基本原理
本节主要介绍 DSLab 平台 短路电流计算的基本原理。
功能定义
DSLab 平台提供的短路电流计算功能主要包括：
- 基于阻抗法的配电系统的短路电流计算。
- 基于电磁暂态的配电系统的短路电流计算。
- 指定母线任意点的短路电流的计算。
- 电网各节点的正、负、零序戴维南等值阻抗。
主要用于解决下列问题：
- 电气主接线方案的比较与选择，或确定是否需要采取限制短路电流的措施。
- 电气设备及载流导体的动热稳定校验和开关电器、管型避雷器等的开断能力的校验。
- 接地装置的设计。
- 继电保护装置的设计与整定。
- 输电线对通讯线路的影响。
- 故障分析。
功能说明
基本概念
电力系统短路的类型主要有三相短路、两相短路、一相接地短路和两相接地短路。 三相短路属对称故障，其余属不对称故障。 除不对称短路外，电力系统的不对称故障还有一相或两相断开的情况，称为非全相运行。在同一时刻，电力系统内仅有一处发生上述某一种类型的故障，称为简单故障。同时有两处或两处以上发生故障，或在同一处同时发生两种或两种以上类型故障，称为复杂故障或多重故障。短路计算就是在某种故障下，求出流过短路点的故障电流、电压及其分布的计算。
基于暂态仿真的短路计算
基于暂态仿真的短路计算是利用电磁暂态仿真技术对短路点进行接地短路模拟，计算短路点及各支路故障工况下详细电流分布曲线。
基于潮流的短路计算
短路点等效电压源
在处理远端和近端短路问题时，均可采用一等效电压源来计算短路电流。当使用等效电压源进行计算时，短路点被此等效电压源替代，该电压源被视为网络中的唯一电压源，而其它如同步发电机、同步电动机、异步电动机及馈电网络的电势均视为零，并以各自的内阻抗进行替代。采用等效电压源法时，无需考虑非旋转负载的运行数据、变压器分接头位置及发电机励磁方式，也无需预先计算短路前的潮流分布。除零序网络外，线路电容与非旋转负载的并联导纳均可忽略不计。
在计算近端短路时，对于发电机及发电机变压器组，应采用修正后的阻抗值。同步电机采用超瞬态阻抗，而异步电动机则采用堵转电流计算得出的阻抗。仅在计算稳态短路电流时，才需考虑同步电机的同步电抗及其励磁顶值。
尽管等效电压源法是一种常用方法，但在特定情况下，若能确保计算精度，亦可采用其它特殊计算方法，如叠加法或其它精确算法。
在交流系统中，任一点的短路电流大小（最大值与最小值）主要受网架结构、发电机或发电机变压器组以及异步电机的运行状态影响，而短路前的电网运行状态则为次要因素。三相交流系统的运行状态复杂多变，难以确定特定的潮流分布以导致电网不同点出现最大或最小短路电流。对于给定系统中的每一点，均存在不同幅值的短路电流，且仅凭经验很难确定使母线达到最大或最小短路电流的极限潮流。
采用短路点等效电压源法进行计算时，无需考虑特殊运行情况，旨在安全与经济并重的前提下，获得具有足够准确度的短路电流值。在电网设计阶段，未来的潮流分布情况未知，因此计算最大与最小短路电流时，主要依据电气设备的额定值及系统标称电压。与叠加法或暂态计算相比，等效电压源法是一种简化方法，仅考虑主要因素。在使用此简化方法时，短路点的等效电压源被视为正序系统中的唯一有效电源，所有馈电网络、同步机与异步电机均在其内部（超瞬态）电抗后短路。在正序与负序系统中，除电动机外的所有并联电容与并联导纳（负载）均可忽略。通常，仅在零序系统中考虑并联电容，但在低压系统以及中性点有效接地的高压系统（接地系数≤1.4）中，零序电容亦可忽略。然而，在中性点不接地或高阻抗接地电网，或有长距离高压输电线路的电网中，则需进行特殊考虑。
在计算中、高压电力系统中不平衡短路电流时，若系统为中性点不接地、中性点谐振接地或接地系数高于1.4的中性点接地系统，则应考虑线路零序电容和零序并联导纳。在计算低压电网的短路电流时，正序系统、负序系统和零序系统中的线路（架空线路和电缆）电容均可忽略。在中性点接地的电力系统中，若不计线路零序电容，则短路电流的计算值将略大于实际短路电流，差值与电网结构相关。除特殊情况外，零序短路阻抗与正序短路阻抗、负序短路阻抗均不相等。
求解短路电流的关键在于确定短路点的短路阻抗。对于小型网络，可通过星-三角变换等方法对网络进行化简，消除短路点以外的所有节点，得到全系统的一端口等值阻抗，即对应的短路阻抗。而对于结构复杂的大型网络，则应首先获取全系统的节点导纳矩阵，然后采用高斯消去法进行化简，从而得出短路点对应的短路阻抗。
短路阻抗计算的准确性直接影响短路电流的计算结果，因此必须深入分析各类常见电气设备的故障模型。IEC标准对交流系统电气设备的短路阻抗计算有明确规定。馈电网络、变压器、架空线路、电缆线路、电抗器及其它类似电气设备的正序和负序短路阻抗相等。