三相交流系統(tǒng)短路容量計算標準立項報告StandardforShort-CircuitCapacityCalculationinThree-PhaseACSystems:ProjectInitiationReport英文標題EnglishTitle:StandardizationofShort-CircuitCapacityCalculationinThree-PhaseACSystems:Objectives,Scope,andTechnicalContent摘要隨著電力系統(tǒng)中新能源與直流輸電比例的顯著提高，短路容量作為衡量系統(tǒng)電壓支撐能力與穩(wěn)定性的核心參數(shù)，其計算與應用的標準化需求日益凸顯。當前，國內外現(xiàn)有標準（如GB/T15544—2011《三相交流系統(tǒng)短路電流計算》和IEC60909系列標準）雖對短路電流計算有詳細規(guī)定，但未系統(tǒng)涵蓋短路容量的計算方法與選取原則，導致工程實踐中存在方法不統(tǒng)一、結果可比性差等問題。本標準旨在填補這一技術空白，規(guī)定三相交流系統(tǒng)短路容量的計算方法（包括基于短路電流和基于靈敏度的兩類方法）及其在不同應用場景下的選取規(guī)則。主要內容涵蓋初始/穩(wěn)態(tài)短路容量的分類計算、靈敏度分析的應用條件，以及短路容量在斷路器開斷能力校核、電能質量評估、短路比計算等場景中的具體使用方法。本標準的制定將提升電力系統(tǒng)規(guī)劃、設計、調度運行的規(guī)范性與準確性，為高比例新能源接入背景下的系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供技術支撐。關鍵詞：短路容量；三相交流系統(tǒng)；靈敏度分析；電能質量；短路比；標準化Keywords:Short-circuitcapacity;Three-phaseACsystem;Sensitivityanalysis;Powerquality;Short-circuitratio;Standardization正文一、立項背景與目的意義短路容量是表征電力系統(tǒng)電壓支撐能力和短路故障水平的關鍵指標，直接影響新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性、直流輸電系統(tǒng)運行特性及電能質量問題的評估精度。在“雙碳”目標推動下，風電、光伏等分布式電源大規(guī)模接入電網(wǎng)，系統(tǒng)短路容量分布呈現(xiàn)時空不均勻性，傳統(tǒng)基于短路電流的評估方法已難以全面反映系統(tǒng)動態(tài)特性?，F(xiàn)有國際標準（如IEC60909）及國家標準（如GB/T15544）主要聚焦短路電流計算，未明確短路容量的計算規(guī)則與適用條件。實踐中，工程人員常直接采用短路電流與額定電壓的乘積估算短路容量，忽略了系統(tǒng)運行電壓波動、故障暫態(tài)過程等因素的影響，導致計算結果偏差較大。例如，在評估逆變器接口型新能源機組的短路比（SCR）時，若短路容量計算不準確，可能誤判系統(tǒng)強度，引發(fā)振蕩或脫網(wǎng)事故。本標準通過規(guī)定科學統(tǒng)一的短路容量計算方法與選取原則，旨在解決以下問題：1.方法缺失問題：明確基于短路電流和基于靈敏度的兩類計算方法，覆蓋最大/最小及特定運行狀態(tài)下的短路容量需求；2.場景適配問題：針對斷路器開斷能力校核、諧波/電壓波動評估、短路比計算等不同場景，規(guī)定短路容量的選取邏輯；3.新能源接入需求：為高比例可再生能源電網(wǎng)的規(guī)劃與運行提供標準化技術依據(jù)，支撐《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》中關于系統(tǒng)強度評估的要求。二、范圍與主要技術內容本標準適用于額定電壓0.38kV及以上三相交流系統(tǒng)的短路容量計算與選取，涵蓋常規(guī)同步機組、新能源發(fā)電、直流換流站等多種電源接入場景。主要技術內容如下：（1）基于短路電流的短路容量計算方法-基本計算方法：定義短路容量為系統(tǒng)額定電壓與短路電流的乘積，明確標稱電壓取值規(guī)則及電壓系數(shù)（如\(c_{\text{max}}\)、\(c_{\text{min}}\)）的選取依據(jù)（參考IEC60909-0:2016中第3章）；-初始短路容量計算：規(guī)定對稱短路電流（\(I_k''\)）與電壓基準值的乘積計算方式，區(qū)分最大/最小運行方式下的計算條件（如發(fā)電機勵磁狀態(tài)、負荷水平）；-穩(wěn)態(tài)短路容量計算：考慮故障持續(xù)期間同步電機暫態(tài)電抗變化，給出穩(wěn)態(tài)短路電流（\(I_k\)）對應的容量計算模型，并分類定義最大、最小及給定狀態(tài)（如特定負荷切除后）的短路容量。（2）基于靈敏度的短路容量計算方法-電壓/電流靈敏度計算：采用節(jié)點阻抗矩陣或雅可比矩陣推導電壓對注入電流的靈敏度系數(shù)（\(\partialV/\partialI\)），適用于含電力電子設備的弱系統(tǒng)；-適用條件與局限性：明確該方法在系統(tǒng)接近穩(wěn)定邊界或高電力電子滲透率場景下的優(yōu)勢，同時指出其依賴于線性化假設的適用范圍。（3）短路容量的選取規(guī)則-斷路器開斷能力校核：選取最大短路容量作為設備選型依據(jù)，參考GB/T1984—2014《高壓交流斷路器》中開斷容量試驗要求；-電能質量評估：針對電壓波動與諧波分析，選取最小短路容量以反映最嚴苛工況（如GB/T12326—2008《電能質量電壓波動和閃變》）；-短路比計算：新能源并網(wǎng)點短路容量需結合初始短路容量與靈敏度法修正，確保SCR計算符合NB/T31075—2016《風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定》。主要參與單位介紹中國電力科學研究院有限公司（CEPRI）作為本標準的主導起草單位，是國家電網(wǎng)公司直屬的綜合性科研機構，長期承擔電力系統(tǒng)分析、規(guī)劃與標準化研究工作。其電力系統(tǒng)研究所具備國內領先的短路計算仿真平臺（如PSD-BPA、PSASP），曾主導編制GB/T15544—2011等多項國家標準。在本次標準制定中，CEPRI聯(lián)合清華大學、南方電網(wǎng)科學研究院等單位，通過仿真驗證與工程案例對比（如張北柔直工程短路容量評估），確保了計算方法的實用性與先進性。結論與展望本標準通過系統(tǒng)化規(guī)定短路容量的計算方法與選取原則，解決了新能源時代電力系統(tǒng)強度評估的標準化需求。未來工作將聚焦以下方向：1.與國際標準協(xié)同：推動與IEC60909系列的術語對齊和方法互認，促進國際技術交流；2.動態(tài)短路容量研究：針對暫態(tài)過程中電壓跌落與恢復特性，探索計及時間尺度的動態(tài)短路容量模型；3.數(shù)字化工具開發(fā)：結合云計算與人工智能技術，開發(fā)標準化計算工具，提升工程應用效率。本標準的實施將顯著提升電力系統(tǒng)安全運行水平，為構建新型電力系統(tǒng)提供核心技術支持。參考文獻[1