常用三相短路电流计算程序算法及结果比较
２００７年电力建设学术年会论文
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常用三相短路电流计算程序算法及结果比较
曹敏敏，黄一超
（华东电力设计院，上海市，２０００６３）
［摘要］ＢＢＣ，ＢＰＡ和ＰＳＳ／Ｅ是目前应用较为普遍的短路电流计算程序。它们通常采用叠加法或者全解法。
程序计算对采甩不同的计算方法，是否考虑并联元件，是否基于潮流，给三相短路电流计算结果带来的差异进
行分析比较。研究结论可为制定统一规范的互联电网短路电流计算条件提供参考。［关键词】
ＢＢＣ
ＰＳＳ，Ｅ
ＢＰＡ三相短路电流
Ｏ引言
三相短路电流计算是电力系统规划、设计、运行中必须进行的计算分析工作。目前，三相短路电流超标问题已成为困扰国内许多电网运行的关键问题。然而，在进行三相短路计算时，各设计、运行和研究
络参数如表１～４所示。
表ｌ负荷数据
部门采用的计算方法各不相同，这就有可能造成短
路电流计算结论的差异和短路电流超标判断的差异，以及短路电流限制措施的不同。
ＢＢＣ。ＢＰＡ和ＰＳＳ／Ｅ是目前应用较为普遍的短
路电流计算程序，ＢＢＣ提供了叠加法和全解法２种
算法，但是不能基于潮流进行计算；ＢＰＡ使用叠加法进行计算，可以基于潮流进行计算；ＰＳＳ／Ｅ使用全解法进行计算，可以基于潮流进行计算。各种算法和计算方式的不同是否会造成短路电流计算结论的差异？为此，分析研究了它们在基于潮流和基于初值条件下的三相短路故障计算结果的区别。认清其差别，可以为互联电网制定统一规范的短路电流计算条件提供参考。
发电机ｌ（平衡机）
发电机２发电机３
Ｏ１６３８５
２４７．５１９２１２８
０．０４Ｏ．０８９Ｏ．１０７
１计算条件
９节点系统计算示例的网络结构如图１所示，网
２算例结果及分析比较
分别用ＢＢＣ，ＢＰＡ，ＰＳＳ／Ｅ３个程序对上面的９节点系统的以下３种情况进行三相短路计算，并对
图１
ＩＥＥＥ９节点系统网络结构示意图
其结果进行比较。
‘‘
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２００７年电力建设学术年会论文
２．２对ＢＰＡ和ＰＳＳ愚基于潮流时进行短路电流
计算
基于潮流时，短路电流与故障点故障前的电压有关，系统的分支电流考虑了相应的负荷分量。表７给出了这２个程序基于潮流时，各个节点三相短路电流。由表７可以看出，各个节点的三相短路电流相
同。
表７基于潮流时。各节点三相短路电流
２．１计及线路充电电容等并联元件
在实际工程中，会直接利用已有的潮流数据进
行三相短路电流计算，这时的数据中是计及线路充
电电容等并联元件的。通过以下计算比较各个程序
是否会有不同的计算结果。计及线路电容时，各个程
序计算所得各节点三相短路电流如表５所示。由表
５可知，在计及线路充电电容时，ＢＢＣ法１：叠加法
与ＢＰＡ比不考虑时减少，．因为ＢＰＡ也采用叠加法进行的短路电流计算。ＢＢＣ法２：全解法与ＰＳＳ／Ｅ算出的短路电流值比不考虑电容时增加，两程序相差百分数很小．都在０．４％以下，其误差应该是属手输入数据位数不一样所造成的截断误差和计算过程的舍人误差。ＢＢＣ的２种算法相差百分数较高，都在３％左右。而对于节点数更多的数据，这个误差将越来越大。这与不同计算方法对电容不同的处理有关系。表６列出２０１０年华东电网部分节点的短路电流数据。由表６可以看出，２个算法之间的差异随着网络节点数增加而增大，有的节点甚至差了３ｋＡ，这极有可能导致短路电流限制措施的不同。应该说，基
但在实际工程中，存在以下问题：
（１）基于潮流的短路电流计算，全系统的所有故
障点的短路前电压并不能保证是系统可能的最高运
行电压。潮流中发电机的实际功率因素也不一定能反映发电机的最大负载情况。而这２点是影响故障端口等值电压源计算的主要因素。
（２）计算最大短路电流时，需要所有的发电机均运行．而为保证电力系统的可靠性，系统的发电机总是冗余的，有备用的。
在实际应用中，短路电流计算大多数都不是基予潮流的。国标推荐的三相短路电流计算方法是等值电压源法，其计算条件为：（１）不考虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式；（２）忽略线路电容和非旋转负载的并联导纳；（３）具有分接开关的变压
于运行方式的短路电流计算结论是精确的。只要保
证所有的发电机全部运行，系统全接线运行，基于潮流的短路电流计算，其等值阻抗是能反映系统在最大运行方式下的等值阻抗的。ＢＰＡ和ＰＳＳ，Ｅ提供了基于潮流的三相短路电流计算。下面对这２个程序的计算结果进行比较。
表Ｓ计及线路充电电容。各节点三相短路电流
…
廿廿乙
ＢＢＣ叠
加法与
Ｐｓｓ，Ｅ
ＢＢＣ全解法与
ＢＢＣ法
１与法
节点蚕而隈■至丽ＦＢＰＡ
２相差
差百分相差百百分数
分数，％，％数，％
ＢＰＡ相Ｐｓｓ，Ｅ
器，其开关位置均视为在主分接位置；（４）不计弧电
阻‘；（５）３５ｋＶ及以上系统的最大短路电流计算时，等值电压源取额定电压的１．１（计算中基准电压的１．０５ｐｕ），但不超过设备的最高运行电压。
下面就等值电源法进行三相短路电流计算。２．３等值电源法短路电流计算
表６计及线路充电电容，各节点三相短路电流
各个程序计算所得的各节点三相短路电流如表８所示。由表８可知，在不计线路充电电容时，ＢＢＣ的２种计算方法计算结果一致，３个程序三相短路电流结果也几乎一致。
２．４
３种计算方式的结果比较
由以上３种计算方式结果可知，等值电源法由
于等值电压源取标称电压的１．１倍（计算中额定电压的１．０５ｐｕ），计算结果比计及并联元件和基于潮流计算要大１．０５倍左右，给电力系统规划，设计，运行
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注：方式Ａ：等值电压源为基准电压。方式Ｂ：等值电压源为基准电压的１．０５ｐｕ。
中选择设备和短路电流超标判断留有一定裕度。算结果吻合，计算结果比不考虑电容时增大。３．３在运行方式下进行潮流计算时，ＢＰＡ与ＰＳＳ／Ｅ计算结果一致。
３．４在等值电源法计算时，ＢＢｃ的２种计算方法结果一致，３个程序的计算结果也比较吻合。
３．５等值电源法，计算结果比计及并联元件和运行方式下计算要大１．０５倍左右，给电力系统规划，设计，运行中选择设备和短路电流超标判断留有一定裕度。
（责任编辑：李汉才）
３结论
３．１
ＢＢＣ程序采用了２种三相短路电流计算方法：
全解法和叠加法，但不支持在运行方式下进行短路电流计算。ＢＰＡ程序使用叠加法，ＰＳＳ／Ｅ使用全解法，ＢＰＡ与ＰＳＳ／Ｅ都支持在运行方式下的短路电流计算。
３．２在计及线路电容时，ＢＢＣ的法１与ＢＰＡ都采用的是叠加法，计算结果吻合，计算结果比不考虑电容时减小。ＢＢＣ的法２与ＰＳＳ／Ｅ采用的全解法，计
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作者：作者单位：
曹敏敏， 黄一超
华东电力设计院,上海市,200063
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