掌握短路的概念、原因和危害掌握用標幺值法計算設備電抗的方法掌握計算三相電流電流的一般方法掌握電力系統(tǒng)不對稱短路的分析方法掌握短路電流電動力效應和熱效應的計算教學要求單元六短路電流計算掌握短路的概念、原因和危害教學要求單元六短路1課題1短路的一般概念短路:相與相之間、相與地之間（大接地系統(tǒng)）的不正常連接。一、概念短路類型:兩相接地短路(k(1，1))單相接地短路(k(1))兩相短路(k(2))三相短路(k(3))不對稱短路

——對稱短路

課題1短路的一般概念短路:相與相之間、相與地之間（大接地2

(c)

(d)圖4-1短路的種類(c)3①絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良所帶來的設備缺陷發(fā)展成短路。②惡劣天氣：雷擊，架空線路由于大風、覆冰引起電桿倒塌等。③人為誤操作：如帶負荷拉刀閘，線路或設備檢修后未拆除地線就送電。④挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。二、短路的原因絕緣受損①絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良所帶來的設備缺陷發(fā)4(1)短路電流過大：設備過熱、損壞;機械應力過大，使導體變形、損壞。(2)電壓大幅度下降，電能質量差。(3)破壞系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成停電。三、短路的危害1）消除短路產生的原因；2）盡快切除故障；3）采用限制短路電流的措施，如裝設電抗器等。為減輕短路的影響：(1)短路電流過大：設備過熱、損壞;機械應力過大，使導體變5四、計算短路電流的目的短路電流計算結果選擇電氣設備（斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等）的依據(jù)；繼電保護設計和整定；分析電力系統(tǒng)的故障；比較和選擇電氣主接線，確定限制短路電流的措施。四、計算短路電流的目的短路電流計算結果6課題2電力系統(tǒng)中各元件的電抗1kV以上電網：只求G、T、L、架空線及電纜線的電抗值。各元件的R>(1/3)X時才計算。1kV以下電網：要考慮各元件的電阻、電抗值;長度在10~15米以上的連接電纜;母線、多匝電流互感器的原繞組和自動空氣開關的過電流線圈等的阻抗;開關觸頭的接觸電阻等.課題2電力系統(tǒng)中各元件的電抗1kV以上電網：只求G、T、7有名值法:用于低壓裝置計算方法標幺值法:用于高壓裝置一、標么值如，以200V電壓為基準值，則50V電壓的標幺值為0.25。

標幺值無單位。有名值法:用于低壓裝置計算方法標幺值法:用于高壓裝置一、標么81.元件的工作狀態(tài):用S、U、I、X表示。選擇基準功率Sb、基準電壓Ub，得則各電氣量對于所選基準值的標幺值分別為，

，

1.元件的工作狀態(tài):用S、U、I、X表示。選擇基準功9

上標“*”——標幺值；腳注“b”——對于任意選取的數(shù)值為基準值。式中有名值的單位：電壓--kV，電流--kA，功率--MVA，電抗為歐姆。同一個電氣量的標幺值很多2.標幺額定值:以額定參數(shù)(SN、UN、IN及XN)為基準值，則得到元件的標幺額定值----(唯一)。

，

，，

上標“*”——標幺值；腳注“b”——對于任意選取的數(shù)值為10

3.標幺值特點：1)線電壓與相電壓的標幺值相等；2)三相功率與單相功率的標幺值相等3)腳注“N”——以額定參數(shù)為基準值。一般地:G、T和L，在產品目錄中給出其標幺額定值。這些參數(shù)也用百分值表示，關系是因此：簡單、方便、可判斷計算結果的正確性。

3.標幺值特點：1)線電壓與相電壓的標幺值相等；腳注“N11二、電力系統(tǒng)中各元件的電抗1．同步G超瞬態(tài)電抗(次暫態(tài)電抗)的標幺額定值------產品目錄中查出。

1）雙繞組T：Uk%(短路電壓百分數(shù))---產品目錄中查到。則其標幺額定值為2．T二、電力系統(tǒng)中各元件的電抗1．同步G超瞬態(tài)電抗(次暫態(tài)電抗)12

2）三繞組T和自耦T：銘牌中給出各繞組間短路電壓的百分數(shù)為

，則各繞組的標幺額定值為2）三繞組T和自耦T：銘牌中給出各繞組間短路電壓的百分13其電抗的百分數(shù)為3．電抗器L

4．架空線路及電纜線路給出每公里的電抗值X0(Ω/km)，可采用61頁的平均值。其電抗的百分數(shù)為3．電抗器L4．架空線路及電纜線路14三、短路回路總電抗的確定步驟：作計算電路圖1．計算電路圖1）簡化的單線圖。2）僅畫出G、T、L、架空線路、電纜五類元件及其連接，注明參數(shù)。3）各元件統(tǒng)一編號。4）使用短路計算電壓Uc(平均額定電壓)。求回路總電抗做等值電路圖網絡化簡求短路電流課題3短路電流計算程序三、短路回路總電抗的確定步驟：作計算電路圖1．計算電路圖求回15短路電流計算課件16短路計算電壓的概念圖示，1T的二次側額定電壓U1N=121kV，2T的一次側額定電壓U2N=110kV，則線路的短路計算電壓為短路計算電壓的概念圖示，1T的二次側額定電壓U1N=1171）各級Uc為：346、230、115、63、37、15.7、13.8、10.5、6.3、3.15、0.4和0.23kV。3）電抗器L：用其實際額定電壓來計算。

如10kV的L用于6kV的電網中，計算其電抗值時要用10kV。2）同一電壓級的所有元件：UN=Uc。規(guī)定：1）各級Uc為：346、230、115、63、37、15.7182．等值電路圖僅畫出k點短路時，短路電流通過的元件。123452．等值電路圖12345193．回路總電抗的確定利用串、并聯(lián)和Y-Δ等效變換等原則，將等值電路圖化簡，求出回路總電抗（有名值或標幺值）。3．回路總電抗的確定201）用有名值法計算。必須折算

折算到Uc3級，k點短路的等值電路圖為123451）用有名值法計算。必須折算21各元件的電抗（有名值）為：12345各元件的電抗（有名值）為：123422由于各元件串聯(lián)，所以化簡：

化簡后的等值電路圖:

由于各元件串聯(lián)，所以化簡：化簡后的等值電路圖:232）用標么值法計算。先選擇基準功率Sb和基準電壓Ub。一般選Sb=100MVA或系統(tǒng)總容量，Ub選折算級的Uc。2）用標么值法計算。24各元件的電抗標幺值為12345在圖4-4中，選Sb=100MVA，Ub=Uc3，則各元件的電抗標幺值為1234525123451234526在短路計算中，可選Ub=Uc，直接用上式計算電抗標幺值。這些標幺值可以直接串、并聯(lián)，因為它們都是經過折算的，可以認為折算到任一級。12345在短路計算中，可選Ub=Uc，直接用上式計算電抗標幺27例4-1解：選Sb=100MVA,Ub=Uc作等值電路圖例4-1解：選Sb=100MVA,Ub=Uc作等值電28求元件電抗標幺值為0.390.84求元件電抗標幺值為0.390.8429求元件電抗標幺值為0.390.841.050.581.05求元件電抗標幺值為0.390.841.050.581.0530Y-△等效變換公式：

化簡電路Y-△等效變換公式：化簡電路31化簡電路化簡電路32將△形變成Y形，應用公式，得

化簡電路0.230.230.41將△形變成Y形，應用公式，得化簡電路0.230.230.433化簡電路0.230.230.410.390.84化簡電路0.230.230.410.390.8434由于兩臺G出口電勢相等，可將其合并成一個等值電源，合并后其電勢大小不變，容量為兩臺G容量之和，故回路總電抗為由于兩臺G出口電勢相等，可將其合并成一個等值電源，合并35課題4

無限大容量系統(tǒng)供電的電路內發(fā)生三相短路無限大容量電力系統(tǒng)說明：1）短路電流值偏大，但誤差不會過大。2）求得的是最大短路電流。3）估算或缺乏系統(tǒng)數(shù)據(jù)時，可以這樣假設。系統(tǒng)阻抗ZS=0。系統(tǒng)容量SS=∞；系統(tǒng)的母線電壓不變；課題4無限大容量系統(tǒng)供電的電路內發(fā)生三相短路無限大容量電力36一、短路電流變化過程假設：1）短路前空載，負荷電流=0；2）某相電勢的相位角等于時，發(fā)生短路。則該相的短路電流為

一、短路電流變化過程假設：1）短路前空載，負荷電流=0；則該371．周期分量振幅不變的正弦波

周期分量有效值的標幺值其有效值為(忽略電阻時)1．周期分量周期分量有效值的標幺值其有效值為(忽略電阻時)382．非周期分量----衰減的指數(shù)函數(shù)。電感電路的電流不能突變，所以短路后t=0時刻2．非周期分量----衰減的指數(shù)函數(shù)。39此時系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。此時的短路電流稱為穩(wěn)態(tài)短路電流，其有效值為非周期分量的時間常數(shù)非周期分量經過4后,基本衰減為零。此時系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。此時的短路電流稱為穩(wěn)態(tài)短路電流，其有效40如果短路發(fā)生時刻恰好3.沖擊短路電流：在短路后半個周期即0.01秒瞬間，總短路電流(曲線3)達到最大值。

表示

如果：短路發(fā)生時刻某相初相角為0，則短路曲線如圖所示(忽略電阻時)。

如果短路發(fā)生時刻恰好3.沖擊短路電流：在短路后半個周期即0.41最大沖擊短路電流出現(xiàn)的條件：3)注：只在該相出現(xiàn)，其它兩相不出現(xiàn)。1）短路前空載；2）在某相電勢過零點瞬間短路。---是最嚴重的短路，用于校驗設備動穩(wěn)定性。最大沖擊短路電流出現(xiàn)的條件：3)注：只在該相出現(xiàn)，其它兩相不42二、母線殘余電壓短路后，k點電壓降為零，網絡中距短路點電抗為X

的點的殘余電壓為1.有名值法：2.標幺值法：1）求線電壓時：乘以母線所在電壓級的Uc；2）求相電壓時：乘以由殘壓的標幺值換成有名值時：二、母線殘余電壓1.有名值法：43三、短路功率根據(jù)斷路能力選擇斷路器時，要計算短路功率。三相短路功率為1.有名值法：2.標幺值法：三、短路功率1.有名值法：44例4-2（66頁）WL1的電抗:解：取MVA，電纜的電抗T的電抗:例4-2（66頁）WL1的電抗:解：取MV45回路總電抗

穩(wěn)態(tài)短路電流的標幺值：流過短路點的電流：等值電路圖如下

回路總電抗穩(wěn)態(tài)短路電流的標幺值：流過短路點的電流：等46流過電纜線路的電流：母線A的殘壓通過QF的短路功率流過電纜線路的電流：母線A的殘壓通過QF的短路功率47或者：通過QF的短路功率或者：通過QF的短路功率48課題5發(fā)電機供電的電路內發(fā)生三相短路周期分量：變化情況與發(fā)電機是否裝有自動電壓調整器有關。非周期分量：衰減的指數(shù)函數(shù)一般地，短路時，系統(tǒng)母線電壓下降。此時，應將短路的電源看作等值發(fā)電機，其容量是系統(tǒng)總容量，阻抗為系統(tǒng)總阻抗。一、短路電流曲線

假設：1）短路前回路空載；2）某相電勢過零時發(fā)生三相短路。課題5發(fā)電機供電的電路內發(fā)生三相短路周期分量：變化情況與49圖4-9無自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流圖4-9無自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流50圖4-10有自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流圖4-10有自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流51二、計算電抗對周期分量有效值的影響短路電流周期分量有效值的變化，還和短路點與發(fā)電機之間的電的距離有關。電的距離可以用計算電抗來表示。

---取基準容量為時，的標幺值二、計算電抗對周期分量有效值的影響短路電流周期分量有52遠距離短路點：特點：1）發(fā)電機端電壓不變；2）Ipt不變，計算方法同無限大容量電力系統(tǒng)。

取則取則遠距離短路點：特點：取則取則53三、短路電流的計算1．超瞬態(tài)短路電流（也稱次暫態(tài)短路電流）t=0時，Ip的值。

應用歐姆定律，得

標幺值：1）對汽輪發(fā)電機：K=12）對于水輪發(fā)電機：可查表4-1。其中

K值：三、短路電流的計算1．超瞬態(tài)短路電流（也稱次暫態(tài)短路電流）t542．次暫態(tài)短路功率（也稱超瞬態(tài)短路功率）標幺值：有名值：3．沖擊短路電流、沖擊短路電流有效值2．次暫態(tài)短路功率（也稱超瞬態(tài)短路功率）標幺值：有名值：55四、運算曲線法

Ip隨時間t變化，計算復雜----使用運算曲線法。

幾點說明：2）簡單，準確，應用廣泛。

3）運算曲線只畫到4）有阻尼繞組水輪發(fā)電機用圖4-13時，須將計算電抗加0.07再查，且t≤0.1s時用虛線。1）不同類型的發(fā)電機有不同的運算曲線。運算曲線:表明三相短路過程中，相對關系，即與之間的四、運算曲線法Ip隨時間t變化，561．計算步驟(1)網絡化簡，求各電源和短路點之間的轉移電抗。

(2)求各電源的計算電抗。

1．計算步驟(1)網絡化簡，求各電源和短路點之間的轉移電抗。57

(4)求各個支路不同時刻

(3)查運算曲線，求各個支路(5)求總的短路電流。(4)求各個支路不同時刻(3)查運算曲線，求各個支路(558例4-3

解：取1)作等值電路圖并給元件編號，如右圖所示，計算元件電抗例4-3解：取1)作等值電路圖并給元件編號，如右圖所示，592)網絡化簡應用Y/Δ等效變換，化簡成圖(d)，求各支路轉移電抗2)網絡化簡應用Y/Δ等效變換，化簡成圖(d)，求各支路轉移603)求各電源的計算電抗4)查圖4-12的運算曲線，得各電源提供的短路電流標幺值

3)求各電源的計算電抗4)查圖4-12的運算曲線，得各電源61電力系統(tǒng)到短路點的計算電抗>3，按遠距離短路點求短路電流5)短路點總的次暫態(tài)短路電流為短路點總的穩(wěn)態(tài)短路電流為電力系統(tǒng)到短路點的計算電抗>3，按遠距離短路點求短路電流5)62合并原則：1）G距離k較近時：將同類型的G合并。2）G距離k較遠時：接在同一母線(非短路點)上的G合并。3）無限大容量電力系統(tǒng)：不合并。2．計算的簡化電力系統(tǒng)中有臺多發(fā)電機時，可以把幾臺發(fā)電機合并成等值發(fā)電機，以減少工作量。合并原則：2．計算的簡化63例4-4對例4-3進行簡化計算。解：電力系統(tǒng)和G1距離短路點較遠，可將它們合并成一個電源計算，網絡化簡后等值電路圖如圖4-15所示，合并后等值電源到短路點的支路電抗為求合并后等值電源的計算電抗G2的計算電抗仍不變例4-4對例4-3進行簡化計算。解：電力系統(tǒng)和G1距離短64查運算曲線，得等值電源提供的短路電流標幺值

短路點總的次暫態(tài)短路電流短路點總的穩(wěn)態(tài)短路電流與例4-3相比，兩種方法的計算結果差別不大，而例4-4的計算過程得到了簡化。查運算曲線，得等值電源提供的短路電流標幺值短路點總65課題6系統(tǒng)中各元件的序參數(shù)和序網絡

一、對稱分量法正序分量零序分量負序分量合成將一組不對稱三相系統(tǒng)的向量(電流、電壓或磁通等)分解成三組對稱三相系統(tǒng)的向量之和。課題6系統(tǒng)中各元件的序參數(shù)和序網絡一、對稱分量法正序分量66正序分量：大小相等，互差1200，正相序。負序分量：大小相等，互差1200，負相序。零序分量：大小相等，相位一致。逆時針旋轉1200引入：運算符號a，即正序分量：大小相等，互差1200，正相序。逆時針旋轉120067三相量用正、負、零序對稱分量表示正序分量零序分量負序分量合成三相量用正、負、零序對稱分量表示正序分量零序分量負序分量合成68正、負、零序對稱分量用三相量表示正序分量零序分量負序分量合成正、負、零序對稱分量用三相量表示正序分量零序分量負序分量合成69對稱分量法適用于：(1)線性參數(shù)的系統(tǒng)中。(2)三相阻抗對稱的網絡注：對稱分量是客觀存在、可實測的。應用：負序電壓保護和零序、負序電流保護等。對稱分量法適用于：注：70二、不對稱短路的序網絡圖1）各序分量有獨立性，都滿足歐姆定律、基爾霍夫定律。2）各序網絡是對稱的，用單線圖表示。

(a)(b)(c)(d)二、不對稱短路的序網絡圖1）各序分量有獨立性，都滿足歐姆定律711．正序網絡(有源網絡)元件電抗為正序電抗。G的電勢是正序電勢。系統(tǒng)三相短路時的網絡即為正序網絡。(a)1．正序網絡(有源網絡)(a)722.負序網絡(無源網絡)----與正序網相似元件的電抗為負序電抗，G負序電勢為0。(a)2.負序網絡(無源網絡)----與正序網相似(a)733.零序網絡（無源網絡）元件的電抗為零序電抗。(a)三相零序電流大小相等、方向相同，只能經過大地(或公共接地零線)流動。中性點不接地電力網(或沒有公共接地零線)---無零序電流。對于有零序電流通過，而又連在中性點的消弧線圈等，在零序網絡中消弧線圈的阻抗應乘以3。3.零序網絡（無源網絡）(a)三相零序電流大小相等、方向相74各序網絡中，各參數(shù)之間的關系：

(b)(c)(d)各序網絡中，各參數(shù)之間的關系：(b)75三、各元件的各序電抗1.正序電抗X1----三相短路時的電抗。，2．負序電抗X2（1）WL、電纜、T及L等：X2=X1；（2）旋轉電機：---從產品目錄中查

(1)G、WL、電纜：可查表或近似處理；3.零序電抗X0(2)L：X0=X1；。(3)T：取決于型式、結構和接線組別。

三、各元件的各序電抗1.正序電抗X1----三相短路時的電76零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。

(a)Y0/Y0接的T：與下一級T的接線有關(3)T：取決于型式、結構和接線組別。

零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。77零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。

(b)Y0/Y接的T：X0=XI0+Xm0(3)T：取決于型式、結構和接線組別。

零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。78(d)Y0/Y0/△接的T：(c)Y0/△接的T：X0=XI0+Xm0//XII0=XI0+XII0=X1(d)Y0/Y0/△接的T：(c)Y0/△接的T：X0=79(f)Y0/△/△接的變壓器：X0=XI0+XII0//XIII0(e)Y0/Y/△接的變壓器：X0=XI0+Xm0//XIII0=XI0+XIII0(f)Y0/△/△接的變壓器：X0=XI0+XII0//XI80例4-5如圖所示，當k點發(fā)生不對稱短路時，畫出電路的各序網絡圖。(a)圖4-19例4-5題圖(b)解：1）正序網:----同三相短路的網絡圖，元件電抗為正序電抗。例4-5如圖所示，當k點發(fā)生不對稱短路時，畫出電路的各序812）負序網：---與正序網相似，但無電源。元件電抗為負序電抗。3）零序網:從短路點向兩側畫，無源網絡。元件電抗為零序電抗。2）負序網：---與正序網相似，但無電源。元件電抗為負序電抗82四、不對稱短路的計算方法(1)求各元件的各序阻抗；(2)做k點的各序網；(3)做復合序網；(4)解出k點的電流和電壓的各序分量，求出k點的各相電流和各相電壓。(5)求出各指定支路的各相序電流和指定節(jié)點的各相序電壓。課題7不對稱短路時電流和電壓的計算

四、不對稱短路的計算方法課題7不對稱短路時電流和電壓的計算831．單相接地短路A相----特殊相；B、C兩相----非故障相。

1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：1．單相接地短路1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：843）特殊相的復合序網絡圖

從復合序網中，得出對稱分量電流

3）特殊相的復合序網絡圖從復合序網中，得出對稱分量電流85因此,A相流到故障點電流為4）短路點電壓和電流向量圖

因此,A相流到故障點電流為4）短路點電壓和電流向量圖862．兩相短路A相---特殊相、非故障相；B、C兩相---故障相。

1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：2．兩相短路1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：873）特殊相的復合序網絡圖

從復合序網中，得出

3）特殊相的復合序網絡圖從復合序網中，得出88因此，故障相B和C的短路電流得

、因此，故障相B和C的短路電流得89

短路點電壓的對稱分量可得短路點的各相電壓、短路點電壓的對904）短路點電壓和電流向量圖

4）短路點電壓和電流向量圖913．兩相接地短路A相----特殊相、非故障相；B、C兩相---故障相。

1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：3．兩相接地短路1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：923）特殊相的復合序網絡圖

從復合序網中，得出

3）特殊相的復合序網絡圖從復合序網中，得出93故障相電流的絕對值為短路點流入地中電流為零序電流的3倍。短路點電壓對稱分量為

故障相電流的絕對值為短路點流入地中電流為零序電流的3倍。短路944）短路點電壓和電流向量圖

4）短路點電壓和電流向量圖95例4-6計算圖4-19中k點發(fā)生兩相接地短路時，經過變壓器中性點接地線的超瞬態(tài)短路電流。

解：選正序電抗：負序電抗：零序電抗：例4-6計算圖4-19中k點發(fā)生兩相接地短路時，經過變壓96，所以特殊相的復合序網絡圖如右圖其中：，所以特殊相的復合序網絡圖如右圖97流到短路點的次暫態(tài)正序電流為流到短路點的次暫態(tài)零序電流為接地線中的次暫態(tài)短路電流為流到短路點的次暫態(tài)正序電流為流到短路點的次暫態(tài)零序電流為接地98五、正序等效定則三種不對稱短路電流的正序分量：不對稱短路時：短路點正序電流值，與在實際的短路點串聯(lián)一附加電抗后，發(fā)生三相短路時的電流值相等，------正序等效定則。五、正序等效定則三種不對稱短路電流的正序分量：不對稱短路時：99計算三相短路電流的方法，可以用于計算系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路時的正序電流。各種不對稱短路時，短路點故障相電流與正序電流值之間的關系，可以表示為計算三相短路電流的方法，可以用于計算系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短100短路類型k(n)三相短路k(3)01兩相短路接地k(1,1)兩相短路k(2)X2Σ單相接地短路k(1)X2Σ+X0Σ3表4-2各種不對稱短路時的與的值三相短路k(3)01單相接地短路k(1)X2Σ+X0Σ3表101六、各種短路時短路電流的比值(1)某一點發(fā)生兩相短路時與發(fā)生三相短路時的超瞬態(tài)短路電流之比

實用計算中，一般取，因此很重要六、各種短路時短路電流的比值(1)某一點發(fā)生兩相短路時與發(fā)102(2)單相短路和三相短路時短路電流的比值，得(3)兩相接地短路電流，也可能超過三相短路電流，但最大不超過倍。(2)單相短路和三相短路時短路電流的比值，得(3)兩相接地短103課題8短路電流的電動力效應和熱效應一、短路電流的電動力效應1．短路電流的電動力計算短路電流所產生的效應可分為電動力效應和熱效應。計算電動力效應和熱效應是選擇和校驗電氣設備及載流導體的依據(jù)。方向：電流同向時相吸引；反向時相排斥。

課題8短路電流的電動力效應和熱效應一、短路電流的電動力效1041）電路中發(fā)生兩相短路，則兩相沖擊短路電流產生的電動力(排斥力)為2）三相短路時，假定三相導體平行布置在同一平面上，由于短路沖擊電流只在一相中發(fā)生，中間B相將受到最大作用力，其值為1）電路中發(fā)生兩相短路，則兩相沖擊短路電流產生的電動力(排斥1052．短路動穩(wěn)定度的校驗原則所謂電器的動穩(wěn)定度是足夠的，是指在最大短路電動力作用下，電器的機械強度仍有裕度。由于三相短路時的沖擊短路電流最大，短路電動力也最大，因此校驗設備動穩(wěn)定性時用三相短路電流。(1)對一般電器，要求：

(2)對絕緣子，要求：

2．短路動穩(wěn)定度的校驗原則由于三相短路時的沖擊短路電流最大，106(3)對母線等硬導體，要求：

最大應力按下式計算

式中M為母線所受的彎曲力矩，且當母線水平放置時，當母線垂直放置時，，W為母線的抗彎截面系數(shù)，(3)對母線等硬導體，要求：最大應力按下式計算式中M為母線107二、短路電流的熱效應1．導體的溫度變化電器和導體的熱穩(wěn)定度合格，是指在短路時間內，設備和導體的最高溫度，不應超過其短時發(fā)熱的最高允許溫度。圖示為設備流過負荷電流和短路電流時的變化曲線。二、短路電流的熱效應圖示為設備流過負荷電流和短路電流時的變化1082．短路電流發(fā)熱的計算設短路時間=tk，則短路電流向單位體積材料提供的熱量=短路時導體加熱系數(shù)Kk減去負荷時導體加熱系數(shù)KL:升高到短路后，短路電流Ikt產生的熱量Qk全部被設備吸收，并使自身溫度由2．短路電流發(fā)熱的計算設短路時間=tk，升高到短路后，109求設備短路最高發(fā)熱溫度的步驟：由設備中由Kk查到查表得到KL，由正常負荷時的溫度由式(4-67)計算出，再從圖4-31其中：式中tima——短路發(fā)熱假想時間，秒。

求設備短路最高發(fā)熱溫度的步驟：由設備中由Kk查到查表得到K110(1)周期分量假想時間t1：(2)非周期分量假想時間t2：：t2=0；

:由圖4-32中的曲線決定。

(1)周期分量假想時間t1：(2)非周期分1113．短路熱穩(wěn)定度的校驗原則短路時最高允許溫度(1)短路電流發(fā)熱的最高溫度，必須小于設備(2)對于電纜和母線：

(3)對于一般電器：

3．短路熱穩(wěn)定度的校驗原則短路時最高允許溫度(1)短路電流發(fā)112因為秒，所以忽略非周期假想時間。所以斷路器能滿足熱穩(wěn)定的要求。QF斷路時間為0.2秒，試檢驗QF的熱穩(wěn)定度。例4-7SN10-10/600戶內斷路器的4秒鐘熱穩(wěn)定電流為17.3kA，實際流過斷路器的最大短路電流保護動作時間為2秒，解：短路時間查曲線4-32，得秒，因為因為秒，所以忽略非周期假想時間。所以斷路器能滿足熱穩(wěn)定的要求113掌握短路的概念、原因和危害掌握用標幺值法計算設備電抗的方法掌握計算三相電流電流的一般方法掌握電力系統(tǒng)不對稱短路的分析方法掌握短路電流電動力效應和熱效應的計算教學要求單元六短路電流計算掌握短路的概念、原因和危害教學要求單元六短路114課題1短路的一般概念短路:相與相之間、相與地之間（大接地系統(tǒng)）的不正常連接。一、概念短路類型:兩相接地短路(k(1，1))單相接地短路(k(1))兩相短路(k(2))三相短路(k(3))不對稱短路

——對稱短路

課題1短路的一般概念短路:相與相之間、相與地之間（大接地115

(c)

(d)圖4-1短路的種類(c)116①絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良所帶來的設備缺陷發(fā)展成短路。②惡劣天氣：雷擊，架空線路由于大風、覆冰引起電桿倒塌等。③人為誤操作：如帶負荷拉刀閘，線路或設備檢修后未拆除地線就送電。④挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。二、短路的原因絕緣受損①絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良所帶來的設備缺陷發(fā)117(1)短路電流過大：設備過熱、損壞;機械應力過大，使導體變形、損壞。(2)電壓大幅度下降，電能質量差。(3)破壞系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成停電。三、短路的危害1）消除短路產生的原因；2）盡快切除故障；3）采用限制短路電流的措施，如裝設電抗器等。為減輕短路的影響：(1)短路電流過大：設備過熱、損壞;機械應力過大，使導體變118四、計算短路電流的目的短路電流計算結果選擇電氣設備（斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等）的依據(jù)；繼電保護設計和整定；分析電力系統(tǒng)的故障；比較和選擇電氣主接線，確定限制短路電流的措施。四、計算短路電流的目的短路電流計算結果119課題2電力系統(tǒng)中各元件的電抗1kV以上電網：只求G、T、L、架空線及電纜線的電抗值。各元件的R>(1/3)X時才計算。1kV以下電網：要考慮各元件的電阻、電抗值;長度在10~15米以上的連接電纜;母線、多匝電流互感器的原繞組和自動空氣開關的過電流線圈等的阻抗;開關觸頭的接觸電阻等.課題2電力系統(tǒng)中各元件的電抗1kV以上電網：只求G、T、120有名值法:用于低壓裝置計算方法標幺值法:用于高壓裝置一、標么值如，以200V電壓為基準值，則50V電壓的標幺值為0.25。

標幺值無單位。有名值法:用于低壓裝置計算方法標幺值法:用于高壓裝置一、標么1211.元件的工作狀態(tài):用S、U、I、X表示。選擇基準功率Sb、基準電壓Ub，得則各電氣量對于所選基準值的標幺值分別為，

，

1.元件的工作狀態(tài):用S、U、I、X表示。選擇基準功122

上標“*”——標幺值；腳注“b”——對于任意選取的數(shù)值為基準值。式中有名值的單位：電壓--kV，電流--kA，功率--MVA，電抗為歐姆。同一個電氣量的標幺值很多2.標幺額定值:以額定參數(shù)(SN、UN、IN及XN)為基準值，則得到元件的標幺額定值----(唯一)。

，

，，

上標“*”——標幺值；腳注“b”——對于任意選取的數(shù)值為123

3.標幺值特點：1)線電壓與相電壓的標幺值相等；2)三相功率與單相功率的標幺值相等3)腳注“N”——以額定參數(shù)為基準值。一般地:G、T和L，在產品目錄中給出其標幺額定值。這些參數(shù)也用百分值表示，關系是因此：簡單、方便、可判斷計算結果的正確性。

3.標幺值特點：1)線電壓與相電壓的標幺值相等；腳注“N124二、電力系統(tǒng)中各元件的電抗1．同步G超瞬態(tài)電抗(次暫態(tài)電抗)的標幺額定值------產品目錄中查出。

1）雙繞組T：Uk%(短路電壓百分數(shù))---產品目錄中查到。則其標幺額定值為2．T二、電力系統(tǒng)中各元件的電抗1．同步G超瞬態(tài)電抗(次暫態(tài)電抗)125

2）三繞組T和自耦T：銘牌中給出各繞組間短路電壓的百分數(shù)為

，則各繞組的標幺額定值為2）三繞組T和自耦T：銘牌中給出各繞組間短路電壓的百分126其電抗的百分數(shù)為3．電抗器L

4．架空線路及電纜線路給出每公里的電抗值X0(Ω/km)，可采用61頁的平均值。其電抗的百分數(shù)為3．電抗器L4．架空線路及電纜線路127三、短路回路總電抗的確定步驟：作計算電路圖1．計算電路圖1）簡化的單線圖。2）僅畫出G、T、L、架空線路、電纜五類元件及其連接，注明參數(shù)。3）各元件統(tǒng)一編號。4）使用短路計算電壓Uc(平均額定電壓)。求回路總電抗做等值電路圖網絡化簡求短路電流課題3短路電流計算程序三、短路回路總電抗的確定步驟：作計算電路圖1．計算電路圖求回128短路電流計算課件129短路計算電壓的概念圖示，1T的二次側額定電壓U1N=121kV，2T的一次側額定電壓U2N=110kV，則線路的短路計算電壓為短路計算電壓的概念圖示，1T的二次側額定電壓U1N=11301）各級Uc為：346、230、115、63、37、15.7、13.8、10.5、6.3、3.15、0.4和0.23kV。3）電抗器L：用其實際額定電壓來計算。

如10kV的L用于6kV的電網中，計算其電抗值時要用10kV。2）同一電壓級的所有元件：UN=Uc。規(guī)定：1）各級Uc為：346、230、115、63、37、15.71312．等值電路圖僅畫出k點短路時，短路電流通過的元件。123452．等值電路圖123451323．回路總電抗的確定利用串、并聯(lián)和Y-Δ等效變換等原則，將等值電路圖化簡，求出回路總電抗（有名值或標幺值）。3．回路總電抗的確定1331）用有名值法計算。必須折算

折算到Uc3級，k點短路的等值電路圖為123451）用有名值法計算。必須折算134各元件的電抗（有名值）為：12345各元件的電抗（有名值）為：1234135由于各元件串聯(lián)，所以化簡：

化簡后的等值電路圖:

由于各元件串聯(lián)，所以化簡：化簡后的等值電路圖:1362）用標么值法計算。先選擇基準功率Sb和基準電壓Ub。一般選Sb=100MVA或系統(tǒng)總容量，Ub選折算級的Uc。2）用標么值法計算。137各元件的電抗標幺值為12345在圖4-4中，選Sb=100MVA，Ub=Uc3，則各元件的電抗標幺值為123451381234512345139在短路計算中，可選Ub=Uc，直接用上式計算電抗標幺值。這些標幺值可以直接串、并聯(lián)，因為它們都是經過折算的，可以認為折算到任一級。12345在短路計算中，可選Ub=Uc，直接用上式計算電抗標幺140例4-1解：選Sb=100MVA,Ub=Uc作等值電路圖例4-1解：選Sb=100MVA,Ub=Uc作等值電141求元件電抗標幺值為0.390.84求元件電抗標幺值為0.390.84142求元件電抗標幺值為0.390.841.050.581.05求元件電抗標幺值為0.390.841.050.581.05143Y-△等效變換公式：

化簡電路Y-△等效變換公式：化簡電路144化簡電路化簡電路145將△形變成Y形，應用公式，得

化簡電路0.230.230.41將△形變成Y形，應用公式，得化簡電路0.230.230.4146化簡電路0.230.230.410.390.84化簡電路0.230.230.410.390.84147由于兩臺G出口電勢相等，可將其合并成一個等值電源，合并后其電勢大小不變，容量為兩臺G容量之和，故回路總電抗為由于兩臺G出口電勢相等，可將其合并成一個等值電源，合并148課題4

無限大容量系統(tǒng)供電的電路內發(fā)生三相短路無限大容量電力系統(tǒng)說明：1）短路電流值偏大，但誤差不會過大。2）求得的是最大短路電流。3）估算或缺乏系統(tǒng)數(shù)據(jù)時，可以這樣假設。系統(tǒng)阻抗ZS=0。系統(tǒng)容量SS=∞；系統(tǒng)的母線電壓不變；課題4無限大容量系統(tǒng)供電的電路內發(fā)生三相短路無限大容量電力149一、短路電流變化過程假設：1）短路前空載，負荷電流=0；2）某相電勢的相位角等于時，發(fā)生短路。則該相的短路電流為

一、短路電流變化過程假設：1）短路前空載，負荷電流=0；則該1501．周期分量振幅不變的正弦波

周期分量有效值的標幺值其有效值為(忽略電阻時)1．周期分量周期分量有效值的標幺值其有效值為(忽略電阻時)1512．非周期分量----衰減的指數(shù)函數(shù)。電感電路的電流不能突變，所以短路后t=0時刻2．非周期分量----衰減的指數(shù)函數(shù)。152此時系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。此時的短路電流稱為穩(wěn)態(tài)短路電流，其有效值為非周期分量的時間常數(shù)非周期分量經過4后,基本衰減為零。此時系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。此時的短路電流稱為穩(wěn)態(tài)短路電流，其有效153如果短路發(fā)生時刻恰好3.沖擊短路電流：在短路后半個周期即0.01秒瞬間，總短路電流(曲線3)達到最大值。

表示

如果：短路發(fā)生時刻某相初相角為0，則短路曲線如圖所示(忽略電阻時)。

如果短路發(fā)生時刻恰好3.沖擊短路電流：在短路后半個周期即0.154最大沖擊短路電流出現(xiàn)的條件：3)注：只在該相出現(xiàn)，其它兩相不出現(xiàn)。1）短路前空載；2）在某相電勢過零點瞬間短路。---是最嚴重的短路，用于校驗設備動穩(wěn)定性。最大沖擊短路電流出現(xiàn)的條件：3)注：只在該相出現(xiàn)，其它兩相不155二、母線殘余電壓短路后，k點電壓降為零，網絡中距短路點電抗為X

的點的殘余電壓為1.有名值法：2.標幺值法：1）求線電壓時：乘以母線所在電壓級的Uc；2）求相電壓時：乘以由殘壓的標幺值換成有名值時：二、母線殘余電壓1.有名值法：156三、短路功率根據(jù)斷路能力選擇斷路器時，要計算短路功率。三相短路功率為1.有名值法：2.標幺值法：三、短路功率1.有名值法：157例4-2（66頁）WL1的電抗:解：取MVA，電纜的電抗T的電抗:例4-2（66頁）WL1的電抗:解：取MV158回路總電抗

穩(wěn)態(tài)短路電流的標幺值：流過短路點的電流：等值電路圖如下

回路總電抗穩(wěn)態(tài)短路電流的標幺值：流過短路點的電流：等159流過電纜線路的電流：母線A的殘壓通過QF的短路功率流過電纜線路的電流：母線A的殘壓通過QF的短路功率160或者：通過QF的短路功率或者：通過QF的短路功率161課題5發(fā)電機供電的電路內發(fā)生三相短路周期分量：變化情況與發(fā)電機是否裝有自動電壓調整器有關。非周期分量：衰減的指數(shù)函數(shù)一般地，短路時，系統(tǒng)母線電壓下降。此時，應將短路的電源看作等值發(fā)電機，其容量是系統(tǒng)總容量，阻抗為系統(tǒng)總阻抗。一、短路電流曲線

假設：1）短路前回路空載；2）某相電勢過零時發(fā)生三相短路。課題5發(fā)電機供電的電路內發(fā)生三相短路周期分量：變化情況與162圖4-9無自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流圖4-9無自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流163圖4-10有自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流圖4-10有自動電壓調整器的發(fā)電機供電電路內三相短路電流164二、計算電抗對周期分量有效值的影響短路電流周期分量有效值的變化，還和短路點與發(fā)電機之間的電的距離有關。電的距離可以用計算電抗來表示。

---取基準容量為時，的標幺值二、計算電抗對周期分量有效值的影響短路電流周期分量有165遠距離短路點：特點：1）發(fā)電機端電壓不變；2）Ipt不變，計算方法同無限大容量電力系統(tǒng)。

取則取則遠距離短路點：特點：取則取則166三、短路電流的計算1．超瞬態(tài)短路電流（也稱次暫態(tài)短路電流）t=0時，Ip的值。

應用歐姆定律，得

標幺值：1）對汽輪發(fā)電機：K=12）對于水輪發(fā)電機：可查表4-1。其中

K值：三、短路電流的計算1．超瞬態(tài)短路電流（也稱次暫態(tài)短路電流）t1672．次暫態(tài)短路功率（也稱超瞬態(tài)短路功率）標幺值：有名值：3．沖擊短路電流、沖擊短路電流有效值2．次暫態(tài)短路功率（也稱超瞬態(tài)短路功率）標幺值：有名值：168四、運算曲線法

Ip隨時間t變化，計算復雜----使用運算曲線法。

幾點說明：2）簡單，準確，應用廣泛。

3）運算曲線只畫到4）有阻尼繞組水輪發(fā)電機用圖4-13時，須將計算電抗加0.07再查，且t≤0.1s時用虛線。1）不同類型的發(fā)電機有不同的運算曲線。運算曲線:表明三相短路過程中，相對關系，即與之間的四、運算曲線法Ip隨時間t變化，1691．計算步驟(1)網絡化簡，求各電源和短路點之間的轉移電抗。

(2)求各電源的計算電抗。

1．計算步驟(1)網絡化簡，求各電源和短路點之間的轉移電抗。170

(4)求各個支路不同時刻

(3)查運算曲線，求各個支路(5)求總的短路電流。(4)求各個支路不同時刻(3)查運算曲線，求各個支路(5171例4-3

解：取1)作等值電路圖并給元件編號，如右圖所示，計算元件電抗例4-3解：取1)作等值電路圖并給元件編號，如右圖所示，1722)網絡化簡應用Y/Δ等效變換，化簡成圖(d)，求各支路轉移電抗2)網絡化簡應用Y/Δ等效變換，化簡成圖(d)，求各支路轉移1733)求各電源的計算電抗4)查圖4-12的運算曲線，得各電源提供的短路電流標幺值

3)求各電源的計算電抗4)查圖4-12的運算曲線，得各電源174電力系統(tǒng)到短路點的計算電抗>3，按遠距離短路點求短路電流5)短路點總的次暫態(tài)短路電流為短路點總的穩(wěn)態(tài)短路電流為電力系統(tǒng)到短路點的計算電抗>3，按遠距離短路點求短路電流5)175合并原則：1）G距離k較近時：將同類型的G合并。2）G距離k較遠時：接在同一母線(非短路點)上的G合并。3）無限大容量電力系統(tǒng)：不合并。2．計算的簡化電力系統(tǒng)中有臺多發(fā)電機時，可以把幾臺發(fā)電機合并成等值發(fā)電機，以減少工作量。合并原則：2．計算的簡化176例4-4對例4-3進行簡化計算。解：電力系統(tǒng)和G1距離短路點較遠，可將它們合并成一個電源計算，網絡化簡后等值電路圖如圖4-15所示，合并后等值電源到短路點的支路電抗為求合并后等值電源的計算電抗G2的計算電抗仍不變例4-4對例4-3進行簡化計算。解：電力系統(tǒng)和G1距離短177查運算曲線，得等值電源提供的短路電流標幺值

短路點總的次暫態(tài)短路電流短路點總的穩(wěn)態(tài)短路電流與例4-3相比，兩種方法的計算結果差別不大，而例4-4的計算過程得到了簡化。查運算曲線，得等值電源提供的短路電流標幺值短路點總178課題6系統(tǒng)中各元件的序參數(shù)和序網絡

一、對稱分量法正序分量零序分量負序分量合成將一組不對稱三相系統(tǒng)的向量(電流、電壓或磁通等)分解成三組對稱三相系統(tǒng)的向量之和。課題6系統(tǒng)中各元件的序參數(shù)和序網絡一、對稱分量法正序分量179正序分量：大小相等，互差1200，正相序。負序分量：大小相等，互差1200，負相序。零序分量：大小相等，相位一致。逆時針旋轉1200引入：運算符號a，即正序分量：大小相等，互差1200，正相序。逆時針旋轉1200180三相量用正、負、零序對稱分量表示正序分量零序分量負序分量合成三相量用正、負、零序對稱分量表示正序分量零序分量負序分量合成181正、負、零序對稱分量用三相量表示正序分量零序分量負序分量合成正、負、零序對稱分量用三相量表示正序分量零序分量負序分量合成182對稱分量法適用于：(1)線性參數(shù)的系統(tǒng)中。(2)三相阻抗對稱的網絡注：對稱分量是客觀存在、可實測的。應用：負序電壓保護和零序、負序電流保護等。對稱分量法適用于：注：183二、不對稱短路的序網絡圖1）各序分量有獨立性，都滿足歐姆定律、基爾霍夫定律。2）各序網絡是對稱的，用單線圖表示。

(a)(b)(c)(d)二、不對稱短路的序網絡圖1）各序分量有獨立性，都滿足歐姆定律1841．正序網絡(有源網絡)元件電抗為正序電抗。G的電勢是正序電勢。系統(tǒng)三相短路時的網絡即為正序網絡。(a)1．正序網絡(有源網絡)(a)1852.負序網絡(無源網絡)----與正序網相似元件的電抗為負序電抗，G負序電勢為0。(a)2.負序網絡(無源網絡)----與正序網相似(a)1863.零序網絡（無源網絡）元件的電抗為零序電抗。(a)三相零序電流大小相等、方向相同，只能經過大地(或公共接地零線)流動。中性點不接地電力網(或沒有公共接地零線)---無零序電流。對于有零序電流通過，而又連在中性點的消弧線圈等，在零序網絡中消弧線圈的阻抗應乘以3。3.零序網絡（無源網絡）(a)三相零序電流大小相等、方向相187各序網絡中，各參數(shù)之間的關系：

(b)(c)(d)各序網絡中，各參數(shù)之間的關系：(b)188三、各元件的各序電抗1.正序電抗X1----三相短路時的電抗。，2．負序電抗X2（1）WL、電纜、T及L等：X2=X1；（2）旋轉電機：---從產品目錄中查

(1)G、WL、電纜：可查表或近似處理；3.零序電抗X0(2)L：X0=X1；。(3)T：取決于型式、結構和接線組別。

三、各元件的各序電抗1.正序電抗X1----三相短路時的電189零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。

(a)Y0/Y0接的T：與下一級T的接線有關(3)T：取決于型式、結構和接線組別。

零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。190零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。

(b)Y0/Y接的T：X0=XI0+Xm0(3)T：取決于型式、結構和接線組別。

零序電流不能通過中性點不接地或沒有中性線的Y接的T。191(d)Y0/Y0/△接的T：(c)Y0/△接的T：X0=XI0+Xm0//XII0=XI0+XII0=X1(d)Y0/Y0/△接的T：(c)Y0/△接的T：X0=192(f)Y0/△/△接的變壓器：X0=XI0+XII0//XIII0(e)Y0/Y/△接的變壓器：X0=XI0+Xm0//XIII0=XI0+XIII0(f)Y0/△/△接的變壓器：X0=XI0+XII0//XI193例4-5如圖所示，當k點發(fā)生不對稱短路時，畫出電路的各序網絡圖。(a)圖4-19例4-5題圖(b)解：1）正序網:----同三相短路的網絡圖，元件電抗為正序電抗。例4-5如圖所示，當k點發(fā)生不對稱短路時，畫出電路的各序1942）負序網：---與正序網相似，但無電源。元件電抗為負序電抗。3）零序網:從短路點向兩側畫，無源網絡。元件電抗為零序電抗。2）負序網：---與正序網相似，但無電源。元件電抗為負序電抗195四、不對稱短路的計算方法(1)求各元件的各序阻抗；(2)做k點的各序網；(3)做復合序網；(4)解出k點的電流和電壓的各序分量，求出k點的各相電流和各相電壓。(5)求出各指定支路的各相序電流和指定節(jié)點的各相序電壓。課題7不對稱短路時電流和電壓的計算

四、不對稱短路的計算方法課題7不對稱短路時電流和電壓的計算1961．單相接地短路A相----特殊相；B、C兩相----非故障相。

1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：1．單相接地短路1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：1973）特殊相的復合序網絡圖

從復合序網中，得出對稱分量電流

3）特殊相的復合序網絡圖從復合序網中，得出對稱分量電流198因此,A相流到故障點電流為4）短路點電壓和電流向量圖

因此,A相流到故障點電流為4）短路點電壓和電流向量圖1992．兩相短路A相---特殊相、非故障相；B、C兩相---故障相。

1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：2．兩相短路1）根據(jù)故障條件得2）邊界條件：2003）特殊相的復合序網絡圖

從復合序網中，得出

3）特殊相的復合序網絡圖從復合序網中，得出201因此，故障相B和C的短路電流得

、因此，故障相B和C的短路電流得202

短路點電壓的對稱分量可得短路點的各相電壓、短路點電壓的對2034）短路點電壓和電流向量圖