华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
4 短路电流计算
在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障下都能安全、可靠的工作，需要进行全面的短路电流将计算。
短路电流计算的步骤为
（1） 根据已知条件和计算目的画出计算电路并作出等值电路 （2） 化简电路 （3） 计算短路电流
4.1 短路计算的目的及假设
4.1.1 短路电流计算的目的
短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节其计算目的是：
（1） 在选择电气主接线时，为比较个接线方案或确定一接线是否需要采取限制短路电流措施，都需进行必要的短路电流计算。
（2） 在选择电气设备时，为保证电气设备在正常运行和故障下都能安全、可靠的工作，同时又力求节约资金，这就要求进行全面的短路电流计算。
（3） 在设计屋外高压配电装置是，需按短路条件检验导线相间和相对地的安全距离。
（4） 按接地装置设计时，需用短路电流。
4.1.2 短路电流计算的基本假设
（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）电力系统各组件的磁路不饱和，及铁芯的电气设备电抗值不随电流变化； （4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流；
（5）组件电阻略去，输电线路电容略去不计，也不计负荷的影响； （6）系统短路时是金属性短路。
4.1.3 基准值
高压短路电流计算一般只计算组件电抗，采用标幺值计算，为了计算方便选取如下基准值：
基准容量：SB?100MVA
基准电压：Uav（kV） 10.5 37 115
4.2 变压器及电抗器的参数计算
4.2.1 主变参数计算
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由变压器原始数据计算得，
11 Uk1%?[Uk(1?2)%?Uk(1?3)%?Uk(2?3)%]?[22.5?13?8]?13.75 （4-1）
2211 Uk2%?[Uk(1?2)%?Uk(2?3)%?Uk(1?3)%]?[22.5?8?13]?8.75 （4-2）
2211 Uk3%?[Uk(1?3)%?Uk(2?3)%?Uk(1?2)%]?[13?8?22.5]??0.75 （4-3）
22于是， X1%1*?Uk100*SBS?13.75*100?0.183 N10075XUk2%2*?100*SBS?8.75*100?0.117 N10075XUk3%3*?100*SBS??0.75*100??0.01 N100754.3 网络等值变换与简化
方案三与方案四短路计算系统化简阻抗图及各阻抗值，短路点均一样。
4.3.1 短路点d1短路计算（主变110kV侧）
基准电压UB=115kV，系统为无穷大系统，发生短路时，有原始资料可知：系统短路电抗：XS=0.2 网路化简如图所示：
XSSd1
I1dz*=I”*=I∞*=I0.2* =X=5.0 SIBB=
S3U?100?115=0.502kA B3I”= I∞= I0.2=I\?IB= I∞*IB= I0.2* IB=5.0×0.502=2.5105 kA ich=2.55I″=2.55×2.5105 =6.4012 kA Ioh=1.52I″=1.52×2.5105 =3.8160 kA
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（4-4） （4-5） （4-6） （4-7） （4-8）
（4-9） 4-10） 4-11）
（（华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
S″=3I″Uav=3×2.5105×115=500.056 MVA （4-12） 4.3.2 短路点d2短路计算（35kV母线）
S S S S XS XS XS
d2 X6
x1 x2
图4 - 3
d2 x1 x2
x4 d2 x4 d2 图4 - 5
x5
图4 - 6
图4 - 4
X4 =X1+X2=0.183+0.117=0.3 X5=X4 // X4=0.15
X6=X5 + XS=0.15+0.033=0.35 Xd∑*= X6=0.35
所以Idz*=I”*=I∞*=I0.2*=
1=2.8571 Xd*IB=
SB100?=1.56 kA
3UB3?37I”= I∞= I0.2=I?\IB= I∞*IB= I0.2* IB=2.8571×1.56=4.4571 kA
ich=2.55I″=2.55×4.4571=11.3657kA Ioh=1.52I″=1.52×4.4571=7.638 kA
S″=3I″Uav=3×4.4571×37=285.6308MVA 4.3.3 短路点d3短路计算（35kV出线）
短路点d3的计算与短路点d2的计算完全相同，结果也完全相同，故这里不再重复计算。
4.3.4 短路点d4短路计算（10kV母线）
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S S S S XS X S X XS
9
x11d 4 x x7 x7 x8
x3 x3图4 - 10
d 4 d 4 d 4 图 4 - 9
图 4 - 7 图4 - 8
网络化简如图4-7至图4-10所示
X7=X1+X3=0.214-0.01=0.173 X8=X7∥X7=0.206/2=0.0869 X9=Xs+X8=0.2+0.0869=0.2865 Xd∑*=X9=0.2865 所以I1dz*=I”*=I∞*=I0.2*=X=3.4904 d*IB=
SB3U?100=5.4986 kA
B3?10.5I”= I∞= I0.2=I\?IB= I∞*IB= I0.2* IB=3.4986×5.4986=19.1923 kAi″ch=2.55I=2.55×19.1923 =48.9404kA Ioh=1.52I″=1.52×19.1923 =29.1723kA
S″=3I″Uav=3×19.1923×10.5=349.0414 MVA 4.3.5 短路点d5短路计算（10kV出线）
由于短路电流过大，需要装设限流电抗器。 限流电抗器的选择： （1）电压：Ug?UN
Ug=10kV，UN=10kV，Ug?UN （2）电流：Igmax?IN Igmax=0.173kA
（3）初选型号：NKL-10-300 （4）选择电抗值：
设加电抗器后将短路电流限制到I=5Ka
XIBIU5.R%?(I?X49860.2*10.5?*)*NBI?(?0.1455)??3.65% BUN55.4986*10
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4-13） （
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取XR%=4%，选NKL-10-300-4.其参数如下表4-1：
表4-1 电抗器参数
型号 额定电压，kV 额定电流，A 电抗率，% 动稳定电流 1S热稳定电流， 峰值，kA NKL-10-300-4 10 300 4 19.1 kA 17.45
（5)电压损失与残压校验
加电抗器后网络化简如图所示
S S X 9
d 5 X10
xR
d 5
图 4 - 12
电抗表幺值：XR*?图 4 - 11
XRUNS410100??B2????0.786 21001003INUN3?0.210.5Xd∑*=X10=1.0725 所以Idz*=I”*=I∞*=I0.2*=IB=
SB3UB?1003?10.51=0.9324 Xd*=5.4986 kA
I”= I∞= I0.2=I?\IB= I∞*IB= I0.2* IB=0.9324×5.4986=5.1269 kA ich=2.55I″=2.55×5.1269=13 kA Ioh=1.52I″=1.52×4.648=8.9726kA
S″=3I″Uav=3×8.9726×10.5=107.3551 MVA
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