通常，三相短路電流最大，當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)，兩相短路電流可能大于三相短路電流；當(dāng)短路點(diǎn)靠近中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)，單相短路電流也有可能大于三相短路電流。
1、先計(jì)算各電源到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗（在某基準(zhǔn)容量為基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值表示）；
2、換算成各電源容量為基準(zhǔn)值的計(jì)算電抗；
3、各電源容量除以各計(jì)算電抗，即為各電源在短路點(diǎn)的短路電流；
4、上述各短路電流相加，即為總的短路電流（次暫態(tài)值）。
三相短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行中必須進(jìn)行的計(jì)算分析工作。目前，三相短路電流超標(biāo)題目已成為困擾國(guó)內(nèi)很多電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵題目。然而，在進(jìn)行三相短路電流計(jì)算時(shí)，各設(shè)計(jì)、運(yùn)行和研究部分采用的計(jì)算方法各不相同，這就有可能造成短路電流計(jì)算結(jié)論的差異和短路電流超標(biāo)判定的差異，以及短路電流限制措施的不同。
假如短路電流計(jì)算結(jié)果偏于守舊，有可能造成不必要的投資浪費(fèi)；若偏于樂觀，則將給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下災(zāi)難性的隱患。因而，在深進(jìn)研究短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，比較了不同短路電流計(jì)算條件對(duì)短路電流計(jì)算結(jié)論的影響，以期能為電網(wǎng)短路電流的計(jì)算和限制提供更切合實(shí)際的方法和思路。
1、短路電流計(jì)算方法
經(jīng)典的短路電流計(jì)算方法為：取變比為1.0，不考慮線路充電電容和并聯(lián)補(bǔ)償，不考慮負(fù)荷電流和負(fù)荷的影響，節(jié)點(diǎn)電壓取1.0，發(fā)電機(jī)空載。
短路電流計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)主要有iec標(biāo)準(zhǔn)和ansi標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)采用的是iec標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)標(biāo)規(guī)定了短路電流的計(jì)算方法、計(jì)算條件。國(guó)標(biāo)推薦的三相短路電流計(jì)算方法是等值電壓源法，其計(jì)算條件為：①不考慮非旋轉(zhuǎn)負(fù)載的運(yùn)行數(shù)據(jù)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式；②忽略線路電容和非旋轉(zhuǎn)負(fù)載的并聯(lián)導(dǎo)納；③具有分接開關(guān)的變壓器，其開關(guān)位置均視為在主分接位置；④不計(jì)弧電阻；⑤35kv及以上系統(tǒng)的最大短路電流計(jì)算時(shí)，等值電壓源取標(biāo)稱電壓的1.1（計(jì)算中額定電壓的1.05pu），但不超過設(shè)備的最高運(yùn)行電壓。
對(duì)于電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行部分，三相最大短路電流計(jì)算是主要的計(jì)算內(nèi)容。計(jì)算中，各電網(wǎng)、電網(wǎng)內(nèi)的不同部分可能采用不同的計(jì)算條件。差別主要集中在變壓器變比、節(jié)點(diǎn)電壓的選取上。變壓器變比有取1.0，有取實(shí)際運(yùn)行變比的；節(jié)點(diǎn)電壓可能取1.0，也可能取1.05。這兩者的不同組合均有所采用，顯然，這將影響短路電流的計(jì)算結(jié)果。題目的根源在于計(jì)算職員往往根據(jù)計(jì)算程序的固有設(shè)置來(lái)計(jì)算，而計(jì)算程序又缺乏足夠的靈活性所致。實(shí)在，若了解短路電流計(jì)算的要求，計(jì)算職員是可以對(duì)所得的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸さ摹Ｓ械馁Q(mào)易軟件也提供了靈活的短路電流計(jì)算條件設(shè)置功能。
2、影響短路電流計(jì)算結(jié)果的因素
美國(guó)pti公司的pss/e程序提供了基于潮流的短路電流計(jì)算和采用經(jīng)典方法、ansi標(biāo)準(zhǔn)或iec標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行短路電流計(jì)算的選擇。采用iec標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，答應(yīng)用戶任意設(shè)定短路電流計(jì)算的初值條件。可設(shè)定的選項(xiàng)包括：①變比選擇：1.0或正常變比；②考慮充電電容與否；③計(jì)及并聯(lián)補(bǔ)償與否；④節(jié)點(diǎn)電壓值；⑤發(fā)電機(jī)功率因素。
為此，利用pss/e程序?qū)ζ渥詭У乃憷M(jìn)行了不同初值設(shè)置條件對(duì)短路電流計(jì)算結(jié)果的影響分析。
2.1變壓器變比的影響
由于原算例中的盡大多數(shù)變比均為1.0，為比較變比的影響，分別將所有的變比設(shè)為0.95、1.0、1.05，假設(shè)變比均在高壓側(cè)，其它初值條件與經(jīng)典計(jì)算方法的設(shè)置相同，計(jì)算結(jié)果如表1所示。
由表1可見，當(dāng)變比增大時(shí)，500kv電網(wǎng)的短路電流減小，機(jī)真?zhèn)€短路電流增加，230kv系統(tǒng)則有升有降。這看似無(wú)什么規(guī)律，實(shí)在，它們的結(jié)論是一致的。只要從本母線看出往的變壓器變比增加了，變壓器支路的等值阻抗將增加，短路電流將減?。环粗?，變壓器支路的等值阻抗將減小，短路電流將增加。而230kv系統(tǒng)則在500kv降壓變和本地系統(tǒng)電廠升壓變的作用下，短路電流變化可能有升有降。
從表1中還可以看到，變比的大幅變化對(duì)短路電流的影響相對(duì)較小，其中，nucpant站的短路電流變化幅度最大，其它的廠站變化相對(duì)較小。這是由于nucpant站的等值阻抗受連接在此站的兩臺(tái)升壓變的影響較大之故。
2.2充電電容和并聯(lián)補(bǔ)償?shù)挠绊?br>除基于潮流的短路電流'>短路電流計(jì)算外，短路電流'>短路電流計(jì)算一般均不考慮線路充電電容、線路高抗、低壓并聯(lián)電容器、電抗器等設(shè)備的影響。表2給出了考慮充電電容和并聯(lián)補(bǔ)償與否的四種組合方式下，其短路電流計(jì)算結(jié)果的變化情況。其中，c表示線路充電電容，s表示節(jié)點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償，未列出的初值條件與經(jīng)典方法的設(shè)置相同。
由表2可見，考慮并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)，短路電流的變化相對(duì)較小，而且，考慮并聯(lián)補(bǔ)償后，短路電流的變化有升有降，其中，若是容性補(bǔ)償占主導(dǎo)影響，短路電流增加，反之，則下降；考慮充電電容時(shí)，短路電流的變化幅度較大；若同時(shí)考慮充電電容和并聯(lián)補(bǔ)償，其影響是兩者的疊加。
2.3節(jié)點(diǎn)電壓值的影響
節(jié)點(diǎn)電壓的變化時(shí)，基于等值電壓源法的短路電流計(jì)算結(jié)果與電壓值保持線性關(guān)系，所以，表3僅列出了部分節(jié)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果比較。
2.4發(fā)電機(jī)的出力和功率因素的影響
在短路電流計(jì)算中，除基于潮流的短路電流計(jì)算外，發(fā)電機(jī)一般設(shè)為空載，所以，發(fā)電機(jī)的空載電勢(shì)與其端電壓相同。若發(fā)電機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)，其空載電勢(shì)將大于發(fā)電機(jī)端電壓，且在有功功率相同的情況下，功率因素越低，負(fù)載率越高，電流越大，空載電勢(shì)越大，故障前短路點(diǎn)的母線電壓也越高，所以，短路電流越大。表4給出了發(fā)電機(jī)功率因素變化對(duì)短路電流計(jì)算結(jié)果的影響，表4的結(jié)論與理論分析相吻合。
2.5不同計(jì)算方法'>計(jì)算方法的比較
為比較采用不同計(jì)算方法'>計(jì)算方法對(duì)短路電流'>短路電流計(jì)算結(jié)果的影響，選取了以下三種有代表性的計(jì)算初值設(shè)置條件。
(1）基于潮流的短路電流'>短路電流計(jì)算；
(2）經(jīng)典短路電流計(jì)算方法；
(3）iec推薦的方法（變比不變，節(jié)點(diǎn)電壓取1.05pu）。
表5給出了三種方法下短路電流的計(jì)算結(jié)果。表中，偏差列為該方法計(jì)算值與基于潮流的計(jì)算方法的偏差值。
由表5可見，經(jīng)典方法的計(jì)算結(jié)果比基于潮流的小，而iec方法的結(jié)果較接近于基于潮流的計(jì)算結(jié)果，但依然有個(gè)別節(jié)點(diǎn)存在較大的偏差，有的偏小，有的偏大，并不能真正反映電網(wǎng)的短路電流水平。
3、討論和建議
通過比較分析，可以看到：不同的初值設(shè)置條件、不同的計(jì)算方法，其短路電流計(jì)算結(jié)果將有明顯的區(qū)別。
應(yīng)該說，基于潮流的短路電流計(jì)算結(jié)論是最為精確的。只要保證所有的發(fā)電機(jī)全部運(yùn)行、系統(tǒng)全接線運(yùn)行，基于潮流的短路電流計(jì)算，其等值阻抗'>等值阻抗是能反映系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下的等值阻抗'>等值阻抗的。除所有計(jì)算方法中的共同參數(shù)要求外，影響故障點(diǎn)等值阻抗值的因素主要有：變壓器變比、并聯(lián)補(bǔ)償、線路充電電容等，其中，變壓器的變比和并聯(lián)補(bǔ)償影響相對(duì)較小，而線路充電電容影響較大。
但題目是：(1)基于潮流的短路電流計(jì)算，全系統(tǒng)的所有故障點(diǎn)的短路前電壓并不能保證是系統(tǒng)可能的最高運(yùn)行電壓。潮流中發(fā)電機(jī)的實(shí)際功率因素也不一定能反映發(fā)電機(jī)的最大負(fù)載情況。而這兩點(diǎn)是影響故障端口等值電壓源計(jì)算的主要因素。(2)計(jì)算最大短路電流時(shí)，需所有發(fā)
為保證電力系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)總是冗余的、有備用的，所以，這對(duì)潮流計(jì)算是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
為此，建議采取以下的方法進(jìn)行電網(wǎng)三相短路電流計(jì)算。
①以全接線潮流文件為基礎(chǔ)，在潮流計(jì)算中應(yīng)包括所有發(fā)電機(jī)，未運(yùn)行的機(jī)組以零出力機(jī)組表示。
②計(jì)算此方式下的短路電流，更確切地說，是計(jì)算此方式下，系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的等值阻抗，這一等值阻抗是系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)最小等值阻抗的真實(shí)反映。
③根據(jù)系統(tǒng)每一節(jié)點(diǎn)可能的最高運(yùn)行電壓水平，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的最大短路電流。根據(jù)等值電壓源法，短路電流值為節(jié)點(diǎn)電壓除以等值阻抗。