短路电流计算及电气设备的选择校验

第四章短路电流计算

及电气设备的选择校验3.1概述3.2无限大容量电源供电系统的短路过程分析

3.3无限大容量电源条件下短路电流的计算方法3.4低压电网中短路电流的计算3.5短路电流的效应3.6电气设备的选择与校验2023/5/28第一节概述一、短路及其原因、后果短路是指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线等）之间发生的低阻性短接。

造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害等。

在供电系统中发生短路故障后，短路电流往往要比正常负荷电流大许多倍，有时高达几十万安培。当它通过电气设备时，温度急剧上升，会使绝缘老化或损坏；同时产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；严重的短路会影响系统的稳定性；短路还会造成停电；不对称短路的短路电流会产生较强的不平衡交变磁场，对通信和电子设备等产生电磁干扰等。2023/5/28二、短路的类型在供电系统中，短路的基本类型有三相短路(a)、两相短路(b)、单相短路(c,d)和两相接地短路(e,f)。

2023/5/28续上页进行短路计算的目的是正确选择和检验电气设备及其保护装置。三相短路电流是选择和检验电气设备的基本依据。另外还要用到不对称短路的短路电流、短路冲击电流、稳态短路电流等。三、计算短路电流的目的2023/5/28第二节无限大容量电源供电系统

的短路过程分析一、无限大容量电源供电系统的概念无限大容量电源，就是指电源内阻抗为零，供电容量相对于用户负荷容量大得多的电力系统，不管用户的负荷如何变动甚致发生短路时，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压均维持不变。

二、短路过程的简单分析2023/5/28续上页等效电路的电压方程为

解之得,短路电流为则得短路电流当t＝0时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，即ik0=i0＝

，可求得积分常数，即式中，iz为短路电流周期分量;

ifi为短路电流非周期分量。短路前负荷电流为2023/5/28续上页无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：2023/5/28三、有关短路的物理量

短路电流周期分量iz

短路电流非周期分量ifi

短路全电流ik.t

短路冲击电流ish

短路稳态电流I∞

短路冲击电流有效值Ish

I∞=Iz.t=Iz

2023/5/28第三节无限大容量电源条件下

短路电流的计算方法一、标幺值法

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。

在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sj和基准电压Uj。标幺值2023/5/28续上页基准容量，工程设计中通常取基准电流

二、供电系统各元件电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即取

基准电抗

Sk为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。2023/5/28续上页2）电力线路的电抗标幺值式中，L为线路长度，x0为线路单位长度的电抗，可查手册。3）电力变压器的电抗标幺值因为

所以

标幺值

短路电路中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简求总电抗标么值。2023/5/28三、三相短路电流的计算无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算:

由此可得三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：（对高压系统）（对低压系统）2023/5/28某厂一10/0.4kV车间变电所装有一台S9－800型变压器（△uk%=5），由厂10kV高压配电所通过一条长0.5km的10kV电缆（x0＝0.08Ω/km）供电。已知高压配电所10kV母线k-1点三相短路容量为52MVA，试计算该车间变电所380V母线k-2点发生三相短路时的短路电流。例题1解：1.确定基准值2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值2023/5/28续上页2）电力线路的电抗标幺值3）电力变压器的电抗标幺值3．求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的短路容量

1）总电抗标么值

2)三相短路电流周期分量有效值3)其他三相短路电流

2023/5/28某供电系统如图所示。己知电力系统出口处的短路容量为Sk=250MVA，试求工厂变电所10kV母线上k-1点短路和两台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。例题2解：1.确定基准值2023/5/28续上页2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值2）电力线路的电抗标幺值3）电力变压器的电抗标幺值2023/5/28续上士页3.离求k-1点的传短路纵电路手总阻零抗标驻么值膝及三筒相短相路电孤流和麻短路协容量1）关总电希抗标旱么值2）嗽三相酿短路析电流证周期熔分量笛有效驰值3）其喘他三块相短朴路电纠流4）三院相短暴路容触量20铃23糊/5边/1奏3续上葬页4．求k-2点的羽短路获电路语总电蜡抗标正么值骆三相兔短路吵电流这的短铃路容肢量两台王变压班器并掏联运户行情伤况下机：1）总津电抗冬标么遮值2)纸三龟相短违路电谨流周度期分府量有刘效值3)其他掠三相反短路底电流4）三相里短路焰容量20戏23年/5粒/1巧3续上岩页两台粮变压梦器分享列运扫行情盖况下悬：1）总蛛电抗妻标么参值2)弟三礼相短岛路电可流周档期分精量有饶效值3)其他塘三相锡短路旦电流4）三相班短路断容量20世23览/5远/1壮3四、核两相阳短路听电流笔的估衔算两相火短路慨电流而三纪相短近路电垄流所以20打23下/5高/1余3第四彻节低压户电网护中短殃路电裳流的股计算一、谈低压币电网撤短路页计算挖的特找点1、配电惭变压鸡器一满次侧嚷可以晓作为谋无穷篮大容电量电纯源供辫电来训考虑丘；2、雷电阻砖值较帅大，击电抗柱值较渴小；3、替低压凭系统晶元件真的电通阻多涛以毫温欧计堵，因剥此用统有名辆值法雾比较译方便则。4、咬因低棒压系灯统的拜非周揪期分己量衰乔减快摔，ksh值在1～嗽1.浪3范警围。二、盐三相愿短路政电流压的计搅算电源吗至短敲路点牙的总阀阻抗柱包括衡变压垃器高档压侧硬系统坐、变自压器肺、低土压母攻线及楚配电松线路粮等元灾件的息阻抗器；开透关电庄器及夫导线肚等接糟触电螺阻可查忽略赛不计瘦。20程23末/5呆/1委3续上膛页1．矿高压炸侧系怜统的际阻抗3．察母线福及电植缆的糟阻抗点，其许单位闹长度哨值可彼查手册。2．聋变压柳器的鞭阻抗应计及的电阻、电抗（单位均为）有

归算琴到低赴压侧痒的高开压系壳统阻岔抗可广按下炊式计酱算：归算犬到低扰压侧寨的变压外器阻抗漂可按寒下式墙计算探：20种23承/5明/1午3三、号单相婆短路强电流兽的计光算根据姻对称涛分量哥法，汁单相绝短路耻电流她为工程东计算散公式帐为高压弟系统似的相蜜－零始电阻变压吨器的仙相－怨零电幸阻母线稠及电视缆的泊相－骗零电共阻正序澡阻抗负序冰阻抗零序窝阻抗低压竹侧单相舰短路难电流员的大裹小与辣变压竞器单合相短福路时叉的相流零阻遇抗密秒切相境关。各元炊件的慨相－静零电爸阻与颈电抗疤值可研通过茂计算拘或查傲有关左设计丘手册影。20火23匪/5言/1葛3某用先户1德0/追0.异38kV变电瓜所的涛变压没器为SC结B1哲0-拆10舰00水/1源0型，Dy绕n1目1联结睡，已碑知变敬压器乏高压塑侧短卵路容教量为咽15奸0MV丝式A，其低袍压配关电网湖络短抗路计恩算电室路如截图所仔示。神求短包路点k-1处的王三相盖和单贸相短义路电辆流。例题弟3解：1衣、计抹算有革关电姐路元度件的菌阻抗1)无高压筝系统阻抗（雹归算英到4梳00V侧）20丘23精/5坚/1雅3续上轮页相零拦阻抗锐(Dy拖n1生1联接真)2）掠变压帖器的暂阻抗按（归算叹到低夏压侧）因零拐序电渔流不恢能在较高压踪蝶侧流社通，赛故高压惭侧系伙统的相零悲阻抗挑按每修相阻抗值档的2挖/3窃计算，即20絮23革/5支/1存3续上扩页2.三相芬短路湾回路叶总阻仪抗及三相宣短路烈电流相零穿阻抗伙为3)令母嫩线的宋阻抗20切23扣/5办/1傍3续上虏页3.单相舍短路般回路副总相中零阻扬抗及飘单相捎短路权电流单相峡短路拌电流趴为单相贞短路狗回路略总相钳零电馋抗为单相放短路倘回路渣总相乐零电联阻为20烦23僚/5凶/1榆3第五劲节短路驾电流叨的效岩应一、掩短路腰电流厦的力庄效应强大屈的短授路电玻流通承过电勾气设雅备和亮导体拼，将殃产生迈很大微的电蒸动力初，即秆电动导力效叛应，澡可能秩使电仆气设垂备和叛导体济受到翅破坏盼或产知生永宗久性麦变形陡。短路碗电流弯产生晴的热衣量，迷会造形成电号气设避备和慢导体句温度掌迅速比升高影，即浅热效勉应，绿可能接使电回气设岭备和昨导体薪绝缘投强度则降低且，加张速绝捐缘老具化甚遍至损攀坏。为了描正确麦选择杀电气嫌设备顷和导系体，骑保证赚在短同路情昂况下匀也不茶损坏垫，必奏须校赏验其初动稳执定和笔热稳卸定。对于疯两根孔平行谱导体碰，通稍过电际流分喷别为i1和i2，其相顷互间膀的作和用力F(单位N）可用底下面隐公式私来计樱算：20养23诉/5被/1忌3在三肾相系致统中吸，当欣三相屈导体怨在同绍一平巩面平棕行布白置时告，受福力最只大的限是中田间相桥。当老发生逼三相某短路斗故障悦时，核短路差电流垫冲击缎值通臣过导焦体中帐间相卖所产足生的胶最大阶电动比力为脉：续上往页二、短路锁点附们近交方流电育动机哪的反教馈冲鬼击电顶流影裹响当短汪路点处附近乔所接屿交流斤电动泪机的径额定蜂电流哲之和越超过叮短路旦电流萍的1%对时，贴按GB滋50跨05汤4-袜95《低压桌配电窑设计鞠规范曲》规清定，土应计卷入电膝动机逐反馈序电流爷的影尼响。载流萄导体页和电州气设彻备承耕受短洗路电您流作佣用时线满足世力稳丽定的絮条件卸是20居23疾/5怜/1符3当交艇流电战动机筋进线吴端发神生三陵相短努路时盒，它密反馈门的最止大短确路电哥流瞬贫时值距（即喇电动肢机反禁馈冲筐击电宾流）软可按这下式煌计算：续上轿页由于畅交流光电动垄机在艳外电患路短亏路后肢很快蚁受到咏制动滤，因警此它双产生蚀的反句馈电钟流衰宁减很顶快，俗所以羡只有退在考舟虑短点路冲炮击电墨流的炎影响馒时，不才需要计入贱电动怒机的李反馈板电流经。此时创短路滚点的烦短路兼冲击磁电流拢为三、干短路营电流翠的热辜效应（一野）短共路时郑导体卵的发雀热在线辟路发墙生短渗路时宁，强农大的瓣短路智电流游将使菌导体添温度漆迅速协升高致。短路前后导体的温度变化20妨23求/5袍/1廉3续上估页在实迹际短其路时波间tk内,喷短路亦电流宁的热胸量为根据Q值可狗以确需定出功短路诞时导愿体所敌达到拉的最停高温肉度θk。发热层假想释时间继电保护动作时间断路器开断时间工程驾计算跪公式载流耕导体视和电想气设侨备承源受短撕路电施流作最用时朗满足坊力稳钱定的甚条件恒是20仆23睛/5详/1强3第六盯节电气良设备捉的选缓择及乒校验一、榜选择掉校验煤项目盏及条舒件电气军设备推的选赔择，咽必须遍满足虹供电献系统迫正常烧工作苍条件缸下和末短路这故障鼓条件凯下工躺作要府求，太同时施电气省设备然应工麦作安梁全可四靠，臣运行厅维护还方便牢，投件资经宜济合引理。1.按正扰常工匪作条虚件选同择按正续常工夕作条辟件选尾择，慢就是荡要考窜虑电亩气设侧备的聪环境迫条件都和电垄气要援求。环境属条件导是指症电气问设备密的使畏用场忙所、然环境得温度问，海炊拔高恋度以彼及有拳无防柔尘、雪防腐窝、防膛火、征防爆雕等要皱求，截据此疯选择敲电气视设备御结构互类型抢。电气叶要求舒是指伍电气沃设备右在电字压、界电流染频率竖等方存面的江要求员，即冷所选筒电气颂设备渠的额板定电斤压应境不低冰于所聋在线岗路的求额定以电压姑、电智气设销备的晕额定保电流耍应不暗小于宗该回府路在外各种气合理颜运行酷方式泥下的半最大菌持续蛙工作赔电流哨；即20蜘23越/5虑/1宇3续上义页对一盏些开闲断电大流的货电器主，如境熔断茧器、朽断路六器和晃负荷蛾开关碧等，防则还黑有断糟流能趟力的争要求篇，即单最大样开断礼电流瓦应不挨小于锅它可驼能开鞭断的裕最大饺电流片。1）独对断伶路器喷，其逗最大物开断归电流该应不拖小于培它可辟能开往断的陶线路芽最大枣短路并电流乎。即2）旁对负痒荷开爱关，招其最阀大开第断电越流应毁不小裤于它蛮可能颂开断忙的线骨路最纳大负里荷电呜流。驱即3）剑对熔店断器，其最兽大开限断电渡流应左不小顽于它汉可能依开断颈的线伸路最磁大短贵路电留流。唱即（对非限流型熔断器）（对限流型熔断器）20盗23幅/5占/1括3续上宾页按短秋路故倍障条乘件校特验，柔就是芬要按泡最大澡可能这的短絮路故给障时店的力汁稳定昆性和歼热稳优定性族进行母校验肯。2.按短惰路故拜障条尊件校满验对于矩一般事电器，满寇足力山稳定究的条著件是抢：电器储的额承定峰妇值耐妖受电笔流对于疼一般奴电器，满追足热造稳定拦的条旷件是娃：电器装的额定寻短时粗耐受次电流介有效满值对于载流亭导体惕，满闻足热涌稳定陈的条镰件是胖：导体卵的热食稳定匀系数20顺23安/5迷/1锁3二、庭高压运断路听器的肉选择针与校误验高压韵断路优器的授选择扒与校南验，党主要者是按碎环境胜条件孔选择灶结构盼类型堆，按扭正常押工作骨条件恰选择园额定部电压纳、额对定电腹流并挡校验物开断市能力吼，按拆短路蚕故障燥条件达校验雕动稳商定性栋和热蹈稳定臭性，匀并同艳时选叫择其践操动播机构粮和操腊作电常源。例4备-1肆试膛选择堂某1牌0KV高压雪配电屿所进匙线侧龄的高澡压户腐内真陪空断柜路器登的型扎号规龟格。奇已知摇该进寄线的升计算所电流射为2表95A，配电嘱所母河线的隙三相旺短路覆电流嫩周期秤分量陷有效着值为3.2k辫A点，继电穿保护扫的动糠作时航间为毒1.勺1s。解：元初步撞选VS托1-引12电/6及30亡-1栏6型进百行校兴验，跃如表贺所示感，所誓选正烛确。

序号安装地点的电气条件VS1-12/630-16型断路器项

目数

据项

目数

据结

论1UN10kVUN.QF12kV合格2Ic295AIN.QF630A合格33.2kAIoc16kA合格42.55×3.2kA=8.16kAiet40kA合格5(3.2kA)2×(1.1+0.2)s=13.3kA2·s(16kA)2×4s=1024kA2·s合格20平23监/5醉/1垂3三、攀高压怪熔断奥器的邮选择哲与校粘验高压悉熔断挺器的栋选择海与校宜验，谦主要岁是按躲环境销条件凝选择广结构戚类型糟，按义正常慢工作约条件界选择俗额定搞电压靠、额貌定电扫流并府校验踏开断季能力惠。高压幅熔断妇器的侧额定渐电流潮应不慨小于矮它所枣安装稼的熔台体电爸流。槐熔体兰电流叫的选摔择应馒满足绝下列牵条件斯：1）嘱保护盛高压秤线路奋的熔惰断器疯的熔蚕体电旦流应介大于器线路换的计程算电容流，梅一般纷取线查路计鲜算电己流的悔1.茶1～倡1.争3倍雕。2）伏保护突电力污变压岂器的打熔断养器的准熔体辩电流剂，考更虑到漫变压宾器的它正常棍过负裳荷电浑流、祸励磁管涌流乓（即件空载吉合闸劝电流潜）及近低压益侧电膛动机文自起芦动引核起的肆尖峰预电流烧等因顿素，类一般石取一尽次侧够额定甜电流问的1即.5笋～2翠倍。3）保折护电签压互娃感器若的熔滔断器予的熔溜体电笋流，尼因互晚感器贷二次万侧负伯荷很往小，港一般畏取为币0.中5A。20苹23虽/5捧/1仍3四、责电流修互感辱器的冠选择喜与校太验1.电压皂、电雪流的慈选择