短路电流的计算

短路电流计算西安理工大学水电学院杨晓萍短路电流计算的主要内容•1.短路电流计算的目的。•2.短路电流实用计算中的假设条件。•3.短路计算步骤。•4.短路点的选取。•5.各元件电抗标幺值的计算。•6.实例。一、短路电流计算的目的•1、电气主接线的比较与选择；•2、选择导体和电气设备；•3、为继电保护的设计和调试提供依据；•4、评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施；•5、分析计算送电线路对通讯设施的影响。二、短路电流实用计算的假设条件•1、正常工作时，三相系统对称运行；•2、所有电源的电动势相位角相同；•3、电气设备电抗值不随电流大小发生变化；•4、同步和异步电机均为理想电机；•5、所有电源都在额定负荷下运行；•6、短路发生在短路电流为最大值的瞬间；•7、同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强制励磁）；•8、输电线路的电容略去不计；二、短路电流实用计算的假设条件•9、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；•10、元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围•11、除计算短路各电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；•12、计算短路电路的接线方式应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不是仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。三、短路电流计算步骤•1、选择计算短路点•2、绘出等值网络（次暂态网络）图首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻；选择基准容量Sj和基准电压Uj（一般取各级的平均电压）；将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗；绘出等值网络图。•3、化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd三、短路电流计算步骤•4、求计算电抗Xjs；•5、由运算曲线查出各电源供给短路电流周期分量标么值（运行曲线只作到Xjs=3.5）；•6、计算无限大容量（或Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量；•7、计算短路电流周期分量有名值和短路容量；•8、计算短路电流冲击值；•9、绘制短路电流计算结果表。四、短路点的选取•在正常接线方式时，选取通过电气设备处于最严重短路电流状态的地点为短路电流计算点；•对于负荷，选出线端为短路点。五、各元件电抗标幺值的计算公式•基准值的选取：基准容量：Sj=1000MVA基准电压：Uj=UP•电抗有名值和标幺值的变换：•发电机：•双绕组变压器：•系统：bjdbSSUx100%*cos/*ejddpSxx*djsSSx发电机次暂态电抗变压器额定容量,MVA变压器阻抗电压百分比系统短路容量基准容量，MVA五、各元件电抗标幺值的计算公式•三绕组变压器：•在标么值计算中，为简化起见，电抗标么值的下标省去标号“*”。bjdddSSUUUx100)%(21323121*1bjdddSSUUUx100)(21213231*3bjdddSSUUUx100)(21313221*2变压器高低压线圈间的短路电压百分比变压器高中压线圈间的短路电压百分比变压器中低压线圈间的短路电压百分比基本资料•基准容量：Sj=100MVA•基准电压：取各级的平均电压，即1.05倍的额定电压。•系统：根据QH省电力设计院于2002年9月提供的“H河SZ水电站接入系统设计（系统一次部分）”：基准容量取100MVA，电压基准值为平均电压时，SZ电站330KV母线上三项短路容量为11061.9MVA，110kV母线上SZ线三项短路容量为2268.66MVA。•发电机：1G~3G：Pe=75MW，Xd”=0.2，cosφ=0.85，Ue=13.8kV•主变压器：1T~3T：Se=90MVA，Ud%=14%；•4T：Se=90MVA，UX1-2%=11%，UX1-3%=26%，UX2-3%=14%。六、绘制电气主接线单线图选择短路点330kV110kVd2d1d3s1s213.8kVG2G1G3T2T3T1T4七、各元件电抗标幺值的计算009.09.110611001X044.066.22681002X330kV系统：110kV系统：16.09010014.0543XXX变压器T1~T3：13.0901001002)142611(6X006.0901001002)261411(7X16.0901001002)112614(8X变压器T4：七、各元件电抗标幺值的计算发电机额定容量：MVAPSen24.8885.0/75cos/23.024.881002.011109XXX发电机G1~G3：八、绘制等值电路图S12dS2Vk1103d009.01kV330044.0213.06006.0716.0323.0916.0423.01016.0816.0523.0111T2T3T4T1G2G3GkV8.131d九、对短路点进行网络化简，并求出短路电流周期分量及短路容量S1S2Vk110009.01kV330044.0216.0323.0939.01239.0141T1G2G3GkV8.13124.0131d对网络阻抗进一步化简16.0323.091GkV8.131d39.012613.116009.01182.0152G3G1S2S18.01767.318865.719528.322023.09kV8.131d2G3G1S2S1G182.039.0124.0044.0124.0044.015x613.0044.0124.039.0124.039.016x04.1261111131612151xxxxxY网络中间接点消去法，简称∑Y法166.203xYC18.0166.20009.0117Cxx求计算电抗求取计算电抗的公式：jnXjsSSXX*额定容量下的计算电抗电源的额定容量基准容量电源对短路点的等值电抗标幺值94.610024.88865.7:22jsXG70.2810024.88528.32:33jsXG18.0:41jsXS67.3:52jsXS2.010024.8823.0:11jsXG0.25.534.304.053.863.23由计算电抗值查水轮发电机运算曲线得各时刻的短路电流周期分量标幺值556.518.0114*1jssXI272.067.3115*2jxsXI144.094.6112*2jSGXI035.07.28113*3jsGXI系统S1侧取无穷大电源，则其短路电流标幺值为：系统S2侧取无穷大电源，则其短路电流标幺值为：G2，G3计算电抗值大于3，当计算电抗数值大于3时，可以认为短路电流的周期分量在整个过程中保持不变，即短路电流不衰减，则其短路电流标幺值为：jsX*I*06.0I*1.0I*2.0I*0.4I1G查运算曲线求得任意时刻短路电流的周期分量标幺值如下表由于系统是向发电厂或变电站送电，这相当于送端系统。当系统以火电为主，就按汽轮发电机运算曲线计算短路电流；当系统以水电为主，就按水轮发电机运算曲线计算短路电流；当系统的时可近似按无限大容量电源计算。变电所或由发电厂转送功率的系统短路电流周期分量标幺值1jsx各电源换算到13.8kV侧的短路电流周期分量任意时刻有名值的计算kAIIIII532.0)8.133/(24.88144.00.42.01.006.0t秒短路电流周期分量有名值电源的额定容量短路电流标幺值t秒短路电流周期分量标幺值无限容量电源：基准电流：KAUSIjjj18.4)8.133/(1003/有限容量电源：jntettUSIIII3**kAIIIII224.2318.4556.50.42.01.006.0kAIIIII139.118.4272.00.42.01.006.0S1：S2：G2：jjsjstUSIIII3**短路电流周期分量任意时刻有名值的计算kAIIIII129.0)8.133/(24.88035.00.42.01.006.0G3：kAI41.20100/24.8818.453.5kAI87.15100/24.8818.430.406.0kAI95.14100/24.8818.405.41.0kAI25.14100/24.8818.486.32.0kAI92.11100/24.8818.423.30.4G1：d1点短路：kAIIIII024.25129.0532.0139.1224.230.42.01.006.0各电源到13.8kV侧的短路容量计算短路点所在处电压等级的平均电压值t秒短路电流周期分量有名值短路容量：3tPfIUSMVASSSSS107.555224.238.1330.42.01.006.0MVASSSSS225.27139.18.1330.42.01.006.0MVASSSSS716.12532.08.1330.42.01.006.0MVASSSSS803.3129.08.1330.42.01.006.0S1：S2：G2：G3：d1点短路：MVASSSSS131.598083.3716.12225.27107.5550.42.01.006.0各电源到13.8kV侧的短路容量计算G1：MVAS846.48741.208.133MVAS330.37987.158.13306.0MVAS339.35795.148.1331.0MVAS608.34025.148.1332.0MVAS945.28492.118.1330.4十、短路电流非周期分量计算t秒时的短路电流非周期分量有效值0秒时次暂态短路电流周期分量有效值，kA起始值：短路电流非周期分量可按下式计算：02Iifzt秒的值：TatfzTatfzteieIi/0/2短路点等效衰减时间常数0秒时的短路电流非周期分量有效值表5-1短路点等效时间常数Ta推荐值短路点Ta短路点Ta汽轮发电机端0.25高压侧母线（主变100MVA以上）0.13水轮发电机端0.20高压侧母线（主变10~100MVA）0.11发电机出线电抗器后0.13远离发电厂0.05d1点短路电流非周期分量计算G1：kAifz864.2841.2020kAeifz383.21864.282.0/06.006.0kAeifz507.17864.282.0/1.01.0kAeifz619.10864.282.0/2.02.0kAifz752.0532.020kAeifz436.0752.02.0/06.006.0kAeifz303.0752.02.0/1.01.0kAeifz122.0752.02.0/2.02.0G2：kAifz182.0129.020kAeifz106.0182.02.0/06.006.0kAeifz074.0182.02.0/1.01.0kAeifz030.0182.02.0/2.02.0G3：kAifz844.32224.2320kAeifz8926.9844.322.0/06.006.0kAeifz445.4844.322.0/1.01.0kAeifz602.0844.322.0/2.02.0S1：d1点短路电流非周期分量计算S2：d1点短路kAifz611.1139.120kAeifz485.0611.12.0/06.006.0kAeifz218.0611.12.0/1.01.0kAeifz030.0611.12.0/2.02.0kAifz389.35182.