毕业设计（论文）
3 电力系统故障计算的基本原理
3.1 短路计算的基本原则和规定
电力系统三相短路计算主要是短路电流周期分量的计算，在给定电源电势时，实际就是稳态交流电路的求解。
在电力系统短路电流的工程计算中，许多实际问题的解决（如电网设计中的电气设备选择）并不需要十分精确的结果，于是产生了近似计算的方法。在近似计算中主要是对系统元件模型和标么值参数计算做了简化处理。在元件模型方面，忽略发电机、变压器和输电线路的电阻，不计输电线路的电容，略去变压器的励磁电流（三相三柱式变压器的零序等值电路除外），负荷忽略不计或只做近似估计。在标么值参数计算方面，在选取各级平均电压做为基准电压时，忽略各元件(电抗器除外)的额定电压之比，即所有变压器的标么变比都等于1。此外，有时还假定所有发电机的电势具有相同的相位，加上所有元件仅用电抗表示，这就避免了复数运算，把短路电流的计算简化为直流电路的求解。
短路计算的目的是为了选择导体和电器，并对其进行相关校验。 基本假定：短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则： （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）系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电机饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间相差120°电气角； （4）电力系统中各原件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小变化；
（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，
50%负荷接在系统侧；
（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； （7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间； （8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
（9）除计算短路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；
（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）输电线路的电容略去不计；
（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。
9
毕业设计（论文）
一般规定：
（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成的5～10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在仅在切换过程中可能并列运行的接线方式；
（2）在电气网络中应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响；
（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。对加装电抗器的6～10KV出线与厂用分支线回路，除其母线和母线隔离开关之间隔板前的引线和套管，计算短路点应选择在电抗器前，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后；
（4）导体和电器的动稳定、热稳定和电器的开断电流，一般按三相短路验算。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压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，则应按严重情况计算。
3.2 短路点的选择原则与确定
3.2.1 短路点选择原则
短路计算点是指在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点。所选的短路点一定要是各种短路类型是最严重的情况，应为只要这样才能得出变压器中性点的最大入地电流，算出后才能进行接地电阻允许值的计算。而且一般不止选择一个短路点，而是通常选择2～3个分别进行计算，然后将计算结果进行比较。 3.2.2 短路点的选择
在该系统中选择了220kV高压侧母线 L2与220kV高压侧母线L3之间（如图
3.1）。
图 3.1 同步发电机三相短路系统算例图
10
毕业设计（论文）
3.3短路电流计算
3.3.1计算的基本步骤
计算的基本过程如下： （1）选择短路点；
（2）画出计算用等值网络，利用标幺值计算：
①基准值选取SB?900MVA，Ub?Uav； ②各种标幺值的计算； ③各元件的电抗编号；
（3）网络化简，求转移电抗Xz?(Sb)；
（4）求相应的计算电抗XjsXSjs?eS*X*； b? （5） 求短路电流有名值I''?I'Sb3U； av3.3.2短路计算
（1）假设一个电力系统三相短路，其中已知参数如下：
SB?900MVA
ST?900MVA
V?220kV
L1?10km L2?L3?110km L4?220km
T1?T2?10/220
X?0.529?/km
（2）系统参数标幺值化：
X100a?XG?X1?2?900?5.29?5.512 X100L1?XL2?58.19?2202?0.12 X?100L3?116.382202?0.25 11
3.1）
3.2）
（ （
毕业设计（论文）
图3.2 系统等值电路图
（3）再将该电路图三角星化如图3.3：
图 3.3 网络三角化星图
其中：
X1?XL2X?0.12?0.121?XL?0.0275
L1?XL2?XL30.49X?X?XL1?XL30.11?0.X?X?2223?0.055
L1L2?XL30.49（4）将星型图继续简化为图3.4得：
X5?(Xa?X2)//X3?(5.512?0.055)//0.055?0.054
Xff?X4?X1?0.112 12