短路电流计算课件.ppt

1、 掌握短路的概念、原因和危害掌握短路的概念、原因和危害 掌握用标幺值法计算设备电抗的方法掌握用标幺值法计算设备电抗的方法 掌握计算三相电流电流的一般方法掌握计算三相电流电流的一般方法 掌握电力系统不对称短路的分析方法掌握电力系统不对称短路的分析方法 掌握短路电流电动力效应和热效应的计算掌握短路电流电动力效应和热效应的计算单元六单元六 短路电流计算短路电流计算 短路短路: :相与相之间、相与地之间（大接地系统）的相与相之间、相与地之间（大接地系统）的不正常连接。不正常连接。一、概念一、概念 短路短路 类型类型: :两相接地短路两相接地短路(k(1，1)单相接地短路单相接地短路(k(1)两相短路两

2、相短路(k(2)三相短路三相短路(k(3) 不对称短路不对称短路 对称短路对称短路 CB(3)kAACB(2)kCAB(1)kBkC(1,1)A(c) (d)图4-1 短路的种类绝缘材料的绝缘材料的自然老化自然老化，设计、安装及维护不良所带，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。来的设备缺陷发展成短路。恶劣天气恶劣天气：雷击，架空线路由于大风、覆冰引起电：雷击，架空线路由于大风、覆冰引起电杆倒塌等。杆倒塌等。人为人为误操作误操作：如带负荷拉刀闸，线路或设备检修后：如带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就送电。未拆除地线就送电。挖沟挖沟损伤电缆损伤电缆，鸟兽鸟兽跨接在裸露的载流部分

3、等。跨接在裸露的载流部分等。二、短路的原因绝缘受损绝缘受损(1)(1)短路电流过大短路电流过大：设备过热、损坏：设备过热、损坏; ; 机械应力过大，机械应力过大，使导体变形、损坏。使导体变形、损坏。(2)(2)电压大幅度下降电压大幅度下降，电能质量差。，电能质量差。(3) (3) 破坏系统运行的稳定性破坏系统运行的稳定性，造成停电。，造成停电。三、短路的危害三、短路的危害1）消除短路产生的原因；）消除短路产生的原因；2）尽快切除故障；）尽快切除故障；3）采用限制短路电流的措施，如装设电抗器等。）采用限制短路电流的措施，如装设电抗器等。为减轻短路的影响：为减轻短路的影响：四、计算短路电流的目的四

4、、计算短路电流的目的短路电流计算结果短路电流计算结果选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；电缆等）的依据；继电保护设计和整定；继电保护设计和整定；分析电力系统的故障；分析电力系统的故障； 比较和选择电气主接线，确定限制短路电流的措比较和选择电气主接线，确定限制短路电流的措施。施。1kV以上电网：以上电网：只求只求G、T、L、架空线及电缆线的、架空线及电缆线的电抗值。各元件的电抗值。各元件的R(1/3)X时才计算。时才计算。1kV以下电网：以下电网：要考虑各元件的电阻、电抗值要考虑各元件的电阻、电抗值;长度在长度在1015米以上的连接

5、电缆米以上的连接电缆;母线、多匝电流互感器的原绕组和自动空气开关的母线、多匝电流互感器的原绕组和自动空气开关的过电流线圈等的阻抗过电流线圈等的阻抗;开关触头的接触电阻等开关触头的接触电阻等.有名值法有名值法:用于低压装置用于低压装置计算方法计算方法标幺值法标幺值法:用于高压装置用于高压装置一、标么值一、标么值如，如，以以200V电压为基准值，则电压为基准值，则50V电压的标幺值电压的标幺值为为0.25。标幺值标幺值无单位无单位。基准值基准值实际值实际值标么值标么值 1.1.元件的元件的工作状态工作状态: :用用S、U、I、X表示。表示。 选择选择基准功率基准功率S Sb b、基准电压基准电压U

6、 Ub b，得，得bbbU3SI b2bbSUX 则各电气量对于所选基准值的标幺值分别为则各电气量对于所选基准值的标幺值分别为bbSSS *bbUUU *， ISU3Ibbb*XUSX2bbb*， 上标上标“* *”标幺值；脚注标幺值；脚注“b b”对于任意选取对于任意选取的数值为基准值。的数值为基准值。式中有名值的式中有名值的单位单位：电压：电压-kVkV，电流，电流-kA-kA，功率，功率-MVAMVA，电抗为，电抗为欧姆欧姆。同一个电气量的标幺值很多同一个电气量的标幺值很多2.2.标幺额定值标幺额定值: :以额定参数以额定参数( (SN、UN、IN及及XN) )为基准为基准值，则得到元件

7、的标幺额定值值，则得到元件的标幺额定值 -(-(唯一唯一) )。NNSSS*NNUUU*NNNSIUI3*2*NNNUXSX ， ， 脚注脚注“N”以额定参数为基准值。以额定参数为基准值。一般地一般地: :G、T和和L，在产品目录中给出其，在产品目录中给出其标幺额定值标幺额定值。这些参数也用百分值表示，关系是这些参数也用百分值表示，关系是*100%XX*11XSIU 时，当二、电力系统中各元件的电抗二、电力系统中各元件的电抗1 1同步同步G G dX超瞬态电抗超瞬态电抗( (次暂态电抗次暂态电抗) )的标幺额定值的标幺额定值-产品目录中查出。产品目录中查出。1 1）双绕组双绕组 T T： 短路

8、电压百分数短路电压百分数)-)-产品目产品目录中查到录中查到2 2T T100%*kTNUX %)%(2001%)%(2001%)%(2001*kkkNkkkNkkkNUUUXUUUXUUUX% kU% kU2 2）三绕组）三绕组 T T和自耦和自耦 T T：铭牌中给出各绕组间短路电：铭牌中给出各绕组间短路电压的百分数为压的百分数为%kU其电抗的百分数为其电抗的百分数为 3 3电抗器电抗器 L L1003%LLNLNLXUIX 4 4架空线路及电缆线路架空线路及电缆线路给出每公里的电抗值给出每公里的电抗值X0(/km) ，可采用，可采用6161页的平均页的平均值。值。三、短路回路总电抗的确定三

9、、短路回路总电抗的确定步骤步骤：作计算电路图：作计算电路图1 1计算电路图计算电路图1 1）简化的）简化的单线图单线图。2 2）仅画出）仅画出G G、T T、L L、架空线路、电缆、架空线路、电缆五类元件五类元件及其连及其连接，注明参数。接，注明参数。3 3）各元件）各元件统一编号统一编号。4 4）使用）使用短路计算电压短路计算电压UcUc( (平均额定电压平均额定电压) )。求回路总电抗求回路总电抗做等值电路图做等值电路图网络化简网络化简求短路电流求短路电流短路计算电压的概念短路计算电压的概念 图示，图示，1T1T的二次侧额定电压的二次侧额定电压U1N=121kV ，2T的一的一次侧额定电压

10、次侧额定电压U2N=110kV，则线路的短路计算电压为，则线路的短路计算电压为kVUUUNNc115)(21211）各级）各级Uc为：为：346、230、115、63、37、15.7、13.8、10.5、6.3、3.15、0.4和和0.23kV。3）电抗器）电抗器L：用其实际：用其实际额定电压额定电压来计算。来计算。 如如10kV的的 L用于用于6kV的电网中，计算其电抗值时要的电网中，计算其电抗值时要用用10 kV。 2）同一电压级的所有元件：）同一电压级的所有元件：UN=Uc。规定：规定：2等值电路图等值电路图仅画出仅画出k点短路时，短路电流通过的元件。点短路时，短路电流通过的元件。3回路

11、总电抗的确定回路总电抗的确定 利用串、并联和利用串、并联和Y-等效变换等原则，将等值电等效变换等原则，将等值电路图化简，求出回路总电抗（有名值或标幺值）。路图化简，求出回路总电抗（有名值或标幺值）。1）用有名值法计算。）用有名值法计算。必须折算必须折算 折算到折算到Uc3级，级，k点短路的等值电路图为点短路的等值电路图为各元件的电抗（有名值）为：各元件的电抗（有名值）为：GcdccccGcdGSUXUUUUSUXXX23*2223212221*11231222312211100%100%TckccTckTSUUUUSUUX22230ccWLUUlXXX(3)k22322100%TckTSUUX

12、LNLNLLIUXX3100%由于各元件串联，所以由于各元件串联，所以化简：化简：LTWLTGXXXXXX21化简后的等值电路图化简后的等值电路图:2）用标么值法计算。）用标么值法计算。 先选择基准功率先选择基准功率Sb和基准电压和基准电压Ub。一般选一般选Sb=100MVA或系统总容量，或系统总容量，Ub选折算级的选折算级的Uc。各元件的电抗标幺值为各元件的电抗标幺值为GbdbcGcdbSSXSUSUXXXX*2323*1*1112312312*2100%100%TbkbcTckbSSUSUSUUXXX在图在图4-44-4中，选中，选Sb=100MVASb=100MVA， Ub=Uc3，则，

13、则bcbSUX2322023222303*3cbbcccbUSlXSUUUlXXXX222322324*4100%100%TbkbcTckbSSUSUSUUXXX235*53100%cbLNLNLbUSIUXXXX 在短路计算中，可选在短路计算中，可选Ub=Uc，直接用上式计算电抗，直接用上式计算电抗标幺值。这些标幺值可以直接串、并联，因为它们标幺值。这些标幺值可以直接串、并联，因为它们都都是经过折算是经过折算的，可以认为的，可以认为折算到任一级折算到任一级。例例4-1解：选解：选Sb=100MVA , Ub=Uc 作等值电路图作等值电路图求元件电抗标幺值为求元件电抗标幺值为39. 025.3

14、1100123. 0*1X84. 015100126. 0*2X求元件电抗标幺值为求元件电抗标幺值为05. 1101001005 .10*4*3 XX58. 03 . 61005 . 136100102*5XY-等效变换公式：等效变换公式：31231231121XXXXXX 化简电路化简电路3212112XXXXXX 化简电路化简电路将将形变成形变成Y形，应用公式，得形，应用公式，得23. 058. 005. 105. 158. 005. 1*5*4*3*5*3*7*6XXXXXXX41. 058. 005. 105. 105. 105. 1*5*4*3*4*3*8XXXXXX化简电路化简电路

15、62. 023. 039. 0*9X07. 123. 084. 0*10X 化简电路化简电路 由于两台由于两台G G 出口电势相等，可将其合并成一个等值出口电势相等，可将其合并成一个等值电源，合并后其电源，合并后其电势大小不变，容量为两台电势大小不变，容量为两台 G G容量之容量之和和，故回路总电抗为，故回路总电抗为80. 041. 007. 162. 007. 162. 0*X课题课题4 4 无限大容量系统无限大容量系统供电的电路内发供电的电路内发生三相短路生三相短路无限大容量电无限大容量电力系统力系统说明：说明：1）短路电流值偏大，但）短路电流值偏大，但误差不会过大误差不会过大。2）求得的

16、是）求得的是最大最大短路电流。短路电流。3）估算或缺乏系统数据时，可以这样假设。）估算或缺乏系统数据时，可以这样假设。系统阻抗系统阻抗ZS=0。系统容量系统容量SS=；系统的母线电压不变；系统的母线电压不变；一、短路电流变化过程一、短路电流变化过程假设：假设：1）短路前空载，负荷电流）短路前空载，负荷电流=0； 2）某相电势的相位角等于）某相电势的相位角等于 时，发生短路。时，发生短路。 则该相的短路电流为则该相的短路电流为tLRcckeXRUtXRUi)sin(32)sin(3222221 1周期分量周期分量振幅不变的正弦波振幅不变的正弦波XUIcp3)3( 周期分量有效值的标幺值周期分量有

17、效值的标幺值*2)3()*3(1XSXUIIIbcbpp其有效值为其有效值为( (忽略电忽略电阻时阻时) )sin(3222tXRUicp2非周期分量非周期分量)3()3(nppiitLRcnpeXRUi)sin(3222-衰减的指数函数衰减的指数函数。电感电路的电流不能突变，所以短路后电感电路的电流不能突变，所以短路后t=0时刻时刻 05. 0314RXRL)3()3(pII此时系统进入稳定状态。此时的短路电流称为稳态短此时系统进入稳定状态。此时的短路电流称为稳态短路电流，其有效值为路电流，其有效值为非周期分量的非周期分量的时间常数时间常数非周期分量经过非周期分量经过4 4 后后 , ,基本

18、衰减为零。基本衰减为零。3.3.冲击短冲击短路电流路电流：在短路后在短路后半个周期半个周期即即0.010.01秒秒瞬间，总瞬间，总短路电流短路电流( (曲线曲线3)3)达达到最大值。到最大值。如果如果：短路发生时刻某相初相角为：短路发生时刻某相初相角为0，则短路曲线如，则短路曲线如图所示图所示(忽略电阻时忽略电阻时)。)3()3(55. 2pshIi最大冲击短路电流出现的条件：最大冲击短路电流出现的条件：3)3)注：注：只在该相出现，其它两相不出现。只在该相出现，其它两相不出现。1 1）短路前空载）短路前空载；2 2）在某相电势过零点瞬间短路）在某相电势过零点瞬间短路。-是最严重的短路，用于是

19、最严重的短路，用于校验设备动稳定性校验设备动稳定性。 二、母线残余电压二、母线残余电压 短路后，短路后，k点电压降为点电压降为零，网络中距短路点电抗为零，网络中距短路点电抗为X 的点的残余电压为的点的残余电压为XIU)3()3(3*)3(*)3(XIU1.1.有名值法：有名值法： 2.2.标幺值法：标幺值法： 3cU1 1）求线电压时：乘以母线所在电压级的）求线电压时：乘以母线所在电压级的Uc；2 2）求相电压时：乘以）求相电压时：乘以 由残压的标幺值换成有名值时：由残压的标幺值换成有名值时：三、短路功率三、短路功率 根据断路能力选择断路器时，要计算短路功率。根据断路能力选择断路器时，要计算短

20、路功率。 三相短路功率为三相短路功率为)3()3(3pckIUS1.1.有名值法：有名值法： 2.2.标幺值法：标幺值法： )*(*)()*(3pb3k3kIX1SSS例例4-24-2（6666页）页）WL1WL1的电抗的电抗: :解解：取：取 MVA ， 100bScbUU 63. 35 .10100104 . 04 . 022*1cbUSlX电缆的电抗电缆的电抗 07. 05 .10100108. 008. 022*2cbUSlX5 . 411001005 . 4100%*3NbkSSUXT T的电抗的电抗: : 回路总电抗回路总电抗 2 . 85 . 407. 063. 3*3*2*1*

21、XXXX稳态短路电流的标幺值：稳态短路电流的标幺值： 122. 02 . 811*)3(XI流过短路点的电流：流过短路点的电流：cUSII3b)*3()3(kAish9 .4461.1755. 2)3(等值电路图如下等值电路图如下 kA61.174 . 03100122. 0流过电缆线路的电流：流过电缆线路的电流：cUSII3b)*3()3(kAish71. 167. 055. 2)3(kVUUUc85. 55 .10122. 057. 4*MVASk18.1267. 05 .103)3(母线母线A A的残压的残压通过通过QFQF的短路功率的短路功率kA67. 05 .103100122. 0

22、MVA2 .12)3(bkkSSS或者：通过或者：通过QFQF的短路功率的短路功率122. 01)*3(*)*3(pkIXS课题课题5 发电机供电发电机供电的电路内发生三相短路的电路内发生三相短路周期分量：周期分量：变化情况与发电机是否装有自动电压调整变化情况与发电机是否装有自动电压调整器有关。器有关。非周期分量：非周期分量：衰减的指数函数衰减的指数函数 一般地，短路时，系统母线电压下降。此时，应将一般地，短路时，系统母线电压下降。此时，应将短路的电源看作短路的电源看作等值发电机等值发电机，其容量是，其容量是系统总容量系统总容量，阻抗为阻抗为系统总阻抗系统总阻抗。一、短路电流曲线一、短路电流曲

23、线 假设：假设：1 1）短路前回路空载；）短路前回路空载； 2 2）某相电势过零时发生三相短路。）某相电势过零时发生三相短路。 )3()3()3(nppkiii图4-9 无自动电压调整器的发电机供电电路内三相短路电流图4-10 有自动电压调整器的发电机供电电路内三相短路电流二、计算电抗对周期分量有效值的影响二、计算电抗对周期分量有效值的影响 短路电流周期分量有效值的变化，还和短路点与发短路电流周期分量有效值的变化，还和短路点与发电机之间的电的距离有关。电机之间的电的距离有关。电的距离可以用计算电抗电的距离可以用计算电抗 来表示。来表示。*cX*cX-取基准容量为取基准容量为 时，时， 的标幺值

24、的标幺值bXGS3*cX远距离短路点：远距离短路点：特点：特点： 1 1）发电机端电压不变；）发电机端电压不变； 2 2）Ipt不变，计算方法同无限大容量电力系统。不变，计算方法同无限大容量电力系统。 b*b*SSXXGcX(3)kcbUUSS1 bb1取取则则bcbSUXXXX2b1*cbUUSS2 Gb2取取则则GccSUXXXX2b2*三、短路电流的计算三、短路电流的计算)3(I1 1超瞬态短路电流（也称次暂态短路电流）超瞬态短路电流（也称次暂态短路电流）t=0时，时，Ip的值。的值。XKUXEIc33)3( 应用欧姆定律，得应用欧姆定律，得标幺值标幺值*)3( XKI1 1）对汽轮发电

25、机：）对汽轮发电机：K=K=1 12 2）对于水轮发电机：可查表）对于水轮发电机：可查表4-14-1。其中其中)3(kS2 2次暂态短路功率（也称超瞬态短路功率）次暂态短路功率（也称超瞬态短路功率）标幺值标幺值有名值有名值XUKIUScck2)3( )3( 3*)3( XKSk3 3冲击短路电流、冲击短路电流有效值冲击短路电流、冲击短路电流有效值)3( )3(55. 2Iish)3( )3(51. 1IIsh四、运算曲线法四、运算曲线法 Ip随时间随时间t t变化，变化，计算复杂计算复杂-使用使用运算曲线法运算曲线法。 几点说明：几点说明：2）简单，准确，应用广泛。）简单，准确，应用广泛。3

26、3）运算曲线只画到）运算曲线只画到3*cX4 4）有阻尼绕组水轮发电机用图）有阻尼绕组水轮发电机用图 4-134-13时，须将计时，须将计算电抗加算电抗加0.070.07再查，且再查，且t t0.1s时用虚线。时用虚线。1 1）不同类型的发电机有不同的运算曲线。）不同类型的发电机有不同的运算曲线。*cX*)3(ptI),(*)3(cptXtfI运算曲线运算曲线: :表明三相短路过程中，表明三相短路过程中，相对关系，即相对关系，即与与之间的之间的XEItpt3)3(1计算步骤计算步骤(1)(1)网络化简，求各电源和网络化简，求各电源和短路点之间的短路点之间的转移电抗转移电抗。 ( (2)2)求各

27、电源的求各电源的计算电抗计算电抗。b*SSXXiiic (4)(4)求各个支路不同时刻求各个支路不同时刻)3(ptI (3)(3)查运算曲线查运算曲线，求各个支路，求各个支路ptI(5)(5)求求总的短路电流总的短路电流。的曲线查求 0,*tI的曲线，查求tI*1I3cptcXX 时，ptI1nptIciiptiptUSII3*nptptptptIIII21例例4-3MVASb100cbUU 解：解：取取1)1)作等值电路图并给元件编号，作等值电路图并给元件编号，如右图所示，计算元件电抗如右图所示，计算元件电抗43. 03010013. 0*2*1 XX17. 03001005 . 0*3X5

28、25. 0201001005 .10*5*4 XX2 . 0)1151001304 . 0(212*6X955. 0*4*1*7XXX37. 0*6*3*8XXX2)2)网络化简网络化简835. 237. 0525. 0955. 0525. 0955. 0*9X1 . 1955. 0525. 037. 0525. 037. 0*10X应用应用Y/Y/等效变换，化简成等效变换，化简成图图(d)(d)，求各支路转移电抗，求各支路转移电抗3 . 31003001 . 1*scX85. 010030835. 2*1cX13. 01003043. 0*2cX3)3)求各电源的计算电抗求各电源的计算电抗1

29、6. 1*)3( 1I3 . 1*)3(1I5 . 7*)3( 2I75. 2*)3(2I4) 4) 查图查图4-124-12的运算曲线，得各电源的运算曲线，得各电源提供的短路电流标幺值提供的短路电流标幺值 3 . 03 . 31*)3(*)3( ssII电力系统到短路点的计算电抗电力系统到短路点的计算电抗33，按远距离短路点求，按远距离短路点求短路电流短路电流kAI09.333 . 633003 . 03 . 63305 . 73 . 633016. 1)3(kAI38.193 . 633003 . 03 . 633075. 23 . 63303 . 1)3(5)5)短路点总的次暂态短路电流

30、为短路点总的次暂态短路电流为短路点总的稳态短路电流为短路点总的稳态短路电流为合并原则：合并原则：1）G距离距离 k 较近时较近时：将同类型的：将同类型的G合并。合并。2）G距离距离 k 较远时较远时：接在同一母线：接在同一母线(非短路点非短路点)上上的的G合并。合并。3）无限大容量电力系统无限大容量电力系统：不合并。：不合并。2计算的简化计算的简化电力系统中有台多发电机时，可以把几台发电机合电力系统中有台多发电机时，可以把几台发电机合并成等值发电机，以减少工作量。并成等值发电机，以减少工作量。792. 0525. 0955. 037. 0955. 037. 0*11XG2(3)ksG10.79

31、20.43112例例4-4 4-4 对例对例4-34-3进行简化计算。进行简化计算。解：电力系统和解：电力系统和G1G1距离短路点较远，可将它们合距离短路点较远，可将它们合并成一个电源计算，网络化简后等值电路图如图并成一个电源计算，网络化简后等值电路图如图4-154-15所示，合并后等值电源到短路点的支路电抗为所示，合并后等值电源到短路点的支路电抗为求合并后等值电源的计算电抗求合并后等值电源的计算电抗61. 2100330792. 0*scXG2G2的计算电抗仍不变的计算电抗仍不变385. 0*)3( 1I41. 0*)3(1I查运算曲线，得等值电源提供的短路电流标幺值查运算曲线，得等值电源提

32、供的短路电流标幺值 26.323 . 63305 . 73 . 63330385. 0)3( I96.193 . 633075. 23 . 6333041. 0)3(I短路点总的次暂态短路电流短路点总的次暂态短路电流短路点总的稳态短路电流短路点总的稳态短路电流与例与例4-34-3相比，两种方法的计算结果差别不大，而相比，两种方法的计算结果差别不大，而例例4-44-4的计算过程得到了简化。的计算过程得到了简化。一、对称分量法一、对称分量法正序分量正序分量零序分量零序分量负序分量负序分量合成合成将一组不对称三相系统的向量将一组不对称三相系统的向量( (电流、电压或磁通等电流、电压或磁通等) )分解

33、成三组对称三相系统的向量之和。分解成三组对称三相系统的向量之和。 正序分量正序分量：大小相等，互差：大小相等，互差1200，正相序。，正相序。 负序分量负序分量：大小相等，互差：大小相等，互差1200，负相序。，负相序。 零序分量零序分量：大小相等，相位一致。：大小相等，相位一致。12aFa逆时针旋转逆时针旋转1201200 0引入：运算符号引入：运算符号a，即，即2321120sin120cos120jjeaj1aFa 三相量用正、负、零序对称分量表示三相量用正、负、零序对称分量表示02210210212021021aaaccccaaabbbbaaaaFFaFaFFFFFFaFaFFFFFF

34、FF11111221aaaaS正序分量正序分量零序分量零序分量负序分量负序分量合成合成cbaaaaFFFaaaaFFF111113122021 正、负、零序对称分量用三相量表示正、负、零序对称分量用三相量表示正序分量正序分量零序分量零序分量负序分量负序分量合成合成对称分量法适用于：对称分量法适用于：(1) 线性参数线性参数的系统中。的系统中。(2) 三相阻抗对称的网络三相阻抗对称的网络注：注： 对称分量是对称分量是客观存在、可实测的客观存在、可实测的。应用：应用：负序电压保护和零序、负序电流保护等。负序电压保护和零序、负序电流保护等。二、不对称短路的序网络图二、不对称短路的序网络图1）各序分量

35、有独立性，都满足欧姆定律、基尔霍夫）各序分量有独立性，都满足欧姆定律、基尔霍夫定律。定律。2）各序网络是对称的，用单线图表示。）各序网络是对称的，用单线图表示。负载Gk电力系统(a)1I.I.2I.0+_+_+E.1U.1U2.U0.1X2X0X(b) (c) (d) 1 1正序网络正序网络( (有源网络有源网络) )元件电抗为正序电抗。元件电抗为正序电抗。G G的电势是正序电势。系统三的电势是正序电势。系统三相短路时的网络即为正序网络。相短路时的网络即为正序网络。1111XIjUE1I.I.2I.0+_+_+E.1U.1U2.U0.1X2X0X负 载Gk电 力 系 统(a)2. 2. 负序网

36、络负序网络( (无源网络无源网络)-)-与正序网相似与正序网相似元件的电抗为负序电抗，元件的电抗为负序电抗，G G负序电势为负序电势为0 0。 负载Gk电力系统(a)1I.I.2I.0+_+_+E.1U.1U2.U0.1X2X0X222XIjU3. 3. 零序网络零序网络（无源网络）（无源网络）元件的电抗为零序电抗。元件的电抗为零序电抗。1I.I.2I.0+_+_+E.1U.1U2.U0.1X2X0X负载Gk电力系统(a)三相零序电流大小相等、方向相同，只能经过大地三相零序电流大小相等、方向相同，只能经过大地( (或公共接地零线或公共接地零线) )流动。流动。中性点不接地电力网中性点不接地电力

37、网( (或没有公共接地零线或没有公共接地零线) )-无零无零序电流序电流。对于有零序电流通过，而又连在中性点的消。对于有零序电流通过，而又连在中性点的消弧线圈等，在零序网络中消弧线圈的阻抗应乘以弧线圈等，在零序网络中消弧线圈的阻抗应乘以3 3。000XIjU0002221111XIjUXIjUXIjUE各序网络中，各参数之间的关系：各序网络中，各参数之间的关系： 1I.I.2I.0+_+_+E.1U.1U2.U0.1X2X0X(b) (c) (d) 三、各元件的各序电抗三、各元件的各序电抗1. 正序电抗正序电抗X1-三相短路三相短路时的电抗。时的电抗。，2负序电抗负序电抗X2（1 1）WLWL

38、、电缆、电缆、T T及及L L等：等：X2 =X1X2 =X1；（2 2）旋转电机：）旋转电机：-从产品目录中查从产品目录中查 (1)G(1)G、WL、电缆：、电缆：可查表或近似处理；可查表或近似处理； 3. 零序电抗零序电抗X0(2)(2)L L：X0=X1X0=X1；。(3)(3)T：取决于型式、结构和接线组别。：取决于型式、结构和接线组别。 零序电流不能通过中性点不接地或没有中性线的零序电流不能通过中性点不接地或没有中性线的 Y Y接的接的 T T。(a)Y0/Y0(a)Y0/Y0接的接的 T：与下一级与下一级T的接线有关的接线有关(3)(3)T：取决于型式、结构和接线组别。：取决于型式

39、、结构和接线组别。 零序电流不能通过中性点不接地或没有中性线的零序电流不能通过中性点不接地或没有中性线的 Y Y接的接的 T T。(b)Y(b)Y0 0/Y/Y接的接的T：X0=XI0+Xm0(3)(3)T：取决于型式、结构和接线组别。：取决于型式、结构和接线组别。(d)Y(d)Y0 0/Y/Y0 0/ /接的接的 T：(c)Y(c)Y0 0/ /接的接的 T：X0=XI0+Xm0/XII0=XI0+XII0=X10nXII0Xm0X00nXII0X 0X0n0IXI0Xm 00XI(f)Y(f)Y0 0/ /接的接的变压器：变压器：X0=XI0+XII0/XIII0(e)Y(e)Y0 0/Y

40、/Y/ /接的接的变压器：变压器：X0=XI0+Xm0/XIII0=XI0+XIII0X 00IXI0Xm 0X 00IXI0Xm 00XI例例4-5 4-5 如图所示，当如图所示，当k k点发生不对称短路时，画出电点发生不对称短路时，画出电路的各序网络图。路的各序网络图。(a)图4-19 例4-5题图(b)解：解：1）正序网）正序网: -同三相短路的网络图同三相短路的网络图2）负序网：）负序网：-与正序网相似，但无电源。与正序网相似，但无电源。3）零序网）零序网: 从短路点向两侧画，无源网络。从短路点向两侧画，无源网络。四、不对称短路的计算方法四、不对称短路的计算方法(1)求各元件的各序阻抗

41、；求各元件的各序阻抗；(2) 做做 k 点的各序网；点的各序网；(3) 做复合序网；做复合序网；(4) 解出解出 k点的电流和电压的各序分量，求出点的电流和电压的各序分量，求出 k点的点的各相电流和各相电压。各相电流和各相电压。(5) 求出各指定支路的各相序电流和指定节点的各求出各指定支路的各相序电流和指定节点的各相序电压。相序电压。课题7 不对称短路时电流和电压的计算1单相接地短路单相接地短路 A相相-特殊相；特殊相；B、C两相两相-非故障相。非故障相。1）根据故障条件得）根据故障条件得00CBkAIIU2）边界条件：）边界条件：AAAAkAkAkAIIIIUUU3102102103）特殊相

42、的复合序网络图）特殊相的复合序网络图)(021021XXXjEIIIAAAA从复合序网中，得出对称分量电流从复合序网中，得出对称分量电流 )(3021XXXjEIAA因此因此, ,A A相流到故障点电流为相流到故障点电流为4）短路点电压和电流向量图）短路点电压和电流向量图2两相短路两相短路A相相-特殊相、非故障相；特殊相、非故障相；B、C两相两相-故障相。故障相。1）根据故障条件得）根据故障条件得2）边界条件：）边界条件：kCkBCBAUUIII0212100kAkAAAAUUIII3）特殊相的复合序网络图）特殊相的复合序网络图从复合序网中，得出从复合序网中，得出 )(2121XXjEIIAA

43、A122120)(AAAABIaaIaIaIICAAIXXEIj21133因此，故障相因此，故障相B B和和C C的短路电流得的短路电流得 、 21111XIjXIjEUAAAkA121222kAAAkAUXIjXIjU21212XIjUUUAkAkAkAkAkAkAkCkBUUUaaUU21)(112短路点电压的对称分量可得短路点电压的对称分量可得短路点的各相电压短路点的各相电压、4）短路点电压和电流向量图）短路点电压和电流向量图 UkA1UkB1UkB2UkC2UkC1UkA2kAUkBUkCUCIIC2C1IA1IA2IB2IB1IBI.3两相接地短路两相接地短路A相相-特殊相、非故障相

44、；特殊相、非故障相；B、C两相两相-故障相。故障相。1）根据故障条件得）根据故障条件得2）边界条件：）边界条件：00kCkBAUUI031210210AAAkAkAkAkAIIIUUUU3）特殊相的复合序网络图）特殊相的复合序网络图从复合序网中，得出从复合序网中，得出 020211XXXXjjXEIAA02012XXXIIAA02210XXXIIAA故障相电流的绝对值为故障相电流的绝对值为120202)(13ACBIXXXXII短路点流入地中电流为零序电流的短路点流入地中电流为零序电流的3倍。倍。短路点电压对称分量为短路点电压对称分量为02021210XXXXIjUUUAkAkAkA 4）短路

45、点电压和电流向量图）短路点电压和电流向量图kBUUkA1UkA0UkB1UkB2UkC2UkC1UkA2A1IIC1IC2IC0ICIB1IB2IB0IBIA0IA2kAU.例例4-64-6 计算图计算图4-194-19中中k k点发生两相接地短路时，经过点发生两相接地短路时，经过变压器中性点接地线的超瞬态短路电流。变压器中性点接地线的超瞬态短路电流。MVASb235cbUU 18. 0*1GX1 . 02402351005 .10*1TX18. 0*1*2GGXX*1*2TTXX*1*0TTXX解：选解：选正序电抗：正序电抗： 负序电抗：负序电抗：零序电抗：零序电抗： 28. 01 . 01

46、8. 0*1X28. 0*2X1 . 0*0X354. 01 . 028. 01 . 028. 028. 0*0*2*0*2*1) 11 (*XXXXXX，所以所以特殊相的复合序网络图特殊相的复合序网络图33. 31153235354. 011I45. 21 . 028. 028. 033. 30I35. 745. 23I流到短路点的次暂态正序电流为流到短路点的次暂态正序电流为流到短路点的次暂态零序电流为流到短路点的次暂态零序电流为接地线中的次暂态短路电流为接地线中的次暂态短路电流为五、正序等效定则五、正序等效定则三种不对称短路电流的正序分量三种不对称短路电流的正序分量：)()(11)(1nn

47、XXjEI不对称短路时：短路点正序电流值，与在实际的短不对称短路时：短路点正序电流值，与在实际的短路点串联一附加电抗路点串联一附加电抗 后后，发生三相短路时的电发生三相短路时的电流值相等，流值相等，-正序等效定则正序等效定则。)(nX 计算三相短路电流的计算三相短路电流的方法方法，可以用于计算系统中，可以用于计算系统中发生不对称短路时的发生不对称短路时的正序电流正序电流。各种不对称短路时，短路点故障相电流与正序电流值各种不对称短路时，短路点故障相电流与正序电流值之间的关系，可以表示为之间的关系，可以表示为)(1)(nnnkImI短路类型短路类型k k(n(n) )三相短路三相短路k k(3)(

48、3)0 01 1两相短路接地两相短路接地k k(1,1)(1,1)两相短路两相短路k k(2)(2)X X22单相接地短路单相接地短路k k(1)(1)X X22+ + X X003 33)(nX)(nm0202XXXX20202)(13XXXX)(nX)(nm表4-2 各种不对称短路时的 与 的值六、各种短路时短路电流的比值六、各种短路时短路电流的比值(1) 某一点发生两相短路时与发生三相短路时的超瞬某一点发生两相短路时与发生三相短路时的超瞬态短路电流之比态短路电流之比21121)3(1)2()3( )2( 3)(XXXXXmXmII)3( )2( 23II)3()2(23shshii2XX

49、1实用计算中，一般取实用计算中，一般取，因此，因此5 . 13)(0211021)3(1) 1 ()3( ) 1 ( XXXXXXXmXmII(2)(2)单相短路和三相短路时短路电流的比值，得单相短路和三相短路时短路电流的比值，得3(3)(3)两相接地短路电流，也可能超过三相短路电流，两相接地短路电流，也可能超过三相短路电流，但最大不超过但最大不超过 倍。倍。 课题课题8 8 短路电流的短路电流的电动力效应电动力效应和和热效应热效应一、短路电流的电动力效应一、短路电流的电动力效应1 1短路电流的电动力计算短路电流的电动力计算 短路电流所产生的效应可分为电动力效应和热短路电流所产生的效应可分为电

50、动力效应和热效应。计算电动力效应和热效应是选择和校验电气设效应。计算电动力效应和热效应是选择和校验电气设备及载流导体的依据。备及载流导体的依据。7211004. 2ali iF方向：方向：电流同向时相吸引；电流同向时相吸引；反向时相排斥。反向时相排斥。72)2()2(1004. 2aliFsh72)3()3(1076. 1aliFsh1 1）电路中发生两相短路，则两相冲击短路电流）电路中发生两相短路，则两相冲击短路电流产生产生的电动力的电动力(排斥力排斥力)为为2 2）三相短路时，假定三相导体平行布置在同一平面三相短路时，假定三相导体平行布置在同一平面上，由于短路冲击电流只在一相中发生，中间上