第三章短路电流及其计算

第三章短路电流及其计算第一节短路电流计算目的、条件及其特征值第二节

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两相和单相短路电流的计算第四节

短路电流的效应和稳定度校验一、短路的危害

1.短路电流的热效应使设备急剧发热，可能导致设备过热损坏；

2.短路电流产生电动力，可能使设备永久变形或严重损坏；

3.短路时系统电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作；4.短路可能使电力系统的运行失去稳定；5.不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作。二、短路电流计算的目的

1.选择和校验各种电气设备；

2.合理配置继电保护和自动装置；

3.作为选择和评价电气主接线方案的依据。三、计算条件1、忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中的元件参数恒定2、忽略元件的电阻R，只考虑元件的电抗X（高压电网的各种电气元件，其电阻一般都比电抗小的多）计算短路电流时，即使R<=X/3时，忽略电阻，误差仅增大5%。3、忽略短路点的过渡电阻过渡电阻是指相与相之间短接所经过的电阻，如被外来物体短接时，外来物的电阻、接地短路的接地电阻、电弧短路的电弧电阻等。4、按对称分析除不对称故障处出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以当作三相对称的。无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：i,u四、有关短路的物理量

短路电流周期分量：短路电流非周期分量：

短路全电流：短路次暂态电流由于短路电路的电抗一般远大于电阻，Φk=900

，短路瞬间，t=0,电流为负的最大值：由于短路冲击电流：

短路稳态电流：

短路冲击电流有效值：

短路冲击系数ksh可查曲线或计算

在高压电网发生三相短路时，一般ksh=1.8,因此在1000KVA及以下的电力变压器二次侧及低压电网发生三相短路时，一般可取ksh=1.3,因此第二节无限大容量电力系统中三相短路电流的计算二、欧姆法

一、概述短路电流的计算方法主要有：欧姆法（又称有名单位制法）标幺值法（又称相对单位制法和标幺制法）

在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值是不变的。

Uc为短路点的短路计算电压（平均额定电压），取线路首端电压，即比线路额定电压UN高5%。

一般短路电流计算中，应考虑电力系统、电力变压器和电力线路的阻抗计算：

在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。（低压电网则需要计及电阻），故不计及电阻的三相短路电流周期分量有效值为：电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般只计电抗。电力系统的电抗可由系统变电所高压馈出线出口断路器的断流容量S∝来估算。S∝就视为系统极限短路容量Sk。电力系统的阻抗三相短路容量为（一）电力系统的电抗为（二）电力变压器的阻抗1、变压器的电阻RT:

RT可由变压器的短路损耗ΔPk近似计算2、变压器的电抗XT:

可由变压器的短路电压Uk%近似计算（三）电力线路的阻抗1、线路的电阻RWL:

RWL可由导线电缆的单位长度电阻R0计算2、线路的电抗XWL：XWL可由导线电缆的单位长度电阻X0计算

（四）阻抗换算

计算短路电路阻抗时，电路内含有电力变压器，则电路内各元件的阻抗都应统一到短路点的短路计算电压去。阻抗变换的条件是：元件的功率损耗维持不变。三采用标幺制法进行短路计算（一）标幺值法标幺制法计算短路电流是电力工程计算的一种广泛应用的基本方法，是我们学习的重点。按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud。标幺值某量的标幺值=该量的实际值（任意单位）/该量的基准值（与实际值同单位）续上严页基准费容量炕取基准军电流（二激）箭供电炸系统敌各元恼件电湿抗标艘幺值1）贯电力静系统雹的电赔抗标利幺值基准乡丰电压取元荐件所形在处续的短冰路计洒算电告压为拳基准淹电压河，即基准编电抗式中故，Sk为电力港系统踏变电惕所高惕压馈摩电线沟出口误处的谜短路暖容量。续上归页2）电力例线路碍的电抗趟标幺责值式中茅，L为线璃路长坏度，x0为线献路单代位长仗度的活电抗溜，可才查手粗册。3）电力奶变压捡器的电抗浙标幺轻值因为所以标幺幼值（三比）浸三相劈燕短路贷电流右的计羡算三相牲短路电流周期桶分量屡有效汉值的声标么细值:由此林可得阻三相记短路探电流划周期居分量寨有效缴值：其他短路蹲电流浅：三相短路容量：（对演高压吐系统想）（对拖低压煤系统粪）例3蒸-1某供持电系封统如辨图所低示。缺己知蕉电力浩系统重出口鸣处的贫短路本容量普为Sk=2缝50凳MV壶A，试求买工厂绒变电叔所10kV母线凤上k-灰1点短融路和款两台以变压轨器并毅联运犹行、腾分列扒运行煮两种疲情况钳下低廊压38敬0V母线擦上k-享2点短浪路的六三相则短路污电流赢和短控路容矿量。例3篇-1解：1遭.确毙定基辉准值续上层页2.纳计算伤短路跃电路壮中各威主要殊元件控的电锄抗标颜幺值1）皆电力羊系统次的电泻抗标陶幺值2）电力登线路碧的电抗贯标幺坑值3）电力晨变压络器的电抗饱标幺挂值续上债页3.磨求k-1点的训短路喂电路胸总阻碍抗标芹么值蚁及三凳相短视路电知流和抵短路篮容量1）国总电让抗标捎么值2）号三相劣短路么电流冒周期浇分量莫有效洁值3）其井他三智相短解路电银流4）三竭相短德路容抚量4．求k-2点的醒短路怜电路洪总电竖抗标嫂么值滨三相欠短路林电流仗和短纺路容扇量两台秧变压希器并何联运稼行情令况下挑：1）总骆电抗回标么拢值2)址三册相短彼路电什流周晋期分匹量有刻效值3)其他概三相幕短路卷电流4）三相横短路高容量两台婶变压年器分怒列运讽行情打况下余：1）总武电抗循标么皆值2)妨三伴相短雕路电物流周阿期分袭量有桌效值3)其他坛三相深短路档电流4）三相台短路量容量四低压冈电网再短路连电流惜的计柄算（一器）低裤压电惜网短格路计趴算的惊特点1.配电盐变压继器一按次侧脖可以鄙作为租无穷纱大容秩量电率源供筑电来汪考虑扁；2.役电阻充值较润大，继电抗浊值较技小；3.省低压姐系统渡元件细电阻千多以明毫欧致计，尾用有倾名值寸法比题较方异便。4.存因低晴压系寄统的傍非周员期分美量衰填减快领，ksh值在1～击1.瓶3范围。5.易在计题算单物相短贞路电萝流时扶，假陡设计迹算温轰度升差高，挤电阻扬值增其大。（二冻）三梳相短谷路电前流的填计算电源榆至短制路点红的总月阻抗溪包括尼变压盖器高穿压侧达系统偏、变筹压器缸、低古压母碎线及贡配电怀线路跳等元鸭件的闭阻抗砖；开伴关电波器及动导线烫等接跨触电役阻可机忽略东不计朋。续上仇页1．舒高压谷侧系果统的稀阻抗3．扫母线郊及电帽缆的报阻抗，其蹦单位泡长度绢值可穿查手册。2．福变压赢器的棋阻抗应计引及的撞电阻研、电底抗（循单位屑均为密）炭有归算葵到低侧压侧瞎的高丢压系逃统阻顽抗可溉按下斗式计煮算：归算私到低蓬压侧界的变压泪器阻抗嫁可按沸下式劲计算炕：一、芝两相沟短路肺电流岩的计葬算在远侮离发椒电机霉的无身限大篇容量催系统咐中发胡生两覆相短挽路时狡，其辜两相扫短路弊电流币可由布下式议求得结:而三旗相短蛛路电凶流第三内节耍无限吩大容碧量电秘力系越统中保两相葡和单赢相短群路电胖流的饿计算二、席单相父短路顷电流探的计愈算根据对称欲分量菊法，单蚊相短令路电棕流为工程抛计算螺公式嫁为正序稀阻抗负序届阻抗零序趣阻抗高压系统、变压器、母线及电缆的相－零电阻高压系统、变压器、母线及电缆的相－零电抗负荷ABCNO电源单相伶短路悦电流恨与三侧相短张路电芝流的汗关系在远崇离发持电机糟的用傻户低招压侧厌发生听单相哑短路廉时,Z1∑≈Z2∑,因此鸽有：由于远离发电机发生短路时,因此第四贱节短路数电流符的效嗽应和涉稳定斧度校相验一、扑短路辆电流拴的电缝动力皂效应强大胸的短厘路电启流通回过电葱器和毙导体衫，将送产生备:电动叨力效络应，可属能使护电器懒和导温体受偏到破杜坏或筝产生捎永久屈性变堂形;热效线应，可宁能使虏其绝两缘强象度降公低，族加速祸绝缘棚老化经甚至兆损坏誉。为了抛正确英选择伤电器祸和导拥体，养保证图在短冶路情页况下制也不谱损坏峡，必幕须校拣验其动稳杯定和热稳怪定。对于辛两根惑平行萄导体独，通家过电旧流分类别为i1和i2，其相珠互间叛的作躺用力F(单位N）可用贼下面盖公式话来计馆算：（一窃）短陆路时诞的最垫大电申动力当发桥生三泰相短绍路故泄障时赢，短西路电扛流冲欲击值烦通过填中间萌相导刊体所挂产生露的最沟大电尾动力绣为：kf为导续体的轮形状酬系数炊，与确导体急的形齿状和辰相对茎位置盖有关速；l为导慕体的碗两相稠邻支弹持点割间距朴离，闻即档录距；a为两需导体赢的轴竟线间咽距离胀。续上叮页载流骨导体振和电永器承锄受短弄路电洗流作堆用时坚满足忌电动特力稳悼定的肆原始普条件桃是（二衰）短疾路动嫩稳定茂的校疗验条捕件电器仁应能名承受浇短路牌电流枝电动悟力效残应的涉作用波，不稀致产幅生永集久变还形或躬遭到飘机械坊损伤揭，即牲具有牙足够伤的动伙稳定秒性。工程验上，晃电器说的动宵稳定阀通常限用电爷器的门极限笨通过削电流父（即横额定帜峰值甜耐受剥电流贪）来怠表示宽。满积足动缓稳定笔的等弓效条燥件是恶：二、短路浙点附桶近交沉流电属动机凭的反仙馈冲沈击电晨流影菌响当短续路点明附近欲所接钉交流闷电动蛇机的自额定悼电流凑之和怜超过乡丰短路巾电流厦的1%时，膛按规定盟，应梳计入辈电动汁机反劣馈电尾流的乱影响秋。当交征流电追动机慌进线暗端发芹生三挥相短姥路时微，它绩反馈惊的最敬大短腐路电呼流瞬拆时值材（即贞电动霜机反裕馈冲玩击电矩流）蠢可按酿下式明计算在：由于晚交流嘴电动告机在举外电娘路短盟路后且很快本受到劝制动弊，因兼此它哲产生维的反躲馈电蚂流衰股减很鸽快。此时眯短路睡点的左短路释冲击液电流题为为电动机次暂态电动势标幺值；为电动机次暂态电抗标幺值；C为电动机反馈冲击系数；电动机短路电流冲击系数；为电动机额定电流。三、宽短路敏电流汪的热挠效应（一逢）短证路时滑导体辟的发归热在线从路发感生短禁路时橡，强哀大的院短路诉电流臣将产抖生很丘大的聚热量楚。工程灿上，雄可近化似地攻认为急导体热在短榜路时乖间内睁是与充周围捷介质撤绝热挥的。规范欣要求宰，导物体在着正常笑和短勾路情环况下泊的温哨度都劫必须胖小于窑所允犁许的钢最高元温度示。短路前后导体的温度变化θθkθLθ0续上拜页根据Qk值可惨以确仍定出敢短路潜时导咐体所尊达到纲的最汉高温慈度θk。也可慕根据仍曲线嫂来确女定（熟见课澡本P6海8）.发热在假想秧时间继电殃保护谷动作科时间断路相器开颈断时慕间在实斥际短珍路时招间tk内,短路绍电流睛的热鸭量为工程唐计算联公式短路翅稳态盾电流短路败时间续上崖页载流傅导体仓和电被器承险受短截路电雹流作富用时脸满足州热稳厘定的网原始矮条件膜是（二伤）短响路热捡稳定眨的校粥验条结件工程妥上，琴对于颤一般蔬电器茫，满豪足热谎稳定拖的等阳效条侦件是裙：电器的热稳定电流和电器的热稳定实验时间对于载流嗽导体逮截面任，满半足热敢稳定惜的等突效条拴件是紫：导体的热稳定系数导体种类和材料最高允许温度/℃热稳定系数C/A·mm2额定负荷时短路时母线或绞线铜70300171铝7020087500V橡皮绝缘导线