电力系统【第七章：电力系统三相短路的分析与计算】

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一.电力系统故障概述

　　1.短路

　　　　短路是指电力系统正常运行情况下以外的相与相或相与地【或中性线】之间的故障连接。

　　2.对称短路与不对称短路

　　　　三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路。其它几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路，如下：

　　3.产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。

　　4.系统中发生短路相当于改变了电网的结构，必然引起系统中功率分布的变化，而且发电机输出功率也相应发生变化。

　　5.为了减少短路对电力系统的危害，可以采用限制短路电流的措施，在线路上装设电抗器。但是最主要的措施是迅速将发生短路的部分与系统其它部分进行隔离，这样发电机就可以照常向直接供电的负荷和配电所的负荷供电。

　　6.电力系统的短路故障有时也称为横向故障，因为它是相对相【或相对地】的故障。还有一种故障称为纵向故障，即断线故障，指的是一相或多相断线使系统运行在非全相运行的情况。在电力系统中的不同地点【两处以上】同时发生不对称故障的情况，称为复杂故障。

 二.无限大功率电源供电的系统三相短路电流分析

　　1.电源功率无限大时外电路发生短路（一种扰动）引起的功率改变对电源来说微不足道，因而电源的电压和频率对应于同步发电机的转速保持恒定。

　　2.无限大电源可以看做由多个有限功率电源并联而成的，因其内阻抗为零，电源电压保持恒定。实际上，真正的无限大电源是不存在的，只能是一种相对概念往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对大小来判断电源是否作为无限大功率电源。若供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%时，则可认为供电电源为无限大功率电源。在这种情况下，外电路发生短路对电源影响较小，可近似认为电源电压幅值和频率保持恒定。

　　3.当短路点突然发生三相短路时，这个电路即被分成两个独立的回路。及有电源连接的回路和无电源连接的回路。在有电源连接的回路中，其每相阻抗减小，对应的稳态电流必将增大。在无电源连接的回路中，电流将从短路发生瞬间的值不断衰减，一值衰减到磁场中存储的能量全部转化为电阻中所消耗的热能，电流即衰减为零。

　　4.短路至稳态时，三相中的稳态短路电流为三个幅值相等、相角相差120度的交流电流，其幅值的大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。从短路发生到稳态之间的暂态过程中，每相电流中还包含逐渐衰减的直流电流，它的出现原因是电感中的电流在突然短路瞬时的前后不能突变。很明显，三相的直流电流是不相等的。

　　5.直流分量起始值越大，短路电流瞬时值越大。三相中直流电流起始值不能同时最大或同时为零。

　　6.短路电流在最恶劣情况下的最大瞬时值，称为短路冲击电流。

　　7.短路功率即为某支路的短路电流与额定电压构成的三相功率。

 三.电力系统三相短路实用计算

　　1.根据同步发电机的电磁暂态过程分析，在短路后的瞬间，发电机可用次暂态电动势和次暂态电抗等效。

　　2.在工程实用计算中，一般采用运算曲线法计算任意时刻的短路电流交流分量。

　　3.经过网络化简消去除电源电动势节点和短路点之外的所有中间节点，最后得到个电源电动势节点和短路点间的直接联系阻抗即为转移阻抗。

　　4.所有电源对短路点转移阻抗的并联就是网络对短路点的等效阻抗。

　　5.计算方法：网络化简法，单位电流法。

四.计算短路电流交流分量初始值的原理

　　1.根据计算原理选择计算的数学模型和计算方法，及计算用的数学公式。

　　2.根据所选择的数学模型和计算方法编写计算程序。