算内容 烨辉（中国）科技材料有限公司110kV 变电站扩建最大运方下110kV 和10kV 母线短路电流：短路电流周期分量起始值I 〞、起始短路容量S 〞、短路电流冲击值i ch 、短路全电流最大有效值I ch 、稳态短路电流有效值I ∞。 三、计算公式 1、基准值： S j =100MV A; 110kV U j =115kV ；I j =0.502kA 10kV U j =10.5kV ； I j =5.50kA 2、电抗标幺值换算公式： （1）系统：X *c =d j S S '
（2）线路：X *l =Xl 2 j j U S X *l ：线路的电抗标幺值 X ：线路每公里阻抗 l ：线路长度，km （3）变压器： X *b =Se S Ud j 100% X *b ：变压器电抗标幺值 Ud%：变压器短路电压的百分比值 Se ：最大线圈的额定容量 （4）短路电流周期分量的起始有效值计算公式：I 〞=εε**"X I E j E *ε〞：电源对短路点的次暂态电势，一般可取1 X *ε：电源对短路点的等效电抗标幺值 （5）短路冲击电流及全电流最大有效标幺值的计算公式： i ch =2K ch I 〞 i ch ：短路电流冲击电流，kA K ch ：短路电流冲击系数 I ch =I 〞2)1(21-+ch K ,kA I ch ：短路全电流最大有效值，kA 对于高压供电系统K ch =1.8，则i ch =2.55 I 〞，I ch =1.52 I 〞 对于高压供电系统K ch =1.3，则i ch =1.84 I 〞，I ch =1.09 I 〞 （6）稳态短路电流有效值的计算公式：I ∞= I 〞= εε**"X I E j
4-10 某工厂变电所装有两台并列运行的S9-800（Y,yn0接线）型变压器，其电源由地区变电站通过一条8km 的10kV 架空线路供给。已知地区变电站出口断路器的断流容量为500MVA ，试用标幺制法求该厂变电所10kV 高压侧和380V 低压侧的三相短路电流k I 、sh i 、sh I 及三相短路容量k S 。 解：（1）取100=d S MVA ， 5.101=d U kV ，4.02=d U kV ，则 kA 5.5kA 5 .10310031 1=?= = d d d U S I ，kA 3.144kA 4 .0310032 2=?= = d d d U S I （2）计算各元件电抗标幺值 系统 2.0500 100 * === oc d S S S X 线路 9.25 .10100 84.02 21* =??==av d WL U S l x X 变压器 625.58 .0100 1005.4100%* =?==N d k T S S U X （3）k 1点短路： 1.39.22.0* **1=+=+=∑WL S X X X kA 77.1kA 1.35 .5* 1 11=== ∑X I I d k kA 51.4kA 77.155.255.21=?==k sh I i kA 67.2kA 77.151.151.11=?==k sh I I kA 77.11==∞k I I MV A 26.32MV A 1.3100* 1 === ∑X S S d k （4）k 2点短路： 9125.52 625.59.22.02****2 =++=++=∑T WL S X X X X
根据两相短路电流计算公式：I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2 其中∑R=R1/K b2+R b+R2；∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2 式中I d--两相短路电流，A； ∑R、∑X—短路回路内一相电阻、电抗值的总和，Ω； X X—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω； R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值，Ω； K b—矿用变压器的变压比，若一次电压为１０ＫＶ，二次电压为１２００Ｖ、６９０Ｖ时，变比依次为８．３、１４．５R b、X b—矿用变压器的电阻、电抗值 R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值 U e—变压器二次侧的额定电压，对于660V网络，U e以690V 计算；对于1140V网络，U e以1200V计算 经查表： 702高压电缆R1=0.3Ω/Km，X1=0.08Ω/Km； 502高压电缆R1=0.42Ω/Km，X1=0.08Ω/Km； 352高压电缆R1=0.6Ω/Km，X1=0.08Ω/Km； 1140V变压器R b=0.0167，X b=0.1246； 660V变压器R b=0.0056，X b=0.0415； 1140V系统下X X=0.0144； 660V系统下X X=0.0048； 702低压电缆R2=0.315Ω/Km，X2=0.078Ω/Km； 502低压电缆R2=0.448Ω/Km，X2=0.081Ω/Km；
352低压电缆R2=0.616Ω/Km，X2=0.084Ω/Km；252低压电缆R2=0.864Ω/Km，X2=0.088Ω/Km；162低压电缆R2=1.37Ω/Km，X2=0.09Ω/Km； 1、副井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.539948 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.118166 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=627.27A 2、副井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.27092 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.20162 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1776.73A 3、副井井下风机专用线最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.2 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.086 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1568A 4、主井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.09 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.06 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=3136A 5、主井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.277 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.2
1 课程设计的题目及目的 课程设计选题 如图1所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120，Uc=1∠120. （1）求系统C 的正序电抗； （2）求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件；
2设计原理 基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中型点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络 X c X T X L X T X d ” C V fa(1) G + + +
电力系统短路电流计算书 1 短路电流计算的目的 a. 电气接线方案的比较和选择。 b. 选择和校验电气设备、载流导体。 c. 继电保护的选择与整定。 d. 接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e. 大、中型电动机起动。 2 短路电流计算中常用符号含义及其用途 a. 2I －次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 b. ch I －三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳定及断路器额定断流容量。 c. ch i －三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 d. I ∞－三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e. "z S －次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f. S ∞－稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3 短路电流计算的几个基本假设前提 a. 磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原理。 b. 在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c. 各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。 d. 短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4 基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b ＝100MVA ，基准电压U b 取各级电压的平均电 压，即 U b ＝U p ＝ 1.05Ue ，基准电流b b b I S =；基准电抗 2b b b b X U U S ==。 常用基准值表（S b ＝100MVA ）
各电气元件电抗标么值计算公式 其中线路电抗值的计算中，X0为： a.6~220kV架空线取0.4 Ω/kM b.35kV三芯电缆取0.12 Ω/kM c.6～10kV三芯电缆取0.08 Ω/kM 上表中S N、S b单位为MVA，U N、U b单位为kV，I N、I b单位为kA。5长岭炼油厂短路电流计算各主要元件参数 5.1系统到长炼110kV母线的线路阻抗（标么值） a.峡山变单线路供电时： ?最大运行方式下：正序0.1052； ?最小运行方式下：正序0.2281 b.巴陵变单线路供电时： ?最大运行方式下：正序0.1491 ?最小运行方式下：正序0.2683 ＝50000kVA；X％＝14％ 5.21＃、2＃主变：S N ＝4000A；X％＝6％ 5.3200分段开关电抗器：I N
《电力系统分析》课程设计任务书 110kV降压变电所短路电流计算 原始资料 1、电气一次部分设计情况 该变电所为110/38.5/10.5kV三级电压，所内装设31.5MV A及40MV A主变各一台，2回110kV架空进线，4回35kV出线及8回10kV出线。 主接线可以考虑110kV侧采用内桥、外桥、单母分段接线，35kV可以考虑单母分段、双母线接线，10kV可以考虑单母分段、双母线接线。 2、参数部分 系统电抗标幺值" d X=0.0581，两条110kV进线为LGJ-150型，线路长度一条为16.582km，另一条为14.520km。 3、主变铭牌参数如下： #1主变：型号SFSZ8-31500/110 接线Y N/Y N0/△-11 变比110±4×2.5%/38.5±2×2.5%/10.5 短路电压（%）高-中10.47 高-低18 中-低6.33 短路损耗（Kw）高-中169.7 高-低181 中-低136.4 空载电流（%）0.46 空载损耗（kW）40.6 #1主变：型号SFSZ10-40000/110 接线Y N/Y N0/△-11 变比110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5 短路电压（%）高-中11.79 高-低21.3 中-低7.08 短路损耗（Kw）高-中74.31 高-低74.79 中-低68.30 空载电流（%）0.11 空载损耗（kW）26.71 为了方便计算，设基准容量S B =100MVA，基准电压U B =Uav 设计任务 1、设计110kV降压变电所主接线方案，用1#图纸绘制。 2、短路计算要求： 1）利用“近似法”进行标幺值计算。 2）对于110kV母线故障，考虑两条进线同时运行的情况以计算最大三相短路电流及两相短路电流。 对于35、10kV母线故障，因为不考虑两台主变长期并列运行，所以按分列运行情况进行计算，计算最大三相短路电流及两相短路电流。
变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4 因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144
短路电流计算公式
变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算发布者：admin 发布时间：2009-3-23 阅读：513次供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数
Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量 Sjz =100 MVA 基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, , , ,, KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)因为S=*U*I 所以 IJZ (KA)(2)标么值计算 容量标么值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量 S* = 200/100=2.
第5章短路电流的计算 在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。所谓短路是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。 产生短路的原因很多，主要有以下几个方面： （1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等； （2）气象条件恶劣。例如雷击造成的闪络放电或避雷动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等； （3）人为事故，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路和设备检修后未拆除接地线就加上电压等； （4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 在三相系统中短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。三相短路也叫对称短路，系统各相与运行正常时仍处与对称状态，其他类型的短路都不是对称短路。 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会很少发生，但情况较严重，应给与足够的重视。况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的研究具有重要的意义。在短路电流计算过程中，便都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。 5.1短路电流的计算目的 5.1.1短路电流的危害 在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。 5.1.2 计算短路电流的目的 计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。 为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数： I″—次暂态短路电流，用来做为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。
目录 1?前言........................................................................... ?仁1.1短路电流的危害 ............................................................... 1.. 1.2短路电流的限制措施 .......................................................... 1. 1.3短路计算的作用 .............................................................. 2.. 2.数学模型 (3) 2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3) 2.2电力系统各序网络的制订 ....................................................... 9. 2.3两相接地短路的数学分析 (10) 2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10) 3两相接地短路运行算例............................................................ 1.4 4. 结果分析....................................................................... 1.8. 5. 心得体会 (19) 6. 参考文献....................................................................... 20.