第四章 短路电流的计算
4.1 短路电流计算的目的
在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：
⑴ 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。
⑵ 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。
⑶在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。
⑷在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 ⑸接地装置的设计，也需用短路电流。
4.2 短路电流计算的一般规定
4.2.1 计算的基本情况：
⑴ 电力系统中所有电源均在额定负载下运行；
⑵ 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； ⑶ 短路发生在短路电流为最大值时的瞬间； ⑷ 所有电源的电动势相位角相等；
⑸应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。
4.2.2 短路种类：
一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变
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压器等回路中单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校验
4.2.3 短路计算点：
在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 对于带电抗器的6-10KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间隔板前的引线、套管时，短路计算电应选在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算电一般取在电抗器后。
4.3 短路电流计算的计算步骤
⑴ 选择计算短路点
⑵ 画等值网络（次暂态网络）图
①首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd。
② 选取基准容量Sb和基准电压Ub (一般取后级的平均电压) ③ 将各元件电抗换算为同一基准值的标么值 ④ 给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号
⑶ 化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辅射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗
//Xnd。
⑷ 求计算电抗Xjs。
⑸ 由运算曲线查出各电源共给的短路电流周期分量的表幺值。 ［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。 ⑺ 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 ⑻ 计算短路电流冲击值。 ⑼绘制短路电流计算结果表。
4.4 短路电流的计算方法 4.4.1 基准值计算
高压短路电流计算一般只计及元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的电抗，采用标么值计算。为了计算方便，通常取基准容量Sb?100MVA，基准电压Ub一
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般取用名级的平均电压,既Ub?Uav?1.05Ue。当基准容量Sb与基准电压Ub选定后，基准电流与基准电抗便已决定 基准电流 : Ib?Sb 基准电抗 : Xb?Sb?3U? （4-1） ?3U??US （4-2）
b2bbb表4-1 常用基准值
电气量 Sb(MAV) Ub(KV) Ib(KA)345 关系式 基 准 值 100(或1000,或某元件的额定容量) 3.15 b6.3 10.5 15.75 37 115 230 345 Ib?SbXb(Ω0.167) Xb?Sb ?Ub?3U? 18.3 9.16 5.5 3.66 1.56 0.502 0.251 0.167 ?3U? 0.0995 0.397 1.10 2.49 13.7 132 530 1190 b2Sb 4.4.2 标幺值换算
在实际电力系统接线中，各元件的电抗表示方法不统一。如发电机电抗，厂家给
??；变压器的电抗，厂家出的是一发电机额定容量和额定电压为基准的表幺电抗值Xd给出的是短路电压百分值Ud?00?；而输电线路的电抗通常是用有名值表示的。电抗换算公式见下表：
表4-2常用设备电抗换算公式 设备名称 发电机 厂家所给参数 标幺值 \X??Xd?? XdSB SGN变压器 Ud?00? Ud00SB X??100STN?线路 X0???km?L?km? Xl??XL?SB 2UB 15
系统电抗 已知系统容量 X??SB S4.4.3 网络的等值变换与简化
在工程计算中，常采用以下方法化简网络：
⑴网络等值变换
等值变换的原则，是在网络变换前后，应使未被变换部分的状态保持不变。常用的网络变换方法和公式列于《发电厂电气部分课程设计参考资料》P75表4—5表4—6。
⑵利用网络的对称性化简网络
在网络华简中，常遇到对短路点对称的网络，利用对称关系，并依照下列原则可使网络简化。
① 对电位相等的节点，可直接相联。 ② 等电位节点之间的电抗可短接后除去。 ⑶并联电源支路的合并
对于n个并联电源支路，可用下式求等值电势Edz和电抗Xdz。
?EiYi公式: Edz?n?EYii?1ii?1n （4-3）
Xdz?（4）分布系数法
1i?1?Yin （4-4）
对于具有几个电源支路并联，又经一公共支路连到短路点的网络，欲求各电源到短路点的转移阻抗，使用分布系数较为简单。
XX公式： Cm?n?X Xmd??C （4-5）
mm式中 Xn?—n个电源支路的并联电抗（不含公共电抗） Xm—各电源支路电抗
X?--各电源到短路点之间的总电抗
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