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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：
(3)(2)⑴ 基本形式: k—三相短路；k—两相短路；
k(1)—单相接地短路；k(1,1)—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
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及周围设备. （4） 电压大幅下降，对用户影响很大. （5） 如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可
能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。这是短路故障的最严重后果。 （6） 不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。 二、计算短路电流的目的及有关化简
The purpose and some simplification of short circuit Calculation 1、短路计算的目的
a、选择电气设备的依据； b、继电保护的设计和整定； c、电气主接线方案的确定；
d、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响； 2、短路计算的简化假设 a、不考虑发电机间的摇摆现象，认为所有发电机电势的相位都相同；
b、不考虑磁路饱和，认为短路回路各元件的电抗为常数；
''''X和Edqc、不考虑发电机转子的不对称性，用来代表。认为If<<
Id,即认为短路前发电机是空载的；
d、不考虑线路对地电容、变压器的励磁支路和高压电网中的电阻，
认为等值电路中只有各元件的电抗。
§7-2 标么值计算方法与短路电流计算步骤
Per-unit system and the process of short-circuit current calculation 一、 标么制的概念 conception of per-unit system
1、标么制 per-unit system：将电压、电流、功率、阻抗等物理量不
用其有名值表示，而用标么值表示。
2、标么值：per-unit value
标么值?实际有名值（任意单位）基准值(与有名值同单位）
例如:某发电机的端电压用有名值表示为UG?10.5kV,如果用标么值表示,就必须先选定基准值.若选基准值UB?10.5kV,则
UG??UG10.5??1UB10.5;
/.
若取基准值UB?10kV,则UG??1.05;
若取基准值UB?1kV,则UG??10.5.
可见:标么值是一个没有量纲的数值,对于同一个有名值,基准值选得
不同,其标么值也就不同.
因此:说明一个量的标么值时，必须同时说明它的基准值；否则，标
么值的意义不明确！
3、采用标么制的优点： the advantage of per-unit system
（1） 易于比较电力系统中各元件的特性和参数； （2） 易于判断电气设备的特征和参数的优劣； （3） 可以使计算量大大简化。
二、 基准值的选取 the selection of reference value 1、 各量的基准值之间应服从：
功率方程：S?3UI 欧姆定律：U?3IZ 通常选定 SB,UB
U2IB?ZB?B?XBSB3UB，则：
SB2、 三相对称系统中，不管是Y接线还是?接线，任何一点的线电
压（或线电流）的标么值与该点的相电压（或相电流）的标么值相等，且三相总功率的标么值与每相的功率标么值相等。故：采用标么制时，对称三相电路完全可以用单相电路计算。 3、 说明：通常取SB?100MVA,UB?Uav（Uav?1.05UN） 三、不同基准值的标么值之间的换算
conversion among per-unit values based on different reference values
1、 原则：换算前后的物理量的有名值保持不变。 步骤：（1）将以原有基准值计算出的标么值还原成有名值
（2）计算新基准值下的标么值
2、 发电机、变压器 已知：SN,UN以及X?N 求：SB,UB下的X?B 则： 有名值：
标么值：
X?BX?X?N?XN?X?N2UN?SN
2UNSX??X?N??B2XBSNUB
/.
3、 电抗器 有名值：
X?X?N?XN?X?N?X?B?X?X?NXBUN3IN US?N?B23INUB
标么值：
四、有变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标么值的计算
Per-unit value calculation in a network which has different voltage class connected by transformers.
1、 先取某一电压级为基本电压级，并取基本电压级的基准电压
UB，将其他电压级下的电抗有名值归算到基本电压级下：
X(n)?(K1?K2?????)2?X 其中：
K?U?(基准侧）U（待归算侧）?
则： 归算到基本电压级的某个线段的电抗标么值应为：
X(n)*BSBX(n)X?(K1?K2??????)22???(K?K?????)?X?122XBU2UBBSB
2、 有变压器联系的网络标么值计算的简化
''X''d?B?Xd?N?条件：UB?Uav，用Uav计算变比，并用Uav代替元件的UN
SB''XSN d则： 发电机电抗的标么值
U%SXXT?B?T?K?BXB100SN 变压器Uk%的标么值
SXWL?B?XWL?B2UB 线路中电抗的标么值
电抗器Xr%的标么值
Xr?B?Xr%UNSB??21003INUB
其中对线路、电抗器的计算中，UB为元件所在电压等级的平均额定
电压
证明：
取短路点所在电压等级为基本电压级，并取UB?U
/.
U2SX1*B?(K1?K2?K3)?X1*(N)?N?B2SUNB 则：
2U2avU3avU4av2U1S?(??)?X1*(N)?av?2BSNU4av U1avU2avU3avS?X1*(N)?BSN
2
X2*BX3*B
则：归算到任一电压级下的电抗标么值相等。
五、短路电流计算步骤process of short-circuit current calculation 1．确定计算条件，画计算电路图
1）计算条件：系统运行方式，短路地点、短路类型和短路后采取的措施。
2）运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以
及它们之间的连接情况。
根据计算目的确定系统运行方式，画相应的计算电路图。 选电气设备：选择正常运行方式画计算图；
短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。 继电保护整定：比较不同运行方式，取最严重的。 2．画等值电路，计算参数；
分别画各段路点对应的等值电路。
U3avU4av2U2SBSBUK%SB2???(?)?X2*(N)??2?X2*(N)?100SN U2avU3avSNU4SNUUSS?(3av?4av)2?X3?2B?X3?2BU2avU3avU4avU2av
电力系统短路电流计算及其标幺值算法
