工厂供配电技术(第三章)课件

第三章短路电流及其计算内容提要：本章首先介绍短路的原因、后果及其形式，接着分析无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程及有关物理量，然后重点讲述工厂供电系统三相短路及两相和单相短路的计算，最后讲述短路电流的效应及短路效验条件。第三章短路电流及其计算内容提要：本章首先介绍短路的原因、后第一节短路的原因、后果及其形式第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算第四节短路电流的效应和稳定度校验第三章短路电流及其计算第一节短路的原因、后果及其形式第三章短路电流及其计算在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况，最严重的故障是短路（shortcircuit）。短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流（简称短路电流），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。第一节短路的原因、后果及其形式在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类三相系统中，短路的基本类型分为：三相短路：是指供电系统中三相导线间发生对称性的短路，用k(3)表示。两相短路：是指三相供电系统中任意两相间发生的短路，用k(2)表示。单相短路：是指供电系统中任一相经大地与电源中性点发生短路，用k(1)表示。两相接地短路：实质是两相短路.第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类三相系统中第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类

设备绝缘损坏：

自然老化、操作过电压、大气过电压、机械损伤

误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸

鸟兽跨接裸导体

第一节短路的原因、后果及其形式二、短路的原因

设备绝缘损坏：自然老化、操作过电压、大气过电压、机第一节短路的原因、后果及其形式三、短路的危害

短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。

短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。

严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃。单相短路产生不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。第一节短路的原因、后果及其形式三、短路的危害

第一节短路的原因、后果及其形式四、防止短路的对策预防性实验正确安装和维护防雷设备文明施工严格遵守操作规程第一节短路的原因、后果及其形式四、防止短路的对策预防性第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量一、无限大容量电力系统

无限大容量系统是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是，当用户供电系统的负荷变化时，系统母线电压能基本维持不变，即Uxt=常数；当系统短路时，系统母线电压值也变化很少。在实际工程计算中，当电力系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的5%~10%，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将该系统看作无限大容量供电系统。目的：在误差允许的范围简化短路计算，计算偏于保守。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理二、无限大容量系统三相短路暂态过程讨论的对象：三相对称电路第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程讨论的对象：三相对称电路第三相短路是对称短路，三相短路回路中每相的阻抗相等，三相短路电流与三相电压任保持对称，因此采用一相来进行分析。二、无限大容量系统三相短路暂态过程第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量三相短路是对称短路，三相短路回路中每相的阻抗正常工作时二、无限大容量系统三相短路暂态过程第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量正常工作时二、无限大容量系统三相短路暂态过程第二节无限二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定性分析：回路I：此回路被短接为无源回路，回路中的电流由原来的数值不断地衰减，一直到磁场中所储藏的能量全部变为该回路中电阻所消耗的热能为止，这个过程很短暂。回路II：此回路仍然与电源相联，三相短路，由于阻抗变小，电路电流要变大，但由于电感的作用，电流不能突变，因而发生暂态过渡过程，最后短路电流达到一个新的稳定状态。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定性分析：回路二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：根据基尔霍夫电压定理可列出：整理得：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：根据解微分方程得到短路电流id的数学表达式：二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量解微分方程得到短路电流id的数学表达式：二、无限大容量系统三二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：第二三相短路由两个分量组成：一个是按正弦规律变化的周期分量电流ip；另一个是按指数规律衰减的非周期分量电流inp。短路电流ik也称为短路全电流(short-circuitwhole-current)。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量三相短路由两个分量组成：一个是按正弦规律变化的周期分量电流i第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量积分常数C的确定二、无限大容量系统三相短路暂态过程当短路发生的瞬间t=0时，短路电流为：设短路前瞬间的负荷电流瞬时值i|0|为：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理二、无限大容量系统三相短路暂态过程积分常数C的确定由于电路中存在电感，电路不能突变，因此，短路前瞬间的正常工作电流值（i|0|）应与短路发生瞬间的短路电流的瞬时值（ik0）相等，即：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程积分常数C的确定二、无限大容量系统三相短路暂态过程说明：1、上式中第一项为短路电流的周期分量，它是由系统电源电压和短路回路阻抗所确定的一个按正弦规律作周期变化的电流。在无限大容量系统情况下，在整个短路过程中，其幅值不变。2、上式第二项为三相短路电流的非周期分量（inp），它是由短路过渡过程中感应电势和短路回路阻抗所确定的一个按指数规律衰减变化的电流。它的衰减速度由短路回路中的rK/L的比值来确定。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程说明：第二节无限大容三、最严重三相短路时的短路电流短路电流非周期分量初值最大时短路电流瞬时值亦最大。最严重短路电流的条件为：（1）短路回路纯电感，K=90°高压网络K=90°（2）短路瞬间电压过零，α=0（3）短路前空载最严重短路电流的条件为：短路电流常用公式：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量三、最严重三相短路时的短路电流短路电流非周期分量初值四、短路有关的物理量（1）短路电流周期分量

Uc短路计算电压Uc≈1.05UN0.4，3.15，6.3，10.5，37，115，230kV第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（1）短路电流周期分量Uc短路计算电压U四、短路有关的物理量短路电流周期分量的有效值短路次暂态电流I″短路后第一个周期短路电流周期分量之有效值。无限大容量系统I″=IP第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量（1）短路电流周期分量四、短路有关的物理量短路电流周期分量的有效值四、短路有关的物理量（2）短路电流非周期分量短路电流非周期分量的初始绝对值第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（2）短路电流非周期分量四、短路有关的物理量（3）短路全电流短路电流周期分量ip与非周期分量inp之和即为短路全电流ik。某一瞬时t的短路全电流有效值Ik（t），是以时间t为中点的一个周期内的ip有效值Ip（t）与inp在t的瞬时值inp（t）的方均根值，即第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（3）短路全电流（4）短路冲击电流ish

(short-circuitshockcurrent)短路冲击电流为短路全电流中的最大瞬时值。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（4）短路冲击电流ish短路冲击电流为短（4）短路冲击电流ish

冲击电流ish的计算第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（4）短路冲击电流ish四、短路有关的物理量（5）短路稳态电流I∞短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流，其有效值用I表示。（6）三相短路容量第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（5）短路稳态电流I∞短第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的方法简介

有名值法标幺值法短路容量法如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用短路容量表示，称短路容量法。如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用相对值表示，称标幺值法。如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用有名值即有单位的值表示，称有名值法。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的（1）用有名值法进行短路计算的步骤归纳为：绘制短路回路等效电路计算短路回路中各元件的阻抗值求等效阻抗，化简电路计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路参数列短路计算表第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的方法简介

（1）用有名值法进行短路计算的步骤归纳为：第三节无限大（2）用标幺值法进行短路计算的步骤归纳为：选择基准容量、基准电压、计算短路点的基准电流绘制短路回路的等效电路计算短路回路中各元件的电抗标幺值求总电抗标幺值，化简电路计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数列短路计算表短路计算的方法简介

第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算（2）用标幺值法进行短路计算的步骤归纳为：短路计算的方法简介电力系统通常具有多个电压等级，用有名值计算短路电流时，必须将有关参数折合到同一电压等级才能进行计算，比较麻烦。同时，电力系统中各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。为此，在短路电流计算中采用标幺值可减轻计算并便于比较分析。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的方法简介

电力系统通常具有多个电压等级，用有名值计算短路三、采用标幺制法进行三相短路计算用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标幺值没有单位。即容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为用符号A*表示某量A的标幺值，则第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算用相对值表示元件的物理量，称基准容量Sd，基准电压Ud，基准电流Id和基准阻抗Zd亦应遵守功率方程

和电压方程

。故有按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud通常Sd=100MVA；Ud=短路计算电压为基准电压。额定电压0.3836103560110154220330基准电压0.43.156.310.53763115162230345第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算基准容量Sd，基准电压Ud，基准电流Id和基准阻抗Z电气元件电抗标幺值的计算1、电力系统的电抗标幺值短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电气元件的阻抗及短路回路总阻抗。（1）已知电力系统出口断路器的断路容量第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电气元件电抗标幺值的计算1、电力系统的电抗标幺值短1、电力系统的电抗标幺值（2）已知电力系统出口处的短路容量SK（3）已知电力系统电抗有名值XS第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算1、电力系统的电抗标幺值（2）已知电力系统出口处的短路容量对于发电机，厂家给出的参数是额定容量Sn、额定电压Un和以Sn、Un为基准值的电抗标幺值X*n第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算对于发电机，厂家给出的参数是额定容量Sn、2、电力变压器的电抗标幺值变压器的阻抗电压：在进行变压器的短路试验中，当绕组中电流达到额定值时，加于原绕组的电压，亦称为短路电压。阻抗电压通常标示在变压器铭牌上，它的大小反映了变压器负载下运行时漏阻抗压降的大小。从运行的观点来看，希望阻抗电压小一些。这样，变压器输出电压受负载波动的影响小一些。但阻抗电压太小时，变压器短路时的短路电流必然很大，可能损坏变压器。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算2、电力变压器的电抗标幺值变压器的阻抗电压2、电力变压器的电抗标幺值第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算2、电力变压器的电抗标幺值第三节无限大容量电力系统中3、电力线路的电抗标幺值X0为导线电缆单位长度电抗，l为线路长度。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算3、电力线路的电抗标幺值X0为导线电缆单位长度电抗，第三节三相短路电流周期分量有效值由于：则：第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算三相短路电流周期分量有效值由于：则：第三节无限大容量三相短路冲击短路电流高压系统：低压系统：三相短路容量：第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算三相短路冲击短路电流高压系统：低压系统：三相短路容量：第三节短路电流具体计算步骤：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值。④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值。⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算短路电流具体计算步骤：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统例第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算某工厂供电系统如图所示，已知电力系统出口断路器为SN10-10II型。试求工厂变电所高压10KV母线上K-1点短路喝低压380V母线上K-2点短路的三相短路电流和短路容量。例第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算四、两相短路电流的计算无限大容量系统发生两相短路时，其短路电流可由下式求得：式中UC为短路点的短路计算电压，Z为短路回路一相总阻抗。两相短路与三相短路的关系：第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算无限大容量系统中的两相短路电流，可在求出三相短路电流后利用上式直接求得。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算四、两相短第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算四、单相短路电流的计算在工程计算中，大接地电流系统或三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流可用下式进行计算：RT、XT为变压器的相等效电阻和电抗；R-0、X-0为相线与大地或中线回路的电阻和电抗。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算四、单相短第四节短路电流的效应和稳定度校验一、概述供电系统中发生短路时，短路电流是相当大的。如此大的短路电流通过电器和导体，一方面要产生很大的电动力，即电动效应（electrodynamiceffect）;另一方面要产生很高的温度，即热效应（thermaleffect）。这两种短路效应，对电器和导体的安全运行威胁极大。第四节短路电流的效应和稳定度校验一、概述第四节短路电流的效应和稳定度校验二、短路电流的电动效应和动稳定度导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时，特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。1．两平行载流导体间的电动力由电工基础可知，位于空气中的两平行导体中流过的电流分别为i1和i2（A）时，i1产生的磁场在导体2处的磁感应强度为B1，i2产生的磁场在导体1处的磁感应强度为B2，两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决定，大小相等，由下式决定，第四节短路电流的效应和稳定度校验二、短路电流的电动效应二、短路电流的电动效应和动稳定度第四节短路电流的效应和稳定度校验2．三相平行载流导体间的电动力三相平行的导体中流过的电流对称，且分别为iA、iB、iC，每两导体间由电磁作用产生电动力，A相导体受到的电动力为FAB、FAC，B相导体受到的电动力为FBC、FBA，C相导体受到的电动力为FCA、FCB，如图所示,经分析可知中相导体受到的电动力最大.二、短路电流的电动效应和动稳定度第四节短路电流的效应和第四节短路电流的效应和稳定度校验二、短路电流的电动效应和动稳定度第四节短路电流的效应和稳定度校验二、短路电流的电动效应第四节短路电流的效应和稳定度校验3．短路电流的电动力计算三相短路产生的最大电动力为计算两相短路产生的最大电动力为由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为二、短路电流的电动效应和动稳定度第四节短路电流的效应和稳定度校验3．短路电流的电动力第四节短路电流的效应和稳定度校验两相短路和三相短路产生的最大电动力也具有下列关系

由此可见，三相短路时导体受到的电动力比两相短路时导体受到的电动力大。因此，校验电器设备或导体的动稳定时，应采用三相短路冲击电流或冲击电流有效值。3．短路电流的电动力二、短路电流的电动效应和动稳定度第四节短路电流的效应和稳定度校验两相短路和三相短路产生第四节短路电流的效应和稳定度校验4.短路稳定度的校验条件（1）一般电器的校验（2）绝缘子的动稳定度校验(3)硬母线的动稳定度校验条件（4）电缆的机械强度很好，无需校验。二、短路电流的电动效应和动稳定度第四节短路电流的效应和稳定度校验4.短路稳定度的校验三、短路电流的热效应和热稳定度第四节短路电流的效应和稳定度校验1．短路发热的特点导体通过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。正常运行时，导体通过负荷电流，产生的热能使导体温度升高，同时向导体周围介质散失。当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。短路时由于继电保护装置动作切除故障，短路电流的持续时间很短，可近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的很大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热,即短路发热是一个绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度变化。三、短路电流的热效应和热稳定度第四节短路电流的效应和稳第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、短路电流的热效应和热稳定度2.短路热稳定度的校验条件（1）一般电器的热稳定度效验条件（2）母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、短路电第三章短路电流及其计算内容提要：本章首先介绍短路的原因、后果及其形式，接着分析无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程及有关物理量，然后重点讲述工厂供电系统三相短路及两相和单相短路的计算，最后讲述短路电流的效应及短路效验条件。第三章短路电流及其计算内容提要：本章首先介绍短路的原因、后第一节短路的原因、后果及其形式第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算第四节短路电流的效应和稳定度校验第三章短路电流及其计算第一节短路的原因、后果及其形式第三章短路电流及其计算在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况，最严重的故障是短路（shortcircuit）。短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流（简称短路电流），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。第一节短路的原因、后果及其形式在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类三相系统中，短路的基本类型分为：三相短路：是指供电系统中三相导线间发生对称性的短路，用k(3)表示。两相短路：是指三相供电系统中任意两相间发生的短路，用k(2)表示。单相短路：是指供电系统中任一相经大地与电源中性点发生短路，用k(1)表示。两相接地短路：实质是两相短路.第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类三相系统中第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的种类

设备绝缘损坏：

自然老化、操作过电压、大气过电压、机械损伤

误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸

鸟兽跨接裸导体

第一节短路的原因、后果及其形式二、短路的原因

设备绝缘损坏：自然老化、操作过电压、大气过电压、机第一节短路的原因、后果及其形式三、短路的危害

短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。

短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。

严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃。单相短路产生不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。第一节短路的原因、后果及其形式三、短路的危害

第一节短路的原因、后果及其形式四、防止短路的对策预防性实验正确安装和维护防雷设备文明施工严格遵守操作规程第一节短路的原因、后果及其形式四、防止短路的对策预防性第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量一、无限大容量电力系统

无限大容量系统是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是，当用户供电系统的负荷变化时，系统母线电压能基本维持不变，即Uxt=常数；当系统短路时，系统母线电压值也变化很少。在实际工程计算中，当电力系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的5%~10%，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将该系统看作无限大容量供电系统。目的：在误差允许的范围简化短路计算，计算偏于保守。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理二、无限大容量系统三相短路暂态过程讨论的对象：三相对称电路第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程讨论的对象：三相对称电路第三相短路是对称短路，三相短路回路中每相的阻抗相等，三相短路电流与三相电压任保持对称，因此采用一相来进行分析。二、无限大容量系统三相短路暂态过程第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量三相短路是对称短路，三相短路回路中每相的阻抗正常工作时二、无限大容量系统三相短路暂态过程第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量正常工作时二、无限大容量系统三相短路暂态过程第二节无限二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定性分析：回路I：此回路被短接为无源回路，回路中的电流由原来的数值不断地衰减，一直到磁场中所储藏的能量全部变为该回路中电阻所消耗的热能为止，这个过程很短暂。回路II：此回路仍然与电源相联，三相短路，由于阻抗变小，电路电流要变大，但由于电感的作用，电流不能突变，因而发生暂态过渡过程，最后短路电流达到一个新的稳定状态。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定性分析：回路二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：根据基尔霍夫电压定理可列出：整理得：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：根据解微分方程得到短路电流id的数学表达式：二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量解微分方程得到短路电流id的数学表达式：二、无限大容量系统三二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程k点三相短路定量分析：第二三相短路由两个分量组成：一个是按正弦规律变化的周期分量电流ip；另一个是按指数规律衰减的非周期分量电流inp。短路电流ik也称为短路全电流(short-circuitwhole-current)。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量三相短路由两个分量组成：一个是按正弦规律变化的周期分量电流i第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量积分常数C的确定二、无限大容量系统三相短路暂态过程当短路发生的瞬间t=0时，短路电流为：设短路前瞬间的负荷电流瞬时值i|0|为：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理二、无限大容量系统三相短路暂态过程积分常数C的确定由于电路中存在电感，电路不能突变，因此，短路前瞬间的正常工作电流值（i|0|）应与短路发生瞬间的短路电流的瞬时值（ik0）相等，即：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程积分常数C的确定二、无限大容量系统三相短路暂态过程说明：1、上式中第一项为短路电流的周期分量，它是由系统电源电压和短路回路阻抗所确定的一个按正弦规律作周期变化的电流。在无限大容量系统情况下，在整个短路过程中，其幅值不变。2、上式第二项为三相短路电流的非周期分量（inp），它是由短路过渡过程中感应电势和短路回路阻抗所确定的一个按指数规律衰减变化的电流。它的衰减速度由短路回路中的rK/L的比值来确定。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、无限大容量系统三相短路暂态过程说明：第二节无限大容三、最严重三相短路时的短路电流短路电流非周期分量初值最大时短路电流瞬时值亦最大。最严重短路电流的条件为：（1）短路回路纯电感，K=90°高压网络K=90°（2）短路瞬间电压过零，α=0（3）短路前空载最严重短路电流的条件为：短路电流常用公式：第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量三、最严重三相短路时的短路电流短路电流非周期分量初值四、短路有关的物理量（1）短路电流周期分量

Uc短路计算电压Uc≈1.05UN0.4，3.15，6.3，10.5，37，115，230kV第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（1）短路电流周期分量Uc短路计算电压U四、短路有关的物理量短路电流周期分量的有效值短路次暂态电流I″短路后第一个周期短路电流周期分量之有效值。无限大容量系统I″=IP第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量（1）短路电流周期分量四、短路有关的物理量短路电流周期分量的有效值四、短路有关的物理量（2）短路电流非周期分量短路电流非周期分量的初始绝对值第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（2）短路电流非周期分量四、短路有关的物理量（3）短路全电流短路电流周期分量ip与非周期分量inp之和即为短路全电流ik。某一瞬时t的短路全电流有效值Ik（t），是以时间t为中点的一个周期内的ip有效值Ip（t）与inp在t的瞬时值inp（t）的方均根值，即第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（3）短路全电流（4）短路冲击电流ish

(short-circuitshockcurrent)短路冲击电流为短路全电流中的最大瞬时值。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（4）短路冲击电流ish短路冲击电流为短（4）短路冲击电流ish

冲击电流ish的计算第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（4）短路冲击电流ish四、短路有关的物理量（5）短路稳态电流I∞短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流，其有效值用I表示。（6）三相短路容量第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量四、短路有关的物理量（5）短路稳态电流I∞短第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的方法简介

有名值法标幺值法短路容量法如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用短路容量表示，称短路容量法。如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用相对值表示，称标幺值法。如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用有名值即有单位的值表示，称有名值法。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的（1）用有名值法进行短路计算的步骤归纳为：绘制短路回路等效电路计算短路回路中各元件的阻抗值求等效阻抗，化简电路计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路参数列短路计算表第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的方法简介

（1）用有名值法进行短路计算的步骤归纳为：第三节无限大（2）用标幺值法进行短路计算的步骤归纳为：选择基准容量、基准电压、计算短路点的基准电流绘制短路回路的等效电路计算短路回路中各元件的电抗标幺值求总电抗标幺值，化简电路计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数列短路计算表短路计算的方法简介

第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算（2）用标幺值法进行短路计算的步骤归纳为：短路计算的方法简介电力系统通常具有多个电压等级，用有名值计算短路电流时，必须将有关参数折合到同一电压等级才能进行计算，比较麻烦。同时，电力系统中各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。为此，在短路电流计算中采用标幺值可减轻计算并便于比较分析。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算短路计算的方法简介

电力系统通常具有多个电压等级，用有名值计算短路三、采用标幺制法进行三相短路计算用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标幺值没有单位。即容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为用符号A*表示某量A的标幺值，则第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算用相对值表示元件的物理量，称基准容量Sd，基准电压Ud，基准电流Id和基准阻抗Zd亦应遵守功率方程

和电压方程

。故有按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud通常Sd=100MVA；Ud=短路计算电压为基准电压。额定电压0.3836103560110154220330基准电压0.43.156.310.53763115162230345第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算基准容量Sd，基准电压Ud，基准电流Id和基准阻抗Z电气元件电抗标幺值的计算1、电力系统的电抗标幺值短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电气元件的阻抗及短路回路总阻抗。（1）已知电力系统出口断路器的断路容量第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电气元件电抗标幺值的计算1、电力系统的电抗标幺值短1、电力系统的电抗标幺值（2）已知电力系统出口处的短路容量SK（3）已知电力系统电抗有名值XS第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算1、电力系统的电抗标幺值（2）已知电力系统出口处的短路容量对于发电机，厂家给出的参数是额定容量Sn、额定电压Un和以Sn、Un为基准值的电抗标幺值X*n第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算对于发电机，厂家给出的参数是额定容量Sn、2、电力变压器的电抗标幺值变压器的阻抗电压：在进行变压器的短路试验中，当绕组中电流达到额定值时，加于原绕组的电压，亦称为短路电压。阻抗电压通常标示在变压器铭牌上，它的大小反映了变压器负载下运行时漏阻抗压降的大小。从运行的观点来看，希望阻抗电压小一些。这样，变压器输出电压受负载波动的影响小一些。但阻抗电压太小时，变压器短路时的短路电流必然很大，可能损坏变压器。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算2、电力变压器的电抗标幺值变压器的阻抗电压2、电力变压器的电抗标幺值第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算2、电力变压器的电抗标幺值第三节无限大容量电力系统中3、电力线路的电抗标幺值X0为导线电缆单位长度电抗，l为线路长度。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算3、电力线路的电抗标幺值X0为导线电缆单位长度电抗，第三节三相短路电流周期分量有效值由于：则：第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算三相短路电流周期分量有效值由于：则：第三节无限大容量三相短路冲击短路电流高压系统：低压系统：三相短路容量：第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算电气元件电抗标幺值的计算三相短路冲击短路电流高压系统：低压系统：三相短路容量：第三节短路电流具体计算步骤：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值。④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值。⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算短路电流具体计算步骤：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统例第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算某工厂供电系统如图所示，已知电力系统出口断路器为SN10-10II型。试求工厂变电所高压10KV母线上K-1点短路喝低压380V母线上K-2点短路的三相短路电流和短路容量。例第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算三、采用第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算四、两相短路电流的计算无限大容量系统发生两相短路时，其短路电流可由下式求得：式中UC为短路点的短路计算电压，Z为短路回路一相总阻抗。两相短路与三相短路的关系：第三节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算无限大容量系统中的两相短路电流，可在求出三相