3.2 短路計(jì)算的目的和方法

短路故障對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響很大，所造成的后果也十分嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后要盡量限制所影響的范圍。

1．計(jì)算目的

（1）選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備（如開關(guān)電器、母線、絕緣子、電纜等）必須具有充分的電動(dòng)力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗(yàn)是以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)的。

（2）繼電保護(hù)的配置和整定。系統(tǒng)中繼電保護(hù)的配置以及保護(hù)裝置的參數(shù)整定都必須在對(duì)電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，還要計(jì)算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要進(jìn)行多種運(yùn)行方式的短路計(jì)算。

（3）電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電站的主接線設(shè)計(jì)中，有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當(dāng)改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到既可靠又經(jīng)濟(jì)的方案。因此，在比較和評(píng)價(jià)方案時(shí)，短路電流計(jì)算是必不可少的內(nèi)容。

（4）確定電力線對(duì)鄰近架設(shè)的通信線是否存在影響。在設(shè)計(jì)110kV及以上電壓等級(jí)的架空輸電線路時(shí)，要計(jì)算短路電流以確定電力線對(duì)鄰近架設(shè)的通信線是否存在危險(xiǎn)及干擾影響。

（5）其他目的。在電力工程中，計(jì)算短路電流的目的還有很多，不可能一一列舉，如確定中性點(diǎn)的接地方式、驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓、計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺、計(jì)算輸電線路分裂導(dǎo)線間隔棒所承受的向心壓力等都需要計(jì)算短路電流。

2．計(jì)算方法

實(shí)際的電力系統(tǒng)十分復(fù)雜，突然短路的暫態(tài)過程更加復(fù)雜，要精確計(jì)算任意時(shí)刻的短路電流非常困難。然而實(shí)際工程中并不需要十分精確的計(jì)算結(jié)果，但卻要求計(jì)算方法簡捷、適用，計(jì)算結(jié)果只要能滿足工程允許誤差即可。因此，工程中適用的短路計(jì)算，是采用在一定假設(shè)條件下的近似計(jì)算法，這種近似計(jì)算法在電力工程中稱為短路電流實(shí)用計(jì)算。

短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)基本計(jì)算之一，一般采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于已知電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，短路電流計(jì)算的主要步驟如下：

（1）制定等值網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算各元件在統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值。

（2）網(wǎng)絡(luò)簡化。對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)消去電源點(diǎn)以外的中間節(jié)點(diǎn)，把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)簡化為兩種形式之一：①一個(gè)等值電勢和一個(gè)等值電抗的串聯(lián)電路，如圖3-2（a）所示；②多個(gè)有源支路并聯(lián)的多支星形電路，如圖3-2（b）所示。

（3）考慮接在短路點(diǎn)附近的大型電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響。

（4）計(jì)算指定時(shí)刻短路點(diǎn)發(fā)生某種短路時(shí)的短路電流（含沖擊電流和短路全電流有效值）。

（5）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各支路的短路電流和各母線的電壓。

一般情況下三相短路是最嚴(yán)重的短路。因此，絕大多數(shù)情況是按三相短路電流來選擇或校驗(yàn)電氣設(shè)備。另外，三相短路是對(duì)稱短路，它的分析和計(jì)算方法是不對(duì)稱短路分析和計(jì)算的基礎(chǔ)。