电网短路电流计算

第九章电网短路电流计算一、短路原因及短路类型1、短路原因1°电气设备、元件的损坏2°自然的原因3°人为事故2、短路类型1°三相短路K（3）2°两相短路K（2）3°单相短路K（1）4°二相带接地短路K（1，1）二、短路的后果及短路计算目的后果：1.产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其它元件损坏。2.电压骤降，影响电气设备的正常运行。3.造成停电事故。4.造成不对称电路，其电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信设备、信号系统及电子设备等产生干扰。5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性，使并列运行发电机组失去同步，造成系统解列。短路计算目的：1.选择和校验电气设备。2.继电保护装置的整定计算。3.设计时作不同方案的技术比较。供电线路发生单相短路的几率最高；但以发生三相短路时造成的后果最为严重。9.1三相交流电网短路的过渡过程一、短路电流的过渡过程的分析“无限大容量电源”：系统内部短路发生变化，系统电源电压维持不变。三相短路等效电路如图示

过渡过程：电路阻抗

Z=（R+RWL）+j（X+XWL）→Z/=RWL+jXWL

由三相对称电路分析设:三相短路等效电路图无限大容量系统发生三相短路前后的电压\电流曲线再设t=0s时发生短路解方程1°特解

其中

2°通解：∵电感电路中的电流不能发生突变即t=0—、0+时，∴短路全电流的计算公式：τ=L/R

在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值。必需具备以下的条件：短路前为空载。设电路的感抗远大于电阻，即短路阻抗角为900。短路发生于某相电压瞬时值过零值时。有关短路的物理量1短路电流的周期分量2短路电流的非周期分量3短路全电流4短路冲击电流稳态电流I∞由电感引起的衰减电流

短路时，短路电流最大可能值称为短路时的冲击电流冲击电流出现在第一个半周期时间

f=50t=T/2=0.02/2=0.01s5、电流冲击系数和冲击电流冲击电流出现在短路后第一个半周时间—为短路电流冲击系数—短路电流周期分量的有效值。

τk=L/R当电路中无电阻，为纯电感时，τk→∞Ksh=2当电路中无电感，为纯电阻时，τk→∞Ksh=1∴短路冲击系数1≤Ksh≤2

对高压系统

τ＝0.05s=1.8,对低压系统

τ＝0.008s=1.3，短路电流最大有效值：=1.8=1.3在高压电网

在低压电网

6、短路稳态电流：经过t=0.2s后，短路电流非周期分量衰减完毕，短路电流为稳态短路电流，在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值在电流全过程中始终不变，则：9.2三相短路电流的计算

概述计算短路电流，首先要绘出计算电路图。在图上将计算短路电流所需要考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。短路电流计算的方法有：欧姆法、标幺制和短路容量法等。根据短路电流的特点，工程设计中采用的单位：

KAKVMVAKWKVA短路电流计算的几点说明由电力系统供电的民用建筑内部发生短路时，其容量远比系统容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，短路时，系统母线上的电压变动很小，可认为电压维持不变，即系统容量为无限大。在计算高压电路中的短路电流时，只需考虑对短路电流值有重大影响的电路元件。由于发电机、变压器、电抗器的电阻远小于其本身电抗，因此可不予考虑。但当架空线和电缆较长，使短路电路的总电阻大于总电抗的1/3时，仍需计入电阻。1、欧姆法

在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值。

UC—短路点的短路计算电压

线路首端发生短路时最严重。因此按线路首端电压考虑，UC比UN高5%UC：0.40.693.156.310.537….KV如不计电阻，则：在高压电路中：X>>R一般只计电抗，不计R在低压电路中：只有短路电路的RΣ>XΣ/3时才需要考虑R各电丹路元布件电祝抗的桥计算1、蹲电力注系统堪的阻字抗系统R一般侨很小涌，不皮予考趣虑XS=UC2/SocUC—短路计处算电压信，可直牵接采用摘短路点毅的短路铸计算电劝压Soc—系统出识口断流注容量，堡查手册2、愤电力陈变压仍器的汽阻抗变压腹器的倾阻抗RT，可由向变压吸器的讨短路雄损耗ΔPK近似计矿算RT≈ΔPK（UC/静SN）2UC—短路她点电读压SN—变压逃器的踪蝶额定责容量ΔPK—变压腿器的苦短路柳损耗绞，查漠手册变压器防的电抗扣，可由瘦变压器统短路电贡压（即盈阻抗电棚压）UK%近似伯计算XT≈（墙UK%/1察00）脑×UC2/SNUK%—变压闷器短瘦路电仍压%肃可查衔有关亏手册3、不电力搬线路隐的阻状抗线路猫的电借阻RWL可有已括知截面哄的导线降或电缆脏的单位遥长度电境阻R0求RWL=R0L线路牲的电筛抗XWL=X0LR0、X0数据满从视导线纽奉参数构查电力魂线路蜜单位示长度捏电抗刘平均觉值线路结构单位长度电抗平均值（Ω/km）220/380V6-10KV35-110KV架空线路0.320.350.40电缆线路0.0660.080.12注意：惰在计算滨短路电延路的阻想抗时，溉例如电忙路内含泻有变压叔器，则迁电路中尾各元件劈燕的阻抗慈都应该岗统一换博算到短贪路点的生短路计姑算电压停去。R、X借、UC—换算前R´、喷X´、少U´C—换算后例4-灭1：某料供电系浩统如图永所示，缩慧已知电斑力系统逐出口断径路器为SN1跑0-1粉0Ⅱ型。试弓求工厂谣变电所渴高压1帝0KV母线牢上K-迎1点和笑低压患38稿0V母线上K-2点短帐路的扒三相恩短路欧电流收和短桑路容胸量。解：1、植求K-1点的锄三相圈短路患电流伴和短阴路容姿量1）豆求各芬元件戒的电碧抗及两总电掀抗电力系帜统的电梅抗：SN啦10烟-1毁0Ⅱ型断路借器的断泥流容量SOC=50狂0MV适A架空线神路的电只抗X0=0.娃38Ω栗/kmK-斧1点总论电抗2）三笔相短路晴电流和祝短路容璃量架空线加路的电匀抗电力址系统冠的电牲抗2、水求K-寻2点的三角相短路满电流和盆短路容啦量短路昏容量三相短冬路电流电力变幼压器的连电抗UK%=4贷.52、剖标幺轧制法标幺芝制法辽：因柱其短搞路计漠算中离的阻萝抗以钉及电姥流电遇压等五均采呀用标万幺值剑的方扁法，任一悼物理室量的着标幺仗值A*d，是该物姥理量的表实际值A与所疗选定旺的基颗准值Ad的比值佣，即A*d=A/隔Ad各电气算参数的削标幺值倾用字母搅上加个帆星号表掀示。按标幺绍制法进林行短路扫计算时祝，一般厉是先选同定基准吴容量Sd和基量准电捞压Ud基准矩容量植，工忆程设躺计中写通常刺取Sd=1仍00果MV梁A基准吃电压鞠，通秒常就巡寿取元索件所血在处锄的短洪路计线算电颂压，即Ud=旱UC基准饲电流基准帜电抗供电桐系统给各主养要元辣件的拔电抗赛标幺搁值按鸡下列栋公式践计算1、杰电力效系统表电抗斜标幺鱼值X*S=XS/Xd=（U2C/SOC）/（锡U2d/Sd）=袍Sd/施SOC2、电汁力变压夕器的电舒抗标幺举值3、电则力线路娇的电抗限标幺值X*WL=XWL/桑Xd=X0L/（肆U2d/Sd）=疯X0LSd/U2C确定了射基准容抖量Sd和基惜准电征压Ud以后挥，基但准电拐流可按册下式长计算心。无限大揭容量系林统三相组短路电衰流周期兼分量有译效值的涨标幺值梨按下列界式计算肯：三相献短路爷电流滨周期觉分量爷有效何值短路贪容量短路电星路中所兔有元件括的电抗启标幺值扛求出后架，利用纽奉等效电驶路进行梁化简，乞计算其舍总电抗估标幺值即。由于幅各元件妈都采用蚂相对值轰，与短创路计算活点的电遍压无关掘，因此梢无需进供行换算成。所以斯比欧姆广法优越辞。例4絮-2少：前励题，虾试用朴标幺赞制法归计算恢工厂傲变电架所高只压1阔0KV母线上K-1点和严低压附38弄0V母线上K-2点短蚊路的追三相懂短路购电流柿和短肃路容仓量。解：呀确定窗基准渗值Sd=1史00塞MV倾A昂UC1=1吉0.东5K窜V塔UC2=0骨.4乐KV则各元件稀的电抗离标幺值秃：电力袍系统架空线件路电力变夺压器K-凶1点：总电抗环标幺值三相短耀路电流三相举短路螺容量K-2点：总电抗公标幺值三相仙短路涝电流三相壳短路鬼容量两相赖短路亚电流供的计维算如果麦只计帆电抗对应三蹈相短路具电流作业有一地索区变电近所通过与一条长4k增m的10K吊V电缆及线路础供电兽给某站建筑劣一个货装有项三台雾并列台运行围的SC睡10日-5勤00妖/1瘦0型变浆压器滋的变栏电所.地区变步电站出肤口断路缓器的断肝流容量雨为300射MVA泡.请分别排用欧姆晒法和标除幺制法喝求:(1渡)建筑变玻电所10K狸V高压侧嘱与380狸V低压赌侧的蜘短路顷电流微与短滩路容誓量.(不2)短路鹅冲击鲜电流匆及第赔一周盛期短两路全岗电流逢的有滚效值注:S絮C10交-50目0/1融0技术数觉据见P6愿8电缆线谦路9.来3短路佳电流网的效猪应一、航短路办电流研的力惧效应交变求电流煎通过势导体哨时,会在其愿周围产弓生交变丛的磁场,磁场中凶的其他听载流导悬体受到巾该磁场赵的作用,便会产盏生电动秒力.这个括电动值力的蒜大小射显然售与载低流导忆体之达间的腊间距伶和电姻流大莫小有认关.在供配眠电系统寸中,任何羽线路浙的载乡丰流导猴体之垦间都傻存在阳电动带力,发生短签路时,摄短路电扇流在相老邻导体忠间产生奋强大的树电动力弊,破坏龙导体.结因此,必须胞计算往短路连时电婶动力土的大奇小,以便选宏择合适领的设备蹦或线路.当设备锹能够承插受短路图电动力姐作用时,称为设禾备满足贸力稳定趁要求a—导体轴船线间距域离L—档距（骑相邻两授支点间编距离）两相蒜邻导训体间辆作用纱力的椒大小矩为F（3运）/F（2功）=2/摧31/踩2=1.厉15因此校前验动稳常定度,持一般采仍用三相典短路冲欧击电流或三相归短路全骆电流的瓣有效值三相短域路两相短增路动稳骂定度序的校骨验1、浊一般粱电器震动聚稳定蚁度的胃条件2、肿母线σal≥σCσaL—母线施材料讯最大再允许辨应力σC—最大肥计算舟应力σaL：斧Cu叛:≈1会37M朽Pa焰Al:继≈69笼MPaσC=M/淹wW—截面系纪数W=b2h/6电缆不先必校验M—弯曲力辛矩1)母语线挡数寺1～添2M=茅F（3）L/82)母线挡猜数>毅2M=润F（3途）L/1鸣0对短韵路计匪算点攻附近往交流耐电动既机反戴馈冲柏击电番流的题考虑当短路服计算点恋附近所非接交流表电动机香的额定厌电流之期和超过财供配电员系统短歼路电流苍的1%时,按GB株50屈05贫4-笔20西11篮<低压配踢电设计羞规范>规定,应计入字交流电神动机反称馈电流辅的影响.由于弟短路母时电箱动机诱端电吨压骤座降,导致唯电动杯机因盯定子岭电动朵势反盛高于逢外施巡寿电压蛇而向篮短路倾点反羡馈电感流.使短劲路计锣算点轻的冲唱击电村流增召加.当交道流电瓦动机签进线葛端发理生三猫相短史路时,它的反略馈冲击电流可屑按下式准计算:--电动本机短伤路电图流冲消击系灭数,对3~1洁0KV可取1.4吩~1.起7,对380墙V可取1C—电动机熄反馈冲劲击倍数电动机类型感应电动机同步电动机同步补偿机综合性负荷电动机反馈冲击倍数C6.57.810.53.2例:某企业置变电所38寒0V侧母话线上族接有380悄V感应电严动机组25宾0K效W,平均功锤率因数衬为0.吉7,效率0.7覆5该母线岔采用LMY莲—10斑0*1熄0的硬铝绝母线,水平平灾放,档距为90职0圈mm叹,档数大沸于2,相邻撒两相维母线倾的轴尖线距夹离为160国mm.试求该峡母线三躁相短路检时所受命的最大缩慧电动力,并校抹验其闯动稳半定度.(已知:38凝0V母线的见三相短裤路电流落为31蹄.4税KV伶A,三相列冲击文电流巩为57.勒8KA我)解:感应电啄动机组象的额定帽电流为由于所以需蜜计入电似动机组斜反馈电踏流的影交响该电蜂动机采组反航馈冲赔击电斩流的楼值为:因此追母线苦在三旅相短徐路时虑所受邪的最弱大电供动力菜为校验母欠线短路渣时的动醉稳定度截面系牵数因此,母线在旋三相短地路时所瓜受到的阅计算应滤力为而母机线(L刃MY造)的允许焰应力为由此仓可见,该母省线满堵足短圈路动阵稳定泼度的予要求.二、阴短路施电流现的热捡效应发生蛇短路掏故障傍时，芦巨大放的短狱路电录流在响短时联间内笛将导讨体加怪热到糖很高胞温度轰造成中设备屈损坏楚。热壳效应家的计抚算目棕的在绝于确久定从耻短路央发生美到断嫩路器句切断饭故障搬这段风时间我内导配体所砍能达堵到的厕最高婚温度践，并及把它解与导丛体短揉路时探最高蚀允许拣温度小相比失较以禽判断锯导体裕的热毁稳定游性。短路昼后保固护装争置迅厉速动腰作，裕短路部电流科通过律导体讯的持伍续时娃间不莫会超忙过2虎-3s，丑∴短路电恼流产生丹热量全水部用于爹温升未通渐电前,导体浓温度奶应当陕与周翅围环码境温鼓度相墙同正常昂工作衫时,电流梢使导织体温改度升贴高,发热与休散热平磁衡时,温度达习稳定值,导体里有一结个长司期工放作的勿最高苗允许械温度导体工腰作温度浪如超过街最高允往许温度栋每80C,则寿继命缩暂短一离半短路时,导体哲温度垮急剧集增加,导体温划度急剧谁升高,如超过卫最高允盒许温度货会因过末热而永旅久损坏短路被守切除后,导体启温度界自然宏散热克下降演到环裹境温肉度导体或独电缆的专长期允吨许工作翠温度和香最高允孤许温度(0C)导体种类和材料短路时最高允许温度导体长期允许工作温度热稳定系数C值铝母线及导线、硬铝及铝锰合金硬铜母线及导线200300707087171钢母线（不与电器直接连接）钢母线（与电器直接连接）41031070707063铝芯交联聚乙稀绝缘电缆铜芯交联聚乙稀绝缘电缆200250909077137铝芯交联聚氯乙稀绝缘电缆铜芯交联聚氯乙稀绝缘电缆130130656565100按照导梦体的发繁热条件悄，导体钥在正常满和短路诊时的最漠高允许罩温升昌，如铝挖母线，Q0≯70敲°QK≯2侧00楚°。要计算懒短路后凡导体达脑到的最遵高温度QK就要先姜求出短阁路期间旋实际的允短路全菌电流ik在导穿体中垃产生伐的热贿量QK，但ik是变艇动电柔流，题不好山算。甩因此盆一般搁是采收用短据路稳芹定电假流I∞，就要记假定纠一个稠时间竿内。镜在这能一时遥间内蛋，导膏体通黎过I∞所产生藏的热量醋与ik在短路正时间tK内产轨生的壶热量家相等漆。这一假徐定的时从间就称绩为短路购发热假猴想时间弹，或热呜效时间密，用tima表示才。上式宰计算敞繁复叔，而众且涉折及一锋些难度于确朽定的银系数度，如劫：短路过伏程中σ不是糠一个惹常数盾，因逼此，野最后劫结果浴与实间际相驰差较谁大。在工程哭设计中尚，一般部利用床曲线来铅确定QK，横坐标泪用导体变加热系影数K表示，霞纵坐标狮表示导耻体周围蚁介质的灵温度Q。2、司由QL向右查驻相应曲缺线上的a点。3、由a点向位下查婶横坐器标轴河上的KL4、用KK=KL+（I∞/A）2tima5、从横决坐标洪上找车出KK值。6、由KK查相柿应曲巾线上b点。7、从b点查QK值。由QN查QK的步绞骤：1、饥先从帆纵坐奋标轴粉上找醉出导晚体在趣正常第负荷送时的乏温度QL值，吗如果医实际显温度款已知恋，可箭查有求关图美表袍中长屑期允铺许工堤作温叮度。短路笛热效僵应的导校验掏条件一般看电器It、t—电器帅的热掠效应懒试验事电流殊及时套间，援可查断路炸器产品劳数据母线勺、电秩缆Ae≥Ami校nC—热稳定薪系数tima=tK+0掉.0宴5—无限大界容量系坑