河北工程大学科信学院毕业设计说明书
图4-2-3变电站主接线图
4.3短路电流计算
产生短路的原因 ：
短路发生的主要原因是系统中某一部位的绝缘遭到破坏。绝缘遭到破坏的原因有很多，根据长期的事故统计分析，主要有以下一些原因：
⑴雷击或高电位侵入； ⑵绝缘老化或外界机械损伤； ⑶误操作；
⑷动、植物造成的短路。 短路的危害：
⑴短路电流IK远大于正常工作电流，短路电流产生的力效应和热效应足以使设 备受到破坏；
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⑵短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常电压，会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故；
⑶短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及环境安全带来危害。如误操作隔离开关产生的电弧常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电弧短路可能 引起火灾等；
⑷不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害； ⑸不对称短路使磁场不平衡，会影响通信系统和电子设备的正常工作，造成空 间电磁污染。
一般规定： ⑴计算的基本情况。
①电力系统中所有电源均在额定负荷下进行。
②所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强励装置）。 ③短路发生在短路电流最大值的瞬间。
④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流。 ⑵接线方式。计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用在仅切换过程中可能并联运行的接线方式；
⑶计算容量。应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划； ⑷短路的种类。对中性点接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。对中性点不接地系统，短路类型有：三相短路和两相短路。 据统计，从短路类型来看，单相短路或接地短路发生率最高；从短路发生的部位来看，线路（尤其是架空线路）上发生短路或接地比例最大。我国的中压系统采用中 性点不接地系统，主要就是为了避免单相接地造成的停电事故。
4.3.1短路电流计算的目的及方法
目的：短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。同时供电网络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果，就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻。
方法：进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算
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所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。
4.3.２采用标幺制法进行短路计算
⑴接线方式
计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方 式，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。 ⑵计算容量 ⑶短路点的种类
一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压器的回路中发生单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的时候进行计算。
⑷短路点位置的选择
短路电流的计算，为选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。取最严重的短路情况分别在6kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路情况（点a和点b发生短路），则选择这两处做短路计算。该设计的短路计算电路如下图4-3所示。
图４-3 短路计算电路
根据设备的选择和继电保护的要求选择短路计算点，一般选择在线路的始末端，求
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变电所高压35kV母线上ｂ点短路和低压6KV母线上ａ点短路的三相短路电流和短路容量。
变压器容量：8000kvA，Y，d11 接线，短路阻抗Uk%=7.5。
设本系统为无限大容量电力系统。短路点的短路计算电压（平均额定电压）通常取为比线路额定电压UN高5%，则本设计中有UC1=37KV UC2=6.3KV
⑴确定基准值：
工程设计通常取Sd=100MVA，基准电压Ud=Uc,则有Ud1?37kV,Ud2?6.3kV，
SdSd100MVA100MVAId1???1.56kA,Id2???9.16kA，
3?Ud13?37KV3?Ud23?6.3KV⑵计算短路电路中各元件的电抗标么值为：
①电力系统电抗标幺值：由工厂供电表查得LW8-35型断路器的额定断流容量
SOC=1500MVA，因此
X*1?Sd100MVA??0.067 SOC1500MVA②线路电抗标幺值：由工厂供电表查得X0?0.40?/km，因此 X*2=0.40*5Km*100MVA/(37*37KV)=0.146 ③电力变压器电抗标幺值： 由工厂供电表查得UK%=7.5，因此
UK%Sd7.5?100?103kVAX3*?X4*???0.9375
100SN100?8000kVA
⑶计算ｂ点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量： 等效电路图如下图所示：
E1X12b
图４-3-1 35kV侧短路等效简化图
①总电抗标幺值
???0.067+0.146=0.213 X?(K?1)?X1?X2?②三相短路电流周期分量有效值 I(3)K-1=1.56KA/0.213=7.32KA ③短路冲击电流，最大有效值电流
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I’’(3)=I∞(3)= I(3)K-1=7.32KA ish(3)=2.55*7.32KA=18.67KA Ish(3)=1.51*7.32KA=11.05KA ④三相短路容量
S(3)k-1=100MVA/0.213=469.48MVA
⑷计算ａ点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 线路等效图如下图所示：
E1 E2X1X2XTXTa 图４-3-2 6kV侧短路等效图
①总电抗标幺值
?X?(K?2)?X*1+X*2+X*3//X*4=0.067+0.146+0.9375/2=0.68
②三相短路电流周期分量有效值 I(3)K-2=9.16KA/0.68=13.47KA
③短路冲击电流，最大有效值电流和短路容量 I’’(3)=I∞(3)= I(3)K-2=13.47KA ish(3)=1.84*13.47KA=24.78KA Ish(3)=1.51*13.47KA=14.68KA ④三相短路容量
S(3)k-2=100MVA/0.68=147.06MVA 短路计算结果如表4-2所示：
表4-2短路计算结果表 短路点编号 ｂ ａ
短路点额定电压 UN/kV 35 6 平均工作电压 Uav/kV 37 6.3 短路电流周期分量有效值 IK/kA 7.32 13.47 21
(3)短路点冲击电流 短路容量 有效值 最大值 I?/kA 7.32 13.47 Ish/kA 11.05 14.68 ish/kA 18.67 24.78 SK/MVA 469.48 147.06