短路电流的计算(二)标幺值和有名值

短路电流的计算（二）标幺值和有名值补充1：感谢383川-奔叔对我第一篇文章的指正，其实用直流电路来替代交流电路不合适。其实就算直流干电池的近端短路，干电池也不能简单的看成一个理想的电压源和内阻，其实在这个短路的过程中，干电池里也发生了很多变化，这种变化也许只有学电化学的人可以解释清楚，就像发电机发生近端短路的时候发电机里发生的变化只有学电机学的人可以解释清楚。反正就是电源里面发生了很多不稳定的过程，我们叫做它暂态过程。而根据奔叔的指正，远端短路可以不用考虑电源发生的这些暂态过程；而近端短路则不能忽略电源的暂态过程。好了现在开始谈谈标幺值和有名值根据上一篇所述，计算电流就是电压/电阻，远端短路电流也不例外（之所以不说近端，是因为在近端短路的时候，发电机的输出电压值和内电抗有一个变化的暂态过程，而在远端短路时，这种暂态过程不影响我们的短路分析），那我们来计算系统的电压和电阻，不就可以了吗？理论上是这样的，事实上也是可行的。我们可以计算出电压，用伏特作单位，我们再计算出系统的阻抗，用Ω做单位，然后计算就可以了，我们把这种有单位的值叫做有名值，这种计算方法叫做有名值计算。既然有了有名值计算，为什么还要标幺值计算呢？我们不妨看一下这样一个电路：电路中R1=R2=0.01Ω，三个升压变压器如图所示，假如变压器为理想变压器，不产生损耗，分别求这四个点的短路电流。0点的短路电流最好求，那就是10/0.02=500A1点的短路电流有点麻烦，电压已经知道了，是20V，可是阻抗呢？还是0.02欧吗？显然不是，变压器提升了电压，必定也改变了阻抗，那我们就要计算这个阻抗。如果我们要求第3点的短路电流，那么计算阻抗的工作会最繁重。假如我们把500W定为基准功率，那么在第一级电路中，基准电流就是500/10=50A，基准阻抗就是10/50=0.2欧姆，而实际的阻抗是0.02欧姆，我们用实际的0.02欧姆/基准阻抗0.2欧姆，得到数字0.1，我们把这个0.1叫做第一级电路的阻抗标幺值。再看第二级电路，第二级的电路电压提升到20V，那么在500W的基准功率下，基准电流将变成500/20=25欧姆，基准阻抗变成20V/25Ω=0.8欧姆，而通过变压器的知识我们也知道变压器会将前级的阻抗放大变比的平方倍，也就是4倍，变成0.02*4=0.08Ω，再计算第二级的阻抗标幺值=0.08Ω/0.8Ω=0.1，我们可以看到虽然电压提升了，阻抗也变化了，但是只要还是那样的基准功率，那么阻抗标幺值没有变化，正是因为标幺值有这样的特征：在基准容量选定的情况下，电压的变化不会引起阻抗标幺值的变化，所以在计算高压短路电流的时候，喜欢用标幺值来做到以不变应万变。这是我对标幺值的总结：以不变应万变。那么说到实际短路电流的计算，少不了要计算短路回路各电气元件的阻抗值，如果要用到有名值来计算不同电压等级下的短路电流，就免不了要来回换算。如果先选定一个基准容量，然后算这个基准容量下的阻抗标幺值，这个阻抗标幺值在选定的基准容量下的任何电压等级都是一样的。另外因为书上说在高压系统下，电抗值一般都大于电阻值，所以阻抗一般就用电抗来近似。具体电气元件标幺值和有名值的计算公式见配电手册第三版128页表4-2。这张表非常非常重要，我都折了个角，方便翻阅。但是低压系统为什么不用标幺值计算呢？我的理解是，低压系统电压等级很少，比如我们常用的就一种380/220，如果用标幺值，存在先算标幺值，再换算成有名值的麻烦，有点脱裤子放屁的感觉。下面一篇我将切入正题，说一下怎么计算远端短路的短路电流计算。最后还是希望大家能够指正。