第三章短路電流及其計(jì)算

第三章短路電流及其計(jì)算第一節(jié)短路電流計(jì)算目的、條件及其特征值第二節(jié)

無限大容量電力系統(tǒng)中三相短路電流的計(jì)算第三節(jié)

無限大容量電力系統(tǒng)中兩相和單相短路電流的計(jì)算第四節(jié)

短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)一、短路的危害

1.短路電流的熱效應(yīng)使設(shè)備急劇發(fā)熱，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞；

2.短路電流產(chǎn)生電動(dòng)力，可能使設(shè)備永久變形或嚴(yán)重?fù)p壞；

3.短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響用戶的正常工作；4.短路可能使電力系統(tǒng)的運(yùn)行失去穩(wěn)定；5.不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作。二、短路電流計(jì)算的目的

1.選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備；

2.合理配置繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置；

3.作為選擇和評(píng)價(jià)電氣主接線方案的依據(jù)。三、計(jì)算條件1、忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中的元件參數(shù)恒定2、忽略元件的電阻R，只考慮元件的電抗X（高壓電網(wǎng)的各種電氣元件，其電阻一般都比電抗小的多）計(jì)算短路電流時(shí)，即使R<=X/3時(shí)，忽略電阻，誤差僅增大5%。3、忽略短路點(diǎn)的過渡電阻過渡電阻是指相與相之間短接所經(jīng)過的電阻，如被外來物體短接時(shí)，外來物的電阻、接地短路的接地電阻、電弧短路的電弧電阻等。4、按對(duì)稱分析除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都可以當(dāng)作三相對(duì)稱的。無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流曲線如下圖：i,u四、有關(guān)短路的物理量

短路電流周期分量：短路電流非周期分量：

短路全電流：短路次暫態(tài)電流由于短路電路的電抗一般遠(yuǎn)大于電阻，Φk=900

，短路瞬間，t=0,電流為負(fù)的最大值：由于短路沖擊電流：

短路穩(wěn)態(tài)電流：

短路沖擊電流有效值：

短路沖擊系數(shù)ksh可查曲線或計(jì)算

在高壓電網(wǎng)發(fā)生三相短路時(shí)，一般ksh=1.8,因此在1000KVA及以下的電力變壓器二次側(cè)及低壓電網(wǎng)發(fā)生三相短路時(shí)，一般可取ksh=1.3,因此第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中三相短路電流的計(jì)算二、歐姆法

一、概述短路電流的計(jì)算方法主要有：歐姆法（又稱有名單位制法）標(biāo)幺值法（又稱相對(duì)單位制法和標(biāo)幺制法）

在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分量的幅值和有效值是不變的。

Uc為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓（平均額定電壓），取線路首端電壓，即比線路額定電壓UN高5%。

一般短路電流計(jì)算中，應(yīng)考慮電力系統(tǒng)、電力變壓器和電力線路的阻抗計(jì)算：

在高壓電路的短路計(jì)算中，通常只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。（低壓電網(wǎng)則需要計(jì)及電阻），故不計(jì)及電阻的三相短路電流周期分量有效值為：電力系統(tǒng)的電阻相對(duì)于電抗來說很小，一般只計(jì)電抗。電力系統(tǒng)的電抗可由系統(tǒng)變電所高壓饋出線出口斷路器的斷流容量S∝來估算。S∝就視為系統(tǒng)極限短路容量Sk。電力系統(tǒng)的阻抗三相短路容量為（一）電力系統(tǒng)的電抗為（二）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ΔPk近似計(jì)算2、變壓器的電抗XT:

可由變壓器的短路電壓Uk%近似計(jì)算（三）電力線路的阻抗1、線路的電阻RWL:

RWL可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電阻R0計(jì)算2、線路的電抗XWL：XWL可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電阻X0計(jì)算

（四）阻抗換算

計(jì)算短路電路阻抗時(shí)，電路內(nèi)含有電力變壓器，則電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)統(tǒng)一到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓去。阻抗變換的條件是：元件的功率損耗維持不變。三采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算（一）標(biāo)幺值法標(biāo)幺制法計(jì)算短路電流是電力工程計(jì)算的一種廣泛應(yīng)用的基本方法，是我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。按標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud。標(biāo)幺值某量的標(biāo)幺值=該量的實(shí)際值（任意單位）/該量的基準(zhǔn)值（與實(shí)際值同單位）續(xù)上嚴(yán)頁基準(zhǔn)費(fèi)容量炕取基準(zhǔn)軍電流（二激）箭供電炸系統(tǒng)敵各元惱件電濕抗標(biāo)艘幺值1）貫電力靜系統(tǒng)雹的電賠抗標(biāo)利幺值基準(zhǔn)鄉(xiāng)豐電壓取元薦件所形在處續(xù)的短冰路計(jì)灑算電告壓為拳基準(zhǔn)淹電壓河，即基準(zhǔn)編電抗式中故，Sk為電力港系統(tǒng)踏變電惕所高惕壓饋摩電線溝出口誤處的謎短路暖容量。續(xù)上歸頁2）電力例線路礙的電抗趟標(biāo)幺責(zé)值式中茅，L為線璃路長(zhǎng)壞度，x0為線獻(xiàn)路單代位長(zhǎng)仗度的活電抗溜，可才查手粗冊(cè)。3）電力奶變壓撿器的電抗浙標(biāo)幺輕值因?yàn)樗詷?biāo)幺幼值（三比）浸三相劈燕短路貸電流右的計(jì)羨算三相牲短路電流周期桶分量屢有效漢值的聲標(biāo)么細(xì)值:由此林可得阻三相記短路探電流劃周期居分量寨有效繳值：其他短路蹲電流淺：三相短路容量：（對(duì)演高壓吐系統(tǒng)想）（對(duì)拖低壓煤系統(tǒng)糞）例3蒸-1某供持電系封統(tǒng)如辨圖所低示。缺己知蕉電力浩系統(tǒng)重出口鳴處的貧短路本容量普為Sk=2縫50凳MV壺A，試求買工廠絨變電叔所10kV母線鳳上k-灰1點(diǎn)短融路和款兩臺(tái)以變壓軌器并毅聯(lián)運(yùn)猶行、騰分列扒運(yùn)行煮兩種疲情況鉗下低廊壓38敬0V母線擦上k-享2點(diǎn)短浪路的六三相則短路污電流贏和短控路容礦量。例3篇-1解：1遭.確斃定基輝準(zhǔn)值續(xù)上層頁2.納計(jì)算傷短路躍電路壯中各威主要殊元件控的電鋤抗標(biāo)顏幺值1）皆電力羊系統(tǒng)次的電瀉抗標(biāo)陶幺值2）電力登線路碧的電抗貫標(biāo)幺坑值3）電力晨變壓絡(luò)器的電抗飽標(biāo)幺掛值續(xù)上債頁3.磨求k-1點(diǎn)的訓(xùn)短路喂電路胸總阻礙抗標(biāo)芹么值蟻及三凳相短視路電知流和抵短路籃容量1）國(guó)總電讓抗標(biāo)捎么值2）號(hào)三相劣短路么電流冒周期澆分量莫有效潔值3）其井他三智相短解路電銀流4）三竭相短德路容撫量4．求k-2點(diǎn)的醒短路憐電路洪總電豎抗標(biāo)嫂么值濱三相欠短路林電流仗和短紡路容扇量?jī)膳_(tái)秧變壓希器并何聯(lián)運(yùn)稼行情令況下挑：1）總駱電抗回標(biāo)么攏值2)址三冊(cè)相短彼路電什流周晉期分匹量有刻效值3)其他概三相幕短路卷電流4）三相橫短路高容量?jī)膳_(tái)嬸變壓年器分怒列運(yùn)諷行情打況下余：1）總武電抗循標(biāo)么皆值2)妨三伴相短雕路電物流周阿期分襲量有桌效值3)其他壇三相深短路檔電流4）三相臺(tái)短路量容量四低壓岡電網(wǎng)再短路連電流惜的計(jì)柄算（一器）低褲壓電惜網(wǎng)短格路計(jì)趴算的驚特點(diǎn)1.配電鹽變壓繼器一按次側(cè)脖可以鄙作為租無窮紗大容秩量電率源供筑電來汪考慮扁；2.役電阻充值較潤(rùn)大，繼電抗?jié)嶂递^技小；3.省低壓姐系統(tǒng)渡元件細(xì)電阻千多以明毫歐致計(jì)，尾用有傾名值寸法比題較方異便。4.存因低晴壓系寄統(tǒng)的傍非周員期分美量衰填減快領(lǐng)，ksh值在1～擊1.瓶3范圍。5.易在計(jì)題算單物相短貞路電蘿流時(shí)扶，假陡設(shè)計(jì)跡算溫轟度升差高，擠電阻揚(yáng)值增其大。（二凍）三梳相短谷路電前流的填計(jì)算電源榆至短制路點(diǎn)紅的總月阻抗溪包括尼變壓蓋器高穿壓側(cè)達(dá)系統(tǒng)偏、變籌壓器缸、低古壓母碎線及貢配電懷線路跳等元鴨件的閉阻抗磚；開伴關(guān)電波器及動(dòng)導(dǎo)線燙等接跨觸電役阻可機(jī)忽略東不計(jì)朋。續(xù)上仇頁1．舒高壓谷側(cè)系果統(tǒng)的稀阻抗3．掃母線郊及電帽纜的報(bào)阻抗，其蹦單位泡長(zhǎng)度絹值可穿查手冊(cè)。2．福變壓贏器的棋阻抗應(yīng)計(jì)引及的撞電阻研、電底抗（循單位屑均為密）炭有歸算葵到低側(cè)壓側(cè)瞎的高丟壓系逃統(tǒng)阻頑抗可溉按下斗式計(jì)煮算：歸算私到低蓬壓側(cè)界的變壓淚器阻抗嫁可按沸下式勁計(jì)算炕：一、芝兩相溝短路肺電流巖的計(jì)葬算在遠(yuǎn)侮離發(fā)椒電機(jī)霉的無身限大篇容量催系統(tǒng)咐中發(fā)胡生兩覆相短挽路時(shí)狡，其辜兩相掃短路弊電流幣可由布下式議求得結(jié):而三旗相短蛛路電兇流第三內(nèi)節(jié)耍無限吩大容碧量電秘力系越統(tǒng)中保兩相葡和單贏相短群路電胖流的餓計(jì)算二、席單相父短路頃電流探的計(jì)愈算根據(jù)對(duì)稱欲分量菊法，單蚊相短令路電棕流為工程拋計(jì)算螺公式嫁為正序稀阻抗負(fù)序?qū)米杩沽阈蛉ぷ杩垢邏合到y(tǒng)、變壓器、母線及電纜的相－零電阻高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電纜的相－零電抗負(fù)荷ABCNO電源單相伶短路悅電流恨與三側(cè)相短張路電芝流的汗關(guān)系在遠(yuǎn)崇離發(fā)持電機(jī)糟的用傻戶低招壓側(cè)厭發(fā)生聽單相啞短路廉時(shí),Z1∑≈Z2∑,因此鴿有：由于遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)發(fā)生短路時(shí),因此第四賤節(jié)短路數(shù)電流符的效嗽應(yīng)和涉穩(wěn)定斧度校相驗(yàn)一、撲短路輛電流拴的電縫動(dòng)力皂效應(yīng)強(qiáng)大胸的短厘路電啟流通回過電蔥器和斃導(dǎo)體衫，將送產(chǎn)生備:電動(dòng)叨力效絡(luò)應(yīng)，可屬能使護(hù)電器懶和導(dǎo)溫體受偏到破杜壞或箏產(chǎn)生捎永久屈性變堂形;熱效線應(yīng)，可寧能使虜其絕兩緣強(qiáng)象度降公低，族加速禍絕緣棚老化經(jīng)甚至兆損壞譽(yù)。為了拋正確英選擇傷電器禍和導(dǎo)擁體，養(yǎng)保證圖在短冶路情頁況下制也不譜損壞峽，必幕須校揀驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)杯定和熱穩(wěn)怪定。對(duì)于辛兩根惑平行萄導(dǎo)體獨(dú)，通家過電舊流分類別為i1和i2，其相珠互間叛的作躺用力F(單位N）可用賊下面蓋公式話來計(jì)館算：（一竊）短陸路時(shí)誕的最墊大電申動(dòng)力當(dāng)發(fā)橋生三泰相短紹路故泄障時(shí)贏，短西路電扛流沖欲擊值煩通過填中間萌相導(dǎo)刊體所掛產(chǎn)生露的最溝大電尾動(dòng)力繡為：kf為導(dǎo)續(xù)體的輪形狀酬系數(shù)炊，與確導(dǎo)體急的形齒狀和辰相對(duì)莖位置蓋有關(guān)速；l為導(dǎo)慕體的碗兩相稠鄰支彈持點(diǎn)割間距樸離，聞即檔錄距；a為兩需導(dǎo)體贏的軸竟線間咽距離脹。續(xù)上叮頁載流骨導(dǎo)體振和電永器承鋤受短弄路電洗流作堆用時(shí)堅(jiān)滿足忌電動(dòng)特力穩(wěn)悼定的肆原始普條件桃是（二衰）短疾路動(dòng)嫩穩(wěn)定茂的校療驗(yàn)條捕件電器仁應(yīng)能名承受澆短路牌電流枝電動(dòng)悟力效殘應(yīng)的涉作用波，不稀致產(chǎn)幅生永集久變還形或躬遭到飄機(jī)械坊損傷揭，即牲具有牙足夠傷的動(dòng)伙穩(wěn)定秒性。工程驗(yàn)上，晃電器說的動(dòng)宵穩(wěn)定閥通常限用電爺器的門極限笨通過削電流父（即橫額定幟峰值甜耐受剝電流貪）來怠表示寬。滿積足動(dòng)緩穩(wěn)定筆的等弓效條燥件是惡：二、短路浙點(diǎn)附桶近交沉流電屬動(dòng)機(jī)憑的反仙饋沖沈擊電晨流影菌響當(dāng)短續(xù)路點(diǎn)明附近欲所接釘交流悶電動(dòng)蛇機(jī)的自額定悼電流湊之和憐超過鄉(xiāng)豐短路巾電流廈的1%時(shí)，膛按規(guī)定盟，應(yīng)梳計(jì)入輩電動(dòng)汁機(jī)反劣饋電尾流的亂影響秋。當(dāng)交征流電追動(dòng)機(jī)慌進(jìn)線暗端發(fā)芹生三揮相短姥路時(shí)微，它績(jī)反饋驚的最敬大短腐路電呼流瞬拆時(shí)值材（即貞電動(dòng)霜機(jī)反裕饋沖玩擊電矩流）蠢可按釀下式明計(jì)算在：由于晚交流嘴電動(dòng)告機(jī)在舉外電娘路短盟路后且很快本受到勸制動(dòng)弊，因兼此它哲產(chǎn)生維的反躲饋電螞流衰股減很鴿快。此時(shí)瞇短路睡點(diǎn)的左短路釋沖擊液電流題為為電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)標(biāo)幺值；為電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值；C為電動(dòng)機(jī)反饋沖擊系數(shù)；電動(dòng)機(jī)短路電流沖擊系數(shù)；為電動(dòng)機(jī)額定電流。三、寬短路敏電流汪的熱撓效應(yīng)（一逢）短證路時(shí)滑導(dǎo)體辟的發(fā)歸熱在線從路發(fā)感生短禁路時(shí)橡，強(qiáng)哀大的院短路訴電流臣將產(chǎn)抖生很丘大的聚熱量楚。工程燦上，雄可近化似地攻認(rèn)為急導(dǎo)體熱在短榜路時(shí)乖間內(nèi)睜是與充周圍捷介質(zhì)撤絕熱揮的。規(guī)范欣要求宰，導(dǎo)物體在著正常笑和短勾路情環(huán)況下泊的溫哨度都劫必須胖小于窯所允犁許的鋼最高元溫度示。短路前后導(dǎo)體的溫度變化θθkθLθ0續(xù)上拜頁根據(jù)Qk值可慘以確仍定出敢短路潛時(shí)導(dǎo)咐體所尊達(dá)到綱的最漢高溫慈度θk。也可慕根據(jù)仍曲線嫂來確女定（熟見課澡本P6海8）.發(fā)熱在假想秧時(shí)間繼電殃保護(hù)谷動(dòng)作科時(shí)間斷路相器開頸斷時(shí)慕間在實(shí)斥際短珍路時(shí)招間tk內(nèi),短路紹電流睛的熱鴨量為工程唐計(jì)算聯(lián)公式短路翅穩(wěn)態(tài)盾電流短路敗時(shí)間續(xù)上崖頁載流傅導(dǎo)體倉(cāng)和電被器承險(xiǎn)受短截路電雹流作富用時(shí)臉滿足州熱穩(wěn)厘定的網(wǎng)原始矮條件膜是（二傷）短響路熱撿穩(wěn)定眨的校粥驗(yàn)條結(jié)件工程妥上，琴對(duì)于顫一般蔬電器茫，滿豪足熱謊穩(wěn)定拖的等陽效條偵件是裙：電器的熱穩(wěn)定電流和電器的熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間對(duì)于載流嗽導(dǎo)體逮截面任，滿半足熱敢穩(wěn)定惜的等突效條拴件是紫：導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體種類和材料最高允許溫度/℃熱穩(wěn)定系數(shù)C/A·mm2額定負(fù)荷時(shí)短路時(shí)母線或絞線銅70300171鋁7020087500V橡皮絕緣導(dǎo)線