短路電流的計(jì)算(2)ppt課件

1、第3章短路電流的計(jì)算第第3章短路電流的計(jì)算章短路電流的計(jì)算3.1 短路的緣由、短路的緣由、 后果及方式后果及方式 3.2 無限大容量系統(tǒng)及其短路時(shí)的暫態(tài)過程與物理量無限大容量系統(tǒng)及其短路時(shí)的暫態(tài)過程與物理量3.3 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算無限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算 3.4 兩相和單相短路電流的計(jì)算兩相和單相短路電流的計(jì)算 3.5 短路電流的熱效應(yīng)和力效應(yīng)短路電流的熱效應(yīng)和力效應(yīng) 根本技藝訓(xùn)練根本技藝訓(xùn)練 中小型工廠變電所短路電流的計(jì)算中小型工廠變電所短路電流的計(jì)算 思索題與習(xí)題思索題與習(xí)題 第3章短路電流的計(jì)算3.1 短路的緣由、短路的緣由、 后果及方式后果及方式1. 短路的緣由

2、短路的緣由電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)有三種形狀：電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)有三種形狀： 正常形狀、正常形狀、 非非正常形狀和缺點(diǎn)形狀。在電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)中，正常形狀和缺點(diǎn)形狀。在電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)中，不僅要思索系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，而且要思索不僅要思索系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，而且要思索系統(tǒng)的非正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀和缺點(diǎn)形狀。最常見的系統(tǒng)的非正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀和缺點(diǎn)形狀。最常見的缺點(diǎn)就是短路。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常缺點(diǎn)就是短路。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)以外的相與相或相與地之間的低阻性短接。運(yùn)轉(zhuǎn)以外的相與相或相與地之間的低阻性短接。第3章短路電流的計(jì)算呵斥短路的主要緣由有以下幾個(gè)方面： (1) 電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。例如，絕緣資料的自

3、然老化、 臟污； 電氣設(shè)備本身絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿； 電氣設(shè)備本身設(shè)計(jì)、 安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)不良； 電氣設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿； 電氣設(shè)備絕緣遭到外力損傷而呵斥短路等。 (2) 任務(wù)人員的誤操作。任務(wù)人員不遵守平安操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中，都能夠呵斥短路。 (3) 飛禽跨接裸導(dǎo)體或自然災(zāi)禍。飛禽跨接在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞導(dǎo)線的絕緣都會(huì)呵斥短路。大風(fēng)、 雨雪、 冰雹和地震等自然災(zāi)禍也是呵斥短路的一個(gè)常見要素。第3章短路電流的計(jì)算2. 短路的后果短路的后果電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)的總阻抗會(huì)顯著減小，短路電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)的

4、總阻抗會(huì)顯著減小，短路所產(chǎn)生的電流隨之猛烈添加。如在大容量的電力系統(tǒng)中短路所產(chǎn)生的電流隨之猛烈添加。如在大容量的電力系統(tǒng)中短路電流可達(dá)幾萬安甚至幾十萬安。在電流急劇添加的同時(shí)，系電流可達(dá)幾萬安甚至幾十萬安。在電流急劇添加的同時(shí)，系統(tǒng)中的電壓將大幅度下降，如三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的三相電統(tǒng)中的電壓將大幅度下降，如三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的三相電壓均降到零，接近缺點(diǎn)點(diǎn)的各點(diǎn)電壓也將顯著下降。因此，壓均降到零，接近缺點(diǎn)點(diǎn)的各點(diǎn)電壓也將顯著下降。因此，短路的后果往往都是具有破壞性的。短路的后果往往都是具有破壞性的。第3章短路電流的計(jì)算1) 短路電流的熱效應(yīng)短路電流會(huì)超越正常任務(wù)電流的十幾倍甚至幾十倍，這將使導(dǎo)體

5、或電氣設(shè)備產(chǎn)生大量熱量，溫度急劇升高，絕緣遭到損傷，甚至能夠把電氣設(shè)備燒毀。2) 短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)宏大的短路電流將在導(dǎo)體和電氣設(shè)備中產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，有能夠使導(dǎo)體或電氣設(shè)備發(fā)生永久性的變形，甚至損壞。第3章短路電流的計(jì)算3) 短路電流的磁效應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時(shí)，不對稱短路電流將產(chǎn)生不平衡的交變磁場，對附近的通訊線路、 電子設(shè)備及其他弱電控制系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常任務(wù)，甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作。4) 短路電流產(chǎn)生的電壓降很大的短路電流經(jīng)過電力線路時(shí)，在線路上會(huì)產(chǎn)生很大的電壓降，使系統(tǒng)的電壓程度驟降，影響電動(dòng)機(jī)及照明負(fù)荷的正常任務(wù)，甚至能夠?qū)е麓罅慨a(chǎn)品報(bào)廢、 消費(fèi)中斷、 設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。第

6、3章短路電流的計(jì)算5) 短路電流對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響嚴(yán)重的短路缺點(diǎn)有能夠使電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性遭到破壞，使并列運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)組失去同步，進(jìn)而導(dǎo)致電力系統(tǒng)解裂，甚至“解體，引起大面積的停電，這是短路缺點(diǎn)最嚴(yán)重的后果。由此可見，短路的后果是非常嚴(yán)重的。所以在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)中，首先應(yīng)設(shè)法消除能夠引起短路的一切緣由。此外，為了減輕短路的一切后果和防止缺點(diǎn)的擴(kuò)展，就需求計(jì)算短路電流，以便正確地選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備，進(jìn)展繼電維護(hù)安裝的整定計(jì)算以及選用限制短路電流的電器。第3章短路電流的計(jì)算3. 短路的方式在三相供電系統(tǒng)中，短路的方式有三相短路、 兩相短路、 單相短路和兩相接地短路等，如圖3-1所示

7、。三相短路用文字符號k(3)表示；兩相短路用文字符號k(2)表示； 單相短路用文字符號k(1)表示；兩相接地短路用文字符號k(1.1)表示，它是指中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中兩個(gè)不同相均發(fā)生單相接地而構(gòu)成的兩相短路，也指兩相短路接地的情況。上述短路類型中，三相短路屬對稱性短路，其他方式的短路均為不對稱性短路。第3章短路電流的計(jì)算第3章短路電流的計(jì)算圖3-1 短路的類型(虛線表示短路電流的途徑)(a) 三相短路； (b) 兩相短路； (c) 單相接地短路； (d) 單相短路； (e) 兩相接地短路； (f) 兩相短路接地第3章短路電流的計(jì)算3.2 無限大容量系統(tǒng)及其短路時(shí)的暫態(tài)過程與物理量無限大容量系統(tǒng)及

8、其短路時(shí)的暫態(tài)過程與物理量3.2.1 無限大容量系統(tǒng)無限大容量系統(tǒng)所謂無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電電源容量相所謂無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電電源容量相對于用戶供配電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。其特點(diǎn)對于用戶供配電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：是： 當(dāng)用戶供配電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，當(dāng)用戶供配電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)饋電母線上的電壓能根本維持不變。在工程電力系統(tǒng)饋電母線上的電壓能根本維持不變。在工程計(jì)算中，常把電力系統(tǒng)的電源總阻抗小于短路回路總計(jì)算中，常把電力系統(tǒng)的電源總阻抗小于短路回路總阻抗的阻抗的10%或電力系統(tǒng)的容量超越用戶供配電系統(tǒng)容或電力系統(tǒng)的容量超越用戶供

9、配電系統(tǒng)容量量50倍的電源視為無限大容量系統(tǒng)。倍的電源視為無限大容量系統(tǒng)。對于普通的電能用戶供配電系統(tǒng)，由于距供電電對于普通的電能用戶供配電系統(tǒng)，由于距供電電源的電氣間隔較遠(yuǎn)，供配電系統(tǒng)的容量又遠(yuǎn)比電力系源的電氣間隔較遠(yuǎn)，供配電系統(tǒng)的容量又遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃?，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得多，因此用戶統(tǒng)總?cè)萘啃?，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得多，因此用戶供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，即可將電力系統(tǒng)視為無限大容的電壓幾乎維持不變，即可將電力系統(tǒng)視為無限大容量的電源。量的電源。第3章短路電流的計(jì)算3.2.2 無限大容量系統(tǒng)三相短路

10、時(shí)的暫態(tài)過程及物理量無限大容量系統(tǒng)三相短路時(shí)的暫態(tài)過程及物理量1. 無限大容量系統(tǒng)三相短路時(shí)的暫態(tài)過程無限大容量系統(tǒng)三相短路時(shí)的暫態(tài)過程圖圖3-2(a)為無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電路圖，圖中為無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電路圖，圖中RWL、 XWL為線路的電阻和電抗，為線路的電阻和電抗，RL、 XL為負(fù)荷的電阻和為負(fù)荷的電阻和電抗。由于三相短路對稱，因此可用單相等效電路來分析，如電抗。由于三相短路對稱，因此可用單相等效電路來分析，如圖圖3-2(b)所示。所示。系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電路中的電流取決于電源電壓和電路系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電路中的電流取決于電源電壓和電路中一切元件的總阻抗。當(dāng)發(fā)生三

11、相短路時(shí)，由于負(fù)荷阻抗和線中一切元件的總阻抗。當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)，由于負(fù)荷阻抗和線路阻抗的一部分被短接，因此回路阻抗減小，回路電流忽然增路阻抗的一部分被短接，因此回路阻抗減小，回路電流忽然增大。但是電路中存在電感，電流又不能突變，因此將引起一個(gè)大。但是電路中存在電感，電流又不能突變，因此將引起一個(gè)過渡過程過渡過程(短路暫態(tài)過程短路暫態(tài)過程)，當(dāng)過渡過程終了后，短路電流會(huì)到達(dá)，當(dāng)過渡過程終了后，短路電流會(huì)到達(dá)一個(gè)新的穩(wěn)定形狀。一個(gè)新的穩(wěn)定形狀。第3章短路電流的計(jì)算圖3-2 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路(a) 三相電路圖； (b) 等效單相電路圖第3章短路電流的計(jì)算圖3-3表示了無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三

12、相短路前后的電壓、 電流變動(dòng)曲線。由圖3-3所示的曲線可以看出，無限大容量供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路全電流是由兩個(gè)分量組成的，即周期分量和非周期分量。周期分量屬于強(qiáng)迫電流，它的大小取決于短路回路的電源電壓和阻抗，其幅值在整個(gè)短路過程中堅(jiān)持不變； 非周期分量屬于自在分量，是為了使電感電路中的電流不突變而產(chǎn)生的感生電流，其值在短路瞬間最大，以一定的時(shí)間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律衰減，直到衰減為零，短路過渡過程終了，系統(tǒng)進(jìn)入短路的穩(wěn)定形狀。在圖3-3中，ip為短路電流周期分量；inp為短路電流非周期分量；ik為短路全電流；ish為短路沖擊電流。第3章短路電流的計(jì)算圖3-3 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、

13、 電流曲線第3章短路電流的計(jì)算2. 與短路有關(guān)的物理量1) 短路電流周期分量假設(shè)短路發(fā)生在電壓瞬時(shí)值u=0時(shí)，那么短路電流周期分量為ip=Ikmsin (t-k) (3-1)式中，短路電流周期分量的幅值， 其中， 為短路回路總阻抗的模； 短路回路的阻抗角k=arctan (X/R)。由于短路回路中XR，因此k90，那么短路瞬間(t=0時(shí))的短路電流周期分量為(3-2)式中， I為短路次暫態(tài)電流有效值，即短路后第一個(gè)周期的短路電流周期分量ip的有效值，在無限大容量系統(tǒng)中I=Ip，其中Ip為短路電流周期分量的有效值。|3/kmZUI22|XRZIIi 2kmp(0)第3章短路電流的計(jì)算2) 短路電

14、流非周期分量由于短路回路中存在電感，因此在發(fā)生短路時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與ip(0)方向相反的感生電流，以維持短路瞬間(t=0時(shí)辰)電路中的電流和磁鏈不突變。它的初始絕對值為 (3-3)由于短路回路存在電阻，因此inp要衰減， 回路中的電阻越大或電感越小，那么衰減越快。短路電流非周期分量是按指數(shù)規(guī)律衰減的，其表達(dá)式為 (3-4)式中，=L/R=X/314R， 稱為短路電流非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)。IIIii 2|kmkm0np(0)ttIii e2emp(0)np第3章短路電流的計(jì)算3) 短路全電流任一瞬間的短路全電流ik為短路電流周期分量ip和非周期分量inp之和。某一瞬時(shí)的短路全電流有效值Ik

15、(t) 是指以時(shí)間t為中點(diǎn)的一個(gè)周期內(nèi)，ip的有效值Ip(t) 與inp在t時(shí)辰的瞬時(shí)值inp(t)的均方根值，即 (3-5)2np(t)2p(t)k(t)iII第3章短路電流的計(jì)算4) 短路沖擊電流短路全電流的最大瞬時(shí)值，稱為短路沖擊電流。由圖3-3所示短路全電流ik的曲線可以看出，短路后經(jīng)過半個(gè)周期(0.01 s)， ik到達(dá)最大，這一瞬時(shí)電流即為短路沖擊電流ish，即(3-6)或(3-7)式中，Ksh為短路電流沖擊系數(shù)，可用式(3-8)來確定：(3-8)e1 (201. 0np(0.01)p(0.01)sh IiiiIKi 2shsh01. 001. 0she1e1LRK第3章短路電流的

16、計(jì)算短路全電流ik的最大有效值是指短路后第一個(gè)周期短路電流的有效值，稱為短路沖擊電流的有效值，用Ish表示，可用下式來計(jì)算：或(3-9)在高壓電路中發(fā)生三相短路時(shí)，普通可取Ksh=1.8，那么有ish=2.55I (3-10)Ish=1.51I (3-11) 在1000 kVA及1000 kVA以下的電力變壓器的二次側(cè)及低壓電路中發(fā)生三相短路時(shí)，普通可取Ksh=1.3，那么有ish=1.84I (3-12)Ish=1.09I (3-13)201. 022np(0.01)2p(0.01)sh)e2( IIiIIIKI 2shsh) 1(21第3章短路電流的計(jì)算5) 短路穩(wěn)態(tài)電流短路電流非周期分量

17、衰減終了以后的短路全電流，稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，其有效值用I表示。在無限大容量系統(tǒng)中，短路電流周期分量的有效值在短路全過程中一直是恒定不變的，因此有I=I=Ik=Ip (3-14)第3章短路電流的計(jì)算3.2.3 三相短路電流計(jì)算的目的三相短路電流計(jì)算的目的在第在第2章我們引見了確定供配電系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷的目的，即按章我們引見了確定供配電系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷的目的，即按計(jì)算負(fù)荷所選擇的導(dǎo)體和電氣設(shè)備在正常任務(wù)條件下是平安的。計(jì)算負(fù)荷所選擇的導(dǎo)體和電氣設(shè)備在正常任務(wù)條件下是平安的。但是電力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種缺點(diǎn)和不正常的任務(wù)但是電力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種缺點(diǎn)和不正常的任務(wù)形狀，特別是短路缺點(diǎn)會(huì)

18、使系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)遭到破壞，甚至?xí)剐螤?，特別是短路缺點(diǎn)會(huì)使系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)遭到破壞，甚至?xí)箤?dǎo)體或電氣設(shè)備損壞，其后果是非常嚴(yán)重的。因此，需求計(jì)算供導(dǎo)體或電氣設(shè)備損壞，其后果是非常嚴(yán)重的。因此，需求計(jì)算供配電系統(tǒng)在短路缺點(diǎn)條件下產(chǎn)生的電流，以便正確選擇電氣設(shè)備，配電系統(tǒng)在短路缺點(diǎn)條件下產(chǎn)生的電流，以便正確選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生能夠有的使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生能夠有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。同時(shí)，為了選擇切除短路缺點(diǎn)的開關(guān)最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。同時(shí)，為了選擇切除短路缺點(diǎn)的開關(guān)電器、電器、 整定短路維護(hù)的繼電維護(hù)安裝和選擇限制短路電流

19、的元件整定短路維護(hù)的繼電維護(hù)安裝和選擇限制短路電流的元件等，也必需計(jì)算短路電流。在電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的等，也必需計(jì)算短路電流。在電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的第3章短路電流的計(jì)算概率最多，而發(fā)生三相短路的能夠性最小。但是三相短路時(shí)的短路電流最大，呵斥的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路形狀下也能可靠地任務(wù)，在作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。不對稱短路可按對稱分量法將不對稱的短路電流分解為對稱的正序、 負(fù)序和零序分量，然后按對稱量進(jìn)展分析和計(jì)算，因此三相對稱短路是研討其他不對稱短路的根底。第3章短路電流的計(jì)算3.3 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算

20、無限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算3.3.1 歐姆法計(jì)算三相短路電流歐姆法計(jì)算三相短路電流歐姆法又叫有名單位制法，因其短路計(jì)算歐姆法又叫有名單位制法，因其短路計(jì)算中的阻抗都采用單位中的阻抗都采用單位“歐姆而得名。歐姆而得名。1. 短路計(jì)算公式短路計(jì)算公式對無限大容量系統(tǒng)，三相短路電流周期分對無限大容量系統(tǒng)，三相短路電流周期分量的有效值可按式量的有效值可按式(3-15)計(jì)算：計(jì)算： (3-15)式中，式中，Z、 R、 X分別為短路回路的總阻抗、分別為短路回路的總阻抗、 總電阻和總電抗值；總電阻和總電抗值； UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓。普通壓。普通UC取線路額定電壓的取線路額定電

21、壓的105%，按我國，按我國電壓規(guī)范，電壓規(guī)范，UC有有0.4 kV、 0.69 kV、6.3 kV、10.5 kV、 37 kV、 69 kV等。等。22CC(3)k3|3XRUZUI第3章短路電流的計(jì)算在高壓電路的短路計(jì)算中，通?？傠娍惯h(yuǎn)比總電阻大，所以普通只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。在低壓電路的短路計(jì)算中，只需當(dāng)短路回路的總電阻RX/3時(shí)才計(jì)入電阻。假設(shè)不計(jì)電阻，那么三相短路電流周期分量的有效值為 (3-16)三相短路容量為 (3-17)C(3)k3ZUI(3)kC(3)k3IUS第3章短路電流的計(jì)算2. 供配電系統(tǒng)元件阻抗的計(jì)算供配電系統(tǒng)元件阻抗的計(jì)算供電系統(tǒng)的元件阻抗主要包括電力系統(tǒng)供電系統(tǒng)

22、的元件阻抗主要包括電力系統(tǒng)(電源電源)、電力變壓、電力變壓器和電力線路的阻抗。器和電力線路的阻抗。供電系統(tǒng)中的母線、電流互感器一次繞組、低壓斷路器過供電系統(tǒng)中的母線、電流互感器一次繞組、低壓斷路器過流脫扣器線圈等阻抗及開關(guān)接觸電阻等相對來說很小，在普通流脫扣器線圈等阻抗及開關(guān)接觸電阻等相對來說很小，在普通短路計(jì)算中可忽略不計(jì)。短路計(jì)算中可忽略不計(jì)。第3章短路電流的計(jì)算1) 電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，可以不計(jì)。其電抗可由變電所饋電線出口斷路器的斷流容量SOC來估算， 將斷路器的斷流容量看做是系統(tǒng)的極限短路容量Sk，那么電力系統(tǒng)的電抗為 (3-18)式中，UC為電力系統(tǒng)饋電線

23、的短路計(jì)算電壓，為了便于計(jì)算短路回路的總阻抗，免去阻抗換算的費(fèi)事，此式中的UC可直接采用短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓； SOC為系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，其值可查閱有關(guān)的手冊、產(chǎn)品樣本或本書附表4。假設(shè)只需斷路器的開斷電流IOC的數(shù)據(jù)，那么其斷流容量， UN為斷路器的額定電壓。OC2CSSUX NOCOC3UIS第3章短路電流的計(jì)算2) 電力變壓器的阻抗(1) 變壓器的電阻RT。RT可由變壓器的短路損耗Pk來近似計(jì)算，即 (3-19)式中，UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓； SN為變壓器的額定容量； Pk為變壓器的短路損耗，其值可查閱有關(guān)手冊、產(chǎn)品樣本或本書附表3。(2) 變壓器的電抗XT。XT可由變壓器的

24、短路電壓Uk%來近似計(jì)算，即(3-20)式中，Uk%為變壓器的短路電壓百分值，可查閱有關(guān)手冊、產(chǎn)品樣本或本書附表3。2NCkTSUPRN2CkT100%SUUX第3章短路電流的計(jì)算3) 電力線路的阻抗(1) 線路的電阻RWL。RWL可由導(dǎo)線或電纜的單位長度電阻R0值求得，即RWL=R0L (3-21)式中，R0為導(dǎo)線或電纜的單位長度電阻，可查閱有關(guān)手冊、產(chǎn)品樣本或本書附表16； L為線路長度。(2) 線路的電抗XWL。XWL可由導(dǎo)線或電纜的單位長度電抗X0值求得，即XWL=X0L (3-22)式中，X0為導(dǎo)線或電纜的單位長度電抗，可查閱有關(guān)手冊、產(chǎn)品樣本或本書附表16； L為線路長度。假設(shè)線路

25、的數(shù)據(jù)不詳，X0可按表3-1取其電抗平均值。第3章短路電流的計(jì)算第3章短路電流的計(jì)算4) 電抗器的阻抗由于電抗器的電阻很小，因此只需計(jì)算其電抗值，即 (3-23)式中，XR%為電抗器的電抗百分值；UN為電抗器的額定電壓； IN為電抗器的額定電流。NNRR3100%IUXX第3章短路電流的計(jì)算留意：在計(jì)算短路電路阻抗時(shí)，假設(shè)電路中含有電力變壓器，留意：在計(jì)算短路電路阻抗時(shí)，假設(shè)電路中含有電力變壓器，那么各元件阻抗都應(yīng)一致?lián)Q算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓，阻抗等那么各元件阻抗都應(yīng)一致?lián)Q算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓，阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。阻抗換算的公式為效換算的條件是元件的功率損耗不變。阻抗

26、換算的公式為 (3-24) (3-25)式中，式中，R、X和和UC為換算前元件的電阻、電抗和元件所在處的短為換算前元件的電阻、電抗和元件所在處的短路計(jì)算電壓；路計(jì)算電壓； R、 X和為換算后元件的電阻、電抗和短路和為換算后元件的電阻、電抗和短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓。點(diǎn)的短路計(jì)算電壓。2CCUURR2CCUUXXCU第3章短路電流的計(jì)算實(shí)踐上，短路計(jì)算中所思索的幾個(gè)元件的阻抗，只需電力線路和電抗器的阻抗需求換算； 而電力系統(tǒng)和電力變壓器的阻抗，由于其計(jì)算公式中均含有，因此在計(jì)算阻抗時(shí)，公式中的UC直接用短路點(diǎn)處的短路計(jì)算電壓，就相當(dāng)于阻抗曾經(jīng)換算到短路點(diǎn)一側(cè)了。2CU第3章短路電流的計(jì)算3. 用歐姆

27、法計(jì)算三相短路電流的步驟用歐姆法計(jì)算三相短路電流的步驟(1) 繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需思索繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需思索的各元件的主要參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號。的各元件的主要參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號。(2) 確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要使需求進(jìn)展短路校驗(yàn)的電確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要使需求進(jìn)展短路校驗(yàn)的電氣元件有最大能夠的短路電流經(jīng)過。氣元件有最大能夠的短路電流經(jīng)過。(3) 繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各元件的阻抗。在等效電繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將所計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出路

28、圖上，只需將所計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，普通序號為分子，阻抗值為分母。來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，普通序號為分子，阻抗值為分母。第3章短路電流的計(jì)算(4) 化簡等效電路，求出等效總阻抗。對普通用戶的供配電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量系統(tǒng)，而且短路電路也比較簡單，因此普通只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出等效總阻抗。(5) 計(jì)算短路電流和短路容量，并將計(jì)算結(jié)果列成表格。第3章短路電流的計(jì)算【例3-1】 有一地域變電所經(jīng)過一條長4 km的6 kV電纜線路供電給某廠一個(gè)裝有兩臺并列運(yùn)轉(zhuǎn)的S9-800型主變壓器的變電所。地域變電站出口斷路器的斷

29、流容量為300 MVA。試計(jì)算該廠變電所6 kV母線上k-1點(diǎn)短路和變壓器380 V低壓母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。解： 由題意畫出短路計(jì)算電路圖，如圖3-4所示。第3章短路電流的計(jì)算圖3-4 例3-1的短路計(jì)算電路第3章短路電流的計(jì)算(1) 求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量(UC1=6.3 kV)。 計(jì)算短路回路中各元件的電抗和總電抗。電力系統(tǒng)的電抗： 由式(3-18)可得查表3-1得X0=0.08 /km，故式(3-22)可得電纜線路的電抗為X2=X0L=0.084=0.32 畫出k-1點(diǎn)的等效電路圖，如圖3-5(a)所示，其短路回路的總阻抗為X(k-1)=X1+X2=0

30、.45 13. 03003 . 62OC2C1SUX第3章短路電流的計(jì)算圖3-5 例3-1的短路等效電路圖(歐姆法)第3章短路電流的計(jì)算 計(jì)算k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期分量的有效值為三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流為三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值為三相短路容量為kA08. 845. 03kV3 . 63)1(kC1(3)kXUIkA08. 8)3(k)3()3( IIIkA60.2008. 855. 255. 2)3()3(sh IikA20.1208. 851. 151. 1)3()3(sh IIA88.17MVkA08. 8kV3 . 633)3(kC1)

31、3(kIUS第3章短路電流的計(jì)算(2) 求k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量(UC2=0.4 kV)。 計(jì)算短路回路中各元件的電抗及總電抗。電力系統(tǒng)的電抗： 可由式(3-18)求得由表3-1可查得X0=0.08 /km， 故電纜線路的電抗為 103 . 5A300MV)kV4 . 0(42OC2C21SUX1029. 1 kv 6.3kV4 . 04km8(/k0 . 0 322C1C202UULXX第3章短路電流的計(jì)算電力變壓器的電抗。由附表3可查出該變壓器的Uk%=4.5，所以電力變壓器的電抗為畫出k-2點(diǎn)的等效電路圖，如圖3-5(b)所示。其短路回路總阻抗為109A800MV)kV4 .

32、0(1005 . 4100%32N2C2k43SUUXX106.32 2109101.29105.3 /333443212)(kXXXXX第3章短路電流的計(jì)算 計(jì)算k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期分量的有效值為三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流為kA5 .361032. 63kV4 . 033)2(kC2)3(kXUIkA5 .36)3(k)3()3( III第3章短路電流的計(jì)算三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值為三相短路容量為在工程設(shè)計(jì)闡明書中，要列出短路計(jì)算表，如表3-2所示。67.16kAkA5 .3684. 184. 1)3()3(sh Ii.79kA39kA5

33、.3609. 109. 1)3()3(sh IIA25.29MV 36.5kA0.4kV33)3(kC2)3(kIUS第3章短路電流的計(jì)算第3章短路電流的計(jì)算3.3.2 標(biāo)幺制法計(jì)算三相短路電流標(biāo)幺制法計(jì)算三相短路電流標(biāo)幺制法又稱相對單位制法，因其短路計(jì)算中的物理量采標(biāo)幺制法又稱相對單位制法，因其短路計(jì)算中的物理量采用標(biāo)幺值而得名。用標(biāo)幺值而得名。1. 標(biāo)幺值標(biāo)幺值任一物理量的標(biāo)幺值是它的實(shí)踐值任一物理量的標(biāo)幺值是它的實(shí)踐值A(chǔ)與所選定的基準(zhǔn)值與所選定的基準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值，即的比值，即 (3-26)d*dAAA *dA第3章短路電流的計(jì)算用標(biāo)幺制法進(jìn)展短路計(jì)算時(shí)，普通應(yīng)先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓

34、Ud。為計(jì)算方便，工程設(shè)計(jì)中通常取基準(zhǔn)容量Sd=100 MVA； 基準(zhǔn)電壓通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即Ud=UC。選定了基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud后，基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗可按式(3-27)和式(3-28)進(jìn)展計(jì)算： (3-27) (3-28)ddd3USI d2dddd3SUUSX第3章短路電流的計(jì)算2. 短路回路各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)算短路回路各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)算取取Sd=100 MVA，Ud=UC，那么電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值為，那么電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值為 (3-29)電力變壓器電抗標(biāo)幺值為電力變壓器電抗標(biāo)幺值為 (3-30)電力線路電抗標(biāo)幺值為電力線路電抗標(biāo)幺值為(3-31)電抗器電抗標(biāo)幺值

35、為電抗器電抗標(biāo)幺值為(3-32)由于各元件電抗均采用標(biāo)幺值由于各元件電抗均采用標(biāo)幺值(即相對值即相對值)，與短路計(jì)算點(diǎn)的，與短路計(jì)算點(diǎn)的電壓無關(guān)，因此無需進(jìn)展電壓換算，這也是標(biāo)幺制法的優(yōu)點(diǎn)。電壓無關(guān)，因此無需進(jìn)展電壓換算，這也是標(biāo)幺制法的優(yōu)點(diǎn)。OCd*SSSXNdk*T100%SSUX2Cd0*WLUSLXX2CdNNR*R3100%USIUXX第3章短路電流的計(jì)算3. 標(biāo)幺制法短路計(jì)算公式標(biāo)幺制法短路計(jì)算公式無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值可無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值可按式按式(3-33)進(jìn)展計(jì)算：進(jìn)展計(jì)算： (3-33)由此可得，三相短路電流周期分量的

36、有效值及三相短路容由此可得，三相短路電流周期分量的有效值及三相短路容量的計(jì)算公式為量的計(jì)算公式為 (3-34)求出后，可由式求出后，可由式(3-10)(3-14)求出其他短路電流。求出其他短路電流。三相短路容量的計(jì)算公式為三相短路容量的計(jì)算公式為*dd* )3(k)3(kIIIII)3(kI*ddCd)3(k* )3(k13XXXIXUIII*d*CdC)3(k)3(k33XSXUIUIS第3章短路電流的計(jì)算【例3-2】 試用標(biāo)幺制法計(jì)算例3-1所示的供電系統(tǒng)中k-1及k-2點(diǎn)的三相短路電流及短路容量。解： (1) 確定基準(zhǔn)值。取Sd=100 MVA，UC1=6.3 kV，UC2=0.4 kV

37、，那么kA16. 96.3kV3A100MV3C1dd1USIkA34.1440.4kV3A100MV3C2dd2USI第3章短路電流的計(jì)算(2) 計(jì)算短路回路各元件的電抗標(biāo)幺值。 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值。由式(3-29)可得 電纜線路的電抗標(biāo)幺值。查表3-1，X0=0.08 /km，由式(3-31)得 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值。查附表3，Uk%=4.5，由式(3-30)得畫出短路等效電路圖，如圖3-6所示。33. 0A300MVA100MVOCd*1SSX0.81(6.3kV)A100MV4kmm)(08. 022C1d0*2/kUSLXX63. 5AkV800100A100MV4.5100%N

38、dd*4*3SSUXX第3章短路電流的計(jì)算圖3-6 例3-2的短路等效電路圖(標(biāo)幺制法)第3章短路電流的計(jì)算(3) 計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。 總電抗標(biāo)幺值為 三相短路電流周期分量的有效值。由式(3-34)得 其他短路電流 三相短路容量。由式(3-35)得14. 181. 033. 0*2*1*1)-(kXXXkA05. 81.149.16kA*1)-(kd1)3(k XIIkA05. 8)3(k)3()3( III20.53kAkA05. 855. 255. 2)3(3)sh Ii.16kA12kA05. 851. 151. 1)3(3)sh IIAMV72

39、.871.14A100MV*1)-(kd)3(k XSS第3章短路電流的計(jì)算(4) 計(jì)算k-2點(diǎn)的短路回路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。 總電抗標(biāo)幺值為 三相短路電流周期分量的有效值。由式(3-34)得 其他短路電流：96. 325.630.810.33/*4*3*2*1*)2(kXXXXXkA45.363.96144.34kA*2)-(kd2)3(k XIIkA45.36)3(k)3()3( III.07kA67kA45.3684. 184. 1)3(3)sh Ii.73kA39kA45.3609. 109. 1)3(3)sh II第3章短路電流的計(jì)算 三相短路容量。由式(3-35)

40、得由此可見，采用標(biāo)幺制法的計(jì)算結(jié)果與例3-1采用歐姆法計(jì)算的結(jié)果根本一樣。短路計(jì)算表從略。通常歐姆法適用于1000 V及1000 V以下電網(wǎng)的短路計(jì)算，標(biāo)幺制法那么適用于高壓電網(wǎng)的短路計(jì)算。AMV25.253.96A100MV*1)-(kd)3(k XSS第3章短路電流的計(jì)算3.3.3 大容量電動(dòng)機(jī)對短路電流的影響大容量電動(dòng)機(jī)對短路電流的影響當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，假設(shè)短路點(diǎn)距大容量電動(dòng)機(jī)較遠(yuǎn)，那么當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，假設(shè)短路點(diǎn)距大容量電動(dòng)機(jī)較遠(yuǎn)，那么其外加電壓雖有降低，但能夠尚大于電動(dòng)機(jī)本身的電勢，電動(dòng)機(jī)其外加電壓雖有降低，但能夠尚大于電動(dòng)機(jī)本身的電勢，電動(dòng)機(jī)仍可從電網(wǎng)繼續(xù)吸收功率，只是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

41、因電壓降低而有所仍可從電網(wǎng)繼續(xù)吸收功率，只是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速因電壓降低而有所下降。假設(shè)短路點(diǎn)距大容量電動(dòng)機(jī)較近，那么短路點(diǎn)的電壓為零，下降。假設(shè)短路點(diǎn)距大容量電動(dòng)機(jī)較近，那么短路點(diǎn)的電壓為零，由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又不能立刻降到零，其反電勢有能夠大由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又不能立刻降到零，其反電勢有能夠大于外加電壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送電流，于外加電壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送電流，如圖如圖3-7所示。由于反響電流將使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)，反響電流衰所示。由于反響電流將使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)，反響電流衰減極快，因此該反響電流僅影響短路沖擊電流，而且只需當(dāng)單臺減極快，因此該反響電流

42、僅影響短路沖擊電流，而且只需當(dāng)單臺電動(dòng)機(jī)容量大于電動(dòng)機(jī)容量大于100 kW或電動(dòng)機(jī)組的總?cè)萘看笥诨螂妱?dòng)機(jī)組的總?cè)萘看笥?00 kW時(shí)才思時(shí)才思索其影響。索其影響。第3章短路電流的計(jì)算圖3-7 大容量電動(dòng)機(jī)對短路點(diǎn)反響沖擊電流第3章短路電流的計(jì)算當(dāng)大容量電動(dòng)機(jī)端口處發(fā)生三相短路時(shí)，電動(dòng)機(jī)所反響的沖擊電流可按式(3-36)來進(jìn)展計(jì)算：(3-36)式中， 為電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗的標(biāo)幺值； C為電動(dòng)機(jī)反響沖擊系數(shù)(感應(yīng)電動(dòng)機(jī)取6.5，同步電動(dòng)機(jī)取7.8，同步補(bǔ)償機(jī)取10.6，綜合性負(fù)荷取3.2)； KshM為電動(dòng)機(jī)短路電流沖擊系數(shù)(高壓電動(dòng)機(jī)可取1.41.7，低壓電動(dòng)機(jī)可取1)； INM為電動(dòng)

43、機(jī)的額定電流。計(jì)入電動(dòng)機(jī)的反響沖擊電流后，短路點(diǎn)的總短路沖擊電流為ishish+ishM (3-37)NMshMNMshM*M*MshM2ICKIKXEi *M*M、XE 第3章短路電流的計(jì)算3.4 兩相和單相短路電流的計(jì)算兩相和單相短路電流的計(jì)算1. 兩相短路電流的計(jì)算兩相短路電流的計(jì)算在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時(shí)，其在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時(shí)，其兩相短路電流可由式兩相短路電流可由式(3-38)進(jìn)展計(jì)算，即進(jìn)展計(jì)算，即 (3-38)式中，式中，UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓(線電壓線電壓)。假設(shè)只計(jì)電抗，那么兩相短路電流為假設(shè)只計(jì)電抗，那么兩相短路電流為 (3-3

44、9)|2C)2(k ZUIC)2(k 2ZUI第3章短路電流的計(jì)算將式(3-39)與式(3-16)進(jìn)展比較，可得兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系為 (3-40)式(3-40)闡明，在無限大容量系統(tǒng)中，同一地點(diǎn)的兩相短路電流為三相短路電流的0.866倍。因此，無限大容量系統(tǒng)中的兩相短路電流可由式(3-40)求出，其他兩相短路電流均可按式(3-40)對應(yīng)的短路電流公式計(jì)算。(3)k(3)k)2(k 866. 023III)2(sh)2(sh)2(、IiI、 第3章短路電流的計(jì)算2. 單相短路電流的計(jì)算單相短路電流的計(jì)算在大接地電流系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，根在大接地電流系統(tǒng)或三相四線制

45、系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，根據(jù)對稱分量法可知，單相短路電流為據(jù)對稱分量法可知，單相短路電流為 (3-41)式中，式中，Z1、Z2、Z0分別為單相短路回路的正序、負(fù)序、零序分別為單相短路回路的正序、負(fù)序、零序阻抗。阻抗。021C)1 (k 3ZZZUI第3章短路電流的計(jì)算在工程設(shè)計(jì)中，常用下式計(jì)算低壓配電線路單相短路電流，即 (3-42) (3-43) (3-44)式中，U為線路的相電壓；Z-0為相線與N線短路回路的阻抗； Z-PE為相線與PE線短路回路的阻抗；Z-PEN為相線與PEN線短路回路的阻抗。|0)1 (k ZUI|PE)1 (k ZUI|PEN)1 (k ZUI第3章短路電流的計(jì)算在無限

46、大容量系統(tǒng)中或遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)處發(fā)生短路時(shí)，兩相短路電流和單相短路電流均比三相短路電流小，因此選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備應(yīng)采用三相短路電流，兩相短路電流主要用來校驗(yàn)相間短路維護(hù)的靈敏度，單相短路電流那么主要用于單相短路維護(hù)的整定及校驗(yàn)。第3章短路電流的計(jì)算3.5 短路電流的熱效應(yīng)和力效應(yīng)短路電流的熱效應(yīng)和力效應(yīng)3.5.1 短路產(chǎn)生的效應(yīng)及電氣設(shè)備進(jìn)展校驗(yàn)的必短路產(chǎn)生的效應(yīng)及電氣設(shè)備進(jìn)展校驗(yàn)的必要性要性當(dāng)電流經(jīng)過電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，電氣設(shè)當(dāng)電流經(jīng)過電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，電氣設(shè)備或載流導(dǎo)體相互間存在的作用力稱為電動(dòng)力。備或載流導(dǎo)體相互間存在的作用力稱為電動(dòng)力。正常時(shí)因任務(wù)電流不大，電動(dòng)力不易被覺察。當(dāng)正常時(shí)因

47、任務(wù)電流不大，電動(dòng)力不易被覺察。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，特別是流過短路沖擊電流供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，特別是流過短路沖擊電流的瞬間，產(chǎn)生的電動(dòng)力最大，能夠?qū)е聦?dǎo)體變形的瞬間，產(chǎn)生的電動(dòng)力最大，能夠?qū)е聦?dǎo)體變形或破壞電氣設(shè)備，所以要求電氣設(shè)備必需有足夠或破壞電氣設(shè)備，所以要求電氣設(shè)備必需有足夠接受電動(dòng)力的才干，即動(dòng)穩(wěn)定性。另外，當(dāng)系統(tǒng)接受電動(dòng)力的才干，即動(dòng)穩(wěn)定性。另外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，經(jīng)過導(dǎo)體或電氣設(shè)備的短路電流要發(fā)生短路時(shí)，經(jīng)過導(dǎo)體或電氣設(shè)備的短路電流要比正常任務(wù)電流大很多倍，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)比正常任務(wù)電流大很多倍，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱量會(huì)使導(dǎo)體或電氣設(shè)備的溫度急速升高，生的熱量會(huì)使導(dǎo)體或電

48、氣設(shè)備的溫度急速升高，加速絕緣老化，使絕緣強(qiáng)度降低，過高的溫度甚加速絕緣老化，使絕緣強(qiáng)度降低，過高的溫度甚至?xí)菇^緣損壞，所以要求導(dǎo)體或電氣設(shè)備必需至?xí)菇^緣損壞，所以要求導(dǎo)體或電氣設(shè)備必需有足夠接受高溫的才干，即熱穩(wěn)定性，才干可靠有足夠接受高溫的才干，即熱穩(wěn)定性，才干可靠地任務(wù)。地任務(wù)。第3章短路電流的計(jì)算3.5.2 短路電流的力效應(yīng)短路電流的力效應(yīng)1. 短路時(shí)的最大電動(dòng)力短路時(shí)的最大電動(dòng)力假設(shè)三相系統(tǒng)中發(fā)生三相短路，那么三相短路沖擊電流假設(shè)三相系統(tǒng)中發(fā)生三相短路，那么三相短路沖擊電流ish在中間相上產(chǎn)生的電動(dòng)力最大，在中間相上產(chǎn)生的電動(dòng)力最大， 其值為其值為 (3-45)式中，式中，a為兩

49、導(dǎo)體的軸線間間隔，單位為為兩導(dǎo)體的軸線間間隔，單位為m； l為導(dǎo)體的兩相鄰為導(dǎo)體的兩相鄰支持點(diǎn)間的間隔，即擋距，單位為支持點(diǎn)間的間隔，即擋距，單位為m。校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，通常采用和校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，通常采用和F(3)。)N/A(10)(3272)3(sh)3(aliF)3(shi第3章短路電流的計(jì)算2. 短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)校驗(yàn)電器和導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，應(yīng)根據(jù)校驗(yàn)對象的不同采校驗(yàn)電器和導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，應(yīng)根據(jù)校驗(yàn)對象的不同采用不同的校驗(yàn)條件。用不同的校驗(yàn)條件。(1) 對于普通電器，動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為對于普通電器，動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為(3-46)或或(

50、3-47)式中，式中， imax、 Imax為電器極限經(jīng)過電流的峰值和有效值，可為電器極限經(jīng)過電流的峰值和有效值，可查閱有關(guān)手冊和產(chǎn)品樣本。查閱有關(guān)手冊和產(chǎn)品樣本。)3(shmaxii)3(shmaxII第3章短路電流的計(jì)算(2) 對于絕緣子，動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件是(3-48)式中，F(xiàn)al為絕緣子的最大允許載荷，可查閱有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本，假設(shè)手冊或樣本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值，那么應(yīng)將抗彎破壞載荷值乘以0.6作為Fal； 為短路時(shí)作用在絕緣子上的計(jì)算力。假設(shè)母線在絕緣子上平放，如圖3-8(a)所示，那么，假設(shè)母線豎放，如圖3-8(b)所示，那么。 )3(calFF )3(cF)3()3(c

51、FF)3()3(c4 . 1 FF第3章短路電流的計(jì)算圖3-8 程度放置的母線(a) 平放； (b) 豎放第3章短路電流的計(jì)算(3) 對于硬母線，動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件是alc (3-49)式中， al為母線資料的最大允許應(yīng)力，單位為Pa，硬銅母線為140 MPa，硬鋁母線為70 MPa；c為母線經(jīng)過時(shí)所遭到的最大計(jì)算應(yīng)力。最大計(jì)算應(yīng)力c可按式(3-50)來計(jì)算，即(3-50)式中，M為母線經(jīng)過時(shí)所遭到的彎曲力矩，當(dāng)母線的擋數(shù)為12時(shí)，M=F(3)L/8, 當(dāng)擋數(shù)大于2時(shí)，M=F(3)L/10，這里的L為母線的擋距； W為母線的截面系數(shù)，當(dāng)母線程度放置時(shí)，W=b2h/6，此處b為母線截面的程度寬度

52、，h為母線截面的垂直高度。對于電纜，因其機(jī)械強(qiáng)度較高，可不用校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度。)3(shi)3(shiWMc第3章短路電流的計(jì)算【例3-3】 設(shè)例3-1所示工廠變電所380 V側(cè)母線上接有一臺500 kW的同步電動(dòng)機(jī)，cos=1時(shí)，=94%。該母線采用LMY-8010的硬鋁母線，程度平放，相鄰兩條母線間的軸線間隔為0.2 m， 擋距為0.9 m， 擋數(shù)大于2。試校驗(yàn)此母線的動(dòng)穩(wěn)定度。第3章短路電流的計(jì)算解：解：(1) 計(jì)算母線短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力。計(jì)算母線短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力。由例由例3-1可知，可知，380 V母線的短路沖擊電流，母線的短路沖擊電流，而接于而接于380 V母線的同步電動(dòng)機(jī)反

53、響沖擊電流為母線的同步電動(dòng)機(jī)反響沖擊電流為(取取C=7.8，KshM=1) 因此，母線在三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力為因此，母線在三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力為kA16.67)3(shikA3 . 638094. 01350018 . 7NMshMshMICKi27272shMsh)3(N/A93.4205102 . 09 . 0)30. 616.67(3 10)(3aliiF第3章短路電流的計(jì)算(2) 校驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度。母線在F(3)作用時(shí)的彎曲力矩為母線的截面系數(shù)為母線在三相短路時(shí)所遭到的計(jì)算應(yīng)力為而硬鋁母線的允許應(yīng)力為al=70 Pac，所以該母線滿足動(dòng)穩(wěn)定度的要求。mN53.378

54、109 . 093.420510)3(LFM3522m1007. 1601. 008. 06hbWMPa38.351007. 153.3785cWM第3章短路電流的計(jì)算3.5.3 短路電流的熱效應(yīng)短路電流的熱效應(yīng)1. 短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程和發(fā)熱計(jì)算短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程和發(fā)熱計(jì)算當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)有極大的短路電流經(jīng)過導(dǎo)體和電氣當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)有極大的短路電流經(jīng)過導(dǎo)體和電氣設(shè)備。由于短路后系統(tǒng)的維護(hù)安裝很快動(dòng)作，切除短路缺點(diǎn)，設(shè)備。由于短路后系統(tǒng)的維護(hù)安裝很快動(dòng)作，切除短路缺點(diǎn)，因此短路電流經(jīng)過導(dǎo)體的時(shí)間不長因此短路電流經(jīng)過導(dǎo)體的時(shí)間不長(普通不會(huì)超越普通不會(huì)超越23s)，其熱，其熱量來不及

55、向周圍介質(zhì)中分發(fā)，可以以為全部熱量都用來使導(dǎo)體量來不及向周圍介質(zhì)中分發(fā)，可以以為全部熱量都用來使導(dǎo)體和電氣設(shè)備的溫度升高。和電氣設(shè)備的溫度升高。 按照導(dǎo)體和電氣設(shè)備的允許發(fā)熱條件，每一種導(dǎo)體和電氣按照導(dǎo)體和電氣設(shè)備的允許發(fā)熱條件，每一種導(dǎo)體和電氣設(shè)備都有在正常負(fù)荷和短路時(shí)最高允許溫度的要求。假設(shè)導(dǎo)體設(shè)備都有在正常負(fù)荷和短路時(shí)最高允許溫度的要求。假設(shè)導(dǎo)體和電氣設(shè)備在短路時(shí)的發(fā)熱溫度不超越短路時(shí)的最高允許溫度，和電氣設(shè)備在短路時(shí)的發(fā)熱溫度不超越短路時(shí)的最高允許溫度，那么以為其短路熱穩(wěn)定度是滿足要求的。那么以為其短路熱穩(wěn)定度是滿足要求的。第3章短路電流的計(jì)算導(dǎo)體和電氣設(shè)備在短路時(shí)到達(dá)的最高發(fā)熱溫度與

56、短路前的溫度、短路電流的大小及經(jīng)過短路電流的時(shí)間等許多要素有關(guān)，而且短路電流是變化的，其中還含有非周期分量。因此，要準(zhǔn)確計(jì)算短路時(shí)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和到達(dá)的最高溫度是非常困難的。在工程計(jì)算中，常采用等效方法來計(jì)算其發(fā)熱量Qk，即取短路電流的穩(wěn)態(tài)值I在假想時(shí)間tima內(nèi)所產(chǎn)生的熱量等于實(shí)踐短路電流在短路實(shí)踐繼續(xù)時(shí)間tk內(nèi)所產(chǎn)生的熱量，那么 (3-51)式中，tima為短路發(fā)熱假想時(shí)間，可用式(3-52)來進(jìn)展計(jì)算，即 (3-52)ima202kkkdRtItRIQtt2kima05. 0 IItt第3章短路電流的計(jì)算在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，由于I=I，因此有tima=tk+0.05 (3-53

57、)當(dāng)tk1 s時(shí)，可以為tima=tk。短路時(shí)間tk為短路維護(hù)安裝實(shí)踐最長的動(dòng)作時(shí)間top與斷路器的斷路時(shí)間toc之和，即tk=top+toc (3-54)對于普通高壓油斷路器，可取toc=0.2 s； 對于高速斷路器(如真空斷路器)，可取toc=0.10.15 s。第3章短路電流的計(jì)算2. 短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)(1) 對于普通電器，熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為對于普通電器，熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為 (3-55)式中，式中，It為電器的熱穩(wěn)定電流；為電器的熱穩(wěn)定電流； t為電器的熱穩(wěn)定時(shí)間。其值均為電器的熱穩(wěn)定時(shí)間。其值均可從有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本中查得?？蓮挠嘘P(guān)手冊或產(chǎn)品樣本中查得。(2)

58、對于母線、絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體，熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條對于母線、絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體，熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為件為 (3-56)式中，式中，Amin為導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面；為導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面； C為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)，可在附表系數(shù)，可在附表17中查得。中查得。ima2(3)2tItItima)3(2ima)3(mintCICtIAA第3章短路電流的計(jì)算【例3-4】 試校驗(yàn)例3-1所示工廠變電所380 V側(cè)硬鋁母線的短路熱穩(wěn)定度。知短路維護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.5 s，低壓斷路器的斷路時(shí)間為0.05 s。解：由例3-1可知，該母線的三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為36.50kA，查附表17可得C=8

59、7， 那么短路發(fā)熱假想時(shí)間為tima=tk+0.05=top+toc+0.05=0.5+0.05+0.05=0.6 s導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面為由于母線的實(shí)踐截面為A=8010=800 mm2325 mm2，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度的要求。23ima)3(minmm3256 . 0871050.36tCIA第3章短路電流的計(jì)算 根本技藝訓(xùn)練根本技藝訓(xùn)練 中小型工廠變電所短路電流的計(jì)算中小型工廠變電所短路電流的計(jì)算某機(jī)械廠變電所的主接線圖如圖某機(jī)械廠變電所的主接線圖如圖2-9所示，試所示，試確定短路計(jì)算點(diǎn)，并計(jì)算各點(diǎn)的短路電流。確定短路計(jì)算點(diǎn)，并計(jì)算各點(diǎn)的短路電流。1. 繪出計(jì)算電路圖繪出計(jì)算電路

60、圖根據(jù)變電所主接線圖繪出短路計(jì)算電路圖，根據(jù)變電所主接線圖繪出短路計(jì)算電路圖，將短路計(jì)算中各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將短路計(jì)算中各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，如圖將各元件依次編號，如圖3-9所示。所示。第3章短路電流的計(jì)算圖3-9 短路計(jì)算電路第3章短路電流的計(jì)算2. 確定短路計(jì)算點(diǎn)確定短路計(jì)算點(diǎn)在短路計(jì)算中，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇在能夠產(chǎn)生最大短路電在短路計(jì)算中，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇在能夠產(chǎn)生最大短路電流的地方。普通來說，高壓側(cè)選擇在高壓母線位置；流的地方。普通來說，高壓側(cè)選擇在高壓母線位置； 低壓側(cè)選低壓側(cè)選擇在低壓母線位置；擇在低壓母線位置； 系統(tǒng)中裝有限流電抗器時(shí)，應(yīng)選擇在