供電技術(shù)-第3章-短路計(jì)算

1、第三章第三章 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)短路過程分析無限大容量電源供電系統(tǒng)短路過程分析 （重點(diǎn)重點(diǎn)） 第三節(jié)第三節(jié) 高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算 （重點(diǎn)重點(diǎn)）第四節(jié)第四節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算 （重點(diǎn)重點(diǎn)/ /難點(diǎn)難點(diǎn)）第五節(jié)第五節(jié)短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng) （重點(diǎn)重點(diǎn)）第六節(jié)第六節(jié) 供電電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)供電電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)（重點(diǎn)重點(diǎn)）第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路短路指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)

2、體、地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。 主要原因主要原因：電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞， 其次是人員誤操作、鳥獸危害等。其次是人員誤操作、鳥獸危害等。 短路后果短路后果： 短路電流短路電流產(chǎn)生的產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會(huì)使絕緣損壞；溫度急劇上升，會(huì)使絕緣損壞； 短路電流短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞；產(chǎn)生的電動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞； 短路會(huì)使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行；短路會(huì)使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行； 嚴(yán)重的短路會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；嚴(yán)重的短路會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 短

3、路還會(huì)造成停電；短路還會(huì)造成停電； 不對(duì)稱短路的短路電流會(huì)對(duì)通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。不對(duì)稱短路的短路電流會(huì)對(duì)通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。二、短路的類型二、短路的類型三相短路三相短路負(fù)荷a)電源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CIb)電源0CBA負(fù)荷(2)k兩相短路兩相短路(2)k.AI(2)k.BI(2)k.AI(2)k.BI續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)正確選擇和校驗(yàn)電器、電線電纜及其保護(hù)裝置。正確選擇和校驗(yàn)電器、電線電纜及其保護(hù)裝置。三、計(jì)算短路電流的目的負(fù)荷0c)Ck(1)電源BA單相單相( (接地接地) )短路短路(1)kI負(fù)荷

4、0d)NCk(1)電源BA單相短路單相短路(1)kIe)C0電源ABk負(fù)荷(1,1)兩相接地短路兩相接地短路(1,1)kIf)CA0電源B負(fù)荷(1,1)k k兩相接地短路兩相接地短路(1,1)kI第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)無限大容量電源供電系統(tǒng) 的短路過程分析的短路過程分析一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念 無限大容量電源無限大容量電源指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對(duì)無指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對(duì)無限大的電力系統(tǒng)，電源母線上的輸出電壓不變。限大的電力系統(tǒng)，電源母線上的輸出電壓不變。 二、短路過程的簡(jiǎn)單分析二、短路過程的簡(jiǎn)單分析Q電源a)k(3)GRXLR

5、LXub)GRLki續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)等效電路的電壓方程為等效電路的電壓方程為 解之得解之得, ,短路電流為短路電流為msin()iIt則則得短路電流得短路電流 當(dāng)當(dāng)t0時(shí)，由于短路電路存在著電感，因此電流不會(huì)突變，時(shí)，由于短路電路存在著電感，因此電流不會(huì)突變，即即ik0=i0，可求得積分常數(shù)，即可求得積分常數(shù)，即式中，式中，ip為短路電流周期分量為短路電流周期分量; ; inp為短路電流非周期分量。為短路電流非周期分量。短路前負(fù)荷電流為短路前負(fù)荷電流為kmkmsinsinCIIkkmsindiR iLUtdtkkmksin()tiItCekkmkkmkmsin()(sinsin )tiItIIek

6、pnpiii續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 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：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：正常運(yùn)行狀態(tài)0.01sO暫態(tài)穩(wěn)態(tài)uii, uinp(0)i正常運(yùn)行狀態(tài)0.01sip(0)i0O暫態(tài)穩(wěn)態(tài)ikuishi,uuipinpiti正常運(yùn)行狀態(tài)0.01sO暫態(tài)穩(wěn)態(tài)t(t)u2Ikipinpiushi三、有關(guān)短路的物理量三、有關(guān)短路的物理量短路電流周期分量短路電流周期分量：短路電流非周期分量短路電流非周期分量：短路全電流短路全電流： 短路沖擊電流短路沖擊電流： 短路穩(wěn)態(tài)電流短路穩(wěn)態(tài)電流： pkmksin()iItnpkmtiIek.tpnpiii22k(t)

7、p(t)np(t)IIishp(0.01)np(0.01)iiishsh2ikI短路沖擊電流有效值短路沖擊電流有效值： 22shp(0.01)np(0.01)III2shsh1 2(1)IkIpIIIp(0)km2iII 短路次暫態(tài)電流短路次暫態(tài)電流短路沖擊短路沖擊系數(shù)系數(shù)ksh可查曲線或計(jì)算可查曲線或計(jì)算 0.012 (1)Ie0.0122( 2)II e2tI e第三節(jié)第三節(jié) 高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算一、一、標(biāo)幺值法標(biāo)幺值法 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流的周期分量的幅值和和有效值是不變的

8、。有效值是不變的。 (3)cck223 |3UUIZRX(3)ck3UIX在高壓電路的短路計(jì)算中，通常只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。故在高壓電路的短路計(jì)算中，通常只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。故cN1.05UU*dAAA 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和和基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓Ud。標(biāo)幺值標(biāo)幺值續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)基準(zhǔn)容量取基準(zhǔn)容量取基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 基準(zhǔn)電壓取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即基準(zhǔn)電壓取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即dcN1.

9、05UUUd100MVAS ddd3SIU基準(zhǔn)電抗基準(zhǔn)電抗ddd3UXI*SSdXXX式中，式中，Sk為為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量。22cckdUUSSdkSS2cdUSdc3SU續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 2 2）電力線路的電力線路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值式中，式中，L為線路長(zhǎng)度，為線路長(zhǎng)度，x0為線路單位長(zhǎng)度的電抗，可查手冊(cè)。為線路單位長(zhǎng)度的電抗，可查手冊(cè)。*WLWLdXXX 3 3）電力變壓器的電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值NTkN.T3%() 100I XUU2ckTN T%100UUXS因?yàn)橐驗(yàn)?所以所以 *TTdXXX標(biāo)幺值標(biāo)幺值 02cd

10、x LUSd02cSx LUN TT2c() 100SXU2ckN.T2cd%100UUSUSdkN T%100SUS三、三相短路電流的計(jì)算三、三相短路電流的計(jì)算三相短路三相短路電流電流周期分量有效值的標(biāo)么值周期分量有效值的標(biāo)么值: : (3)(3)*kkkIII由此可得三相短路電流周期分量有效值：由此可得三相短路電流周期分量有效值： (3)(3)*kkdIII其他其他短路電流：短路電流： (3)(3)(3)kkIII(3)(3)(3)(3)shsh2.551.51iIII三相三相短路短路容量容量： (3)(3)kck3SU I（對(duì)高壓系統(tǒng)）（對(duì)高壓系統(tǒng)）（對(duì)低壓系統(tǒng)）（對(duì)低壓系統(tǒng)）cd*3U

11、 IXd*SXcdc33USXU2cdUS X*1Xd*IX(3)(3)(3)(3)shsh1.841.09iIII 例例3-1某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容量為量為Sk=250MVA，試求工廠變電所試求工廠變電所10kV母線上母線上k-1點(diǎn)短路和兩點(diǎn)短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行、分列運(yùn)行兩種情況下低壓臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行、分列運(yùn)行兩種情況下低壓380V母線上母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。架 空 線 5 k mG1 0 k VQ電 源kS 9 - 1 0 0 01 0 k V0 .3 8 k V

12、S 9 - 1 0 0 0k - 2k - 1S例例3-13-1dc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c13SIUd2100MVA144.34kA30.4kVI解：1.1.確定基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值 100MVA5.50kA3 10.5kV續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)2.2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值*d1kSXS 2 2）電力線路的電力線路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*d202c1SXx LU 3 3）電力變壓器的電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*dk34N T%100SUXXS124k - 13k

13、- 2X1X2X3X4*100MVA0.4250MVA2100MVA0.35(/km) 5km1.59(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)3.求求k-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值*(k 1)12XXX2）三相短路電流周期分量有效值）三相短路電流周期分量有效值(3)*k 1d1(k 1)/IIX3）其他三相短路電流）其他三相短路電流(3)(3)(3)k 1k 1k 1(3)sh(3)sh2.76kA2.55 2.76kA7.04kA1.51 2.76kA4.17

14、kAIIIiI 4）三相短路容量）三相短路容量(3)k 1d(k 1)/SSX0.4 1.591.995.50kA/1.992.76kA=100MVA/1.99=50.3MVA續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)4求求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流和短路容量點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流和短路容量?jī)膳_(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下：兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下：1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值(k 2)1234/XXXXX2)三相短路電流周期分量有效值三相短路電流周期分量有效值(3)d2k 2(k 2)IIX3)其他三相短路電流其他三相短路電流(3)k-2d(k-2)/SSX4）三相短路容量三相短路容量(3)(3)

15、(3)k 2k 2k 2(3)sh(3)sh32.14kA2.26 32.14kA72.64kA1.31 32.14kA42.10kAIIIiI 50.4 1.594.492144.34kA32.14kA4.49100MVA/4.4922.27MVA續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行情況下：兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行情況下：1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值(k-2)123XXXX2)三相短路電流周期分量有效值三相短路電流周期分量有效值(3)d2k-2(k-2)IIX3)其他三相短路電流其他三相短路電流(3)2(2)/kdkSSX4）三相短路容量三相短路容量(3)(3)(3)k-2k-2k-2(3)sh(3)

16、sh20.65kA2.26 20.65kA46.67kA1.31 20.65kA27.05kAIIIiI0.4 1.5956.99144.34kA20.65kA6.99100MVA/6.9914.31MVA 補(bǔ) 例補(bǔ) 例 某 用 戶某 用 戶 3 5 / 1 0 k V 總 降 壓 變 電 所 裝 有 一 臺(tái)總 降 壓 變 電 所 裝 有 一 臺(tái) S 9 -3150/35/10.5kV變壓器，變壓器，Uk%=7。采用一條采用一條5km長(zhǎng)的長(zhǎng)的35kV架空線架空線路供電，路供電，x0=0.4/km。從總降壓變電所出一路從總降壓變電所出一路10kV電纜線路（電纜線路（x0=0.08/km）向向1k

17、m遠(yuǎn)處的遠(yuǎn)處的S9-1000/10/0.4kV車間變壓器，車間變壓器，Uk%=5）供電。已知地區(qū)變電所出口處短路容量為供電。已知地區(qū)變電所出口處短路容量為400MVA，試試（1）計(jì)算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計(jì)算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；（2）計(jì)算總降壓變電所）計(jì)算總降壓變電所10kV母線母線k-1處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，ish，I （3）計(jì)算車間變電所）計(jì)算車間變電所0.38kV母線母線k-2處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，I。補(bǔ)例補(bǔ)例S 9 - 3 1 5 0k3 5 k V電 源架 空 線 5 k mG0 .3 8 k V電 纜 線 1 k m1 0

18、 k VS 9 - 1 0 0 0k - 2k - 1S續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)解：（解：（1 1）計(jì)算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計(jì)算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值； 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值*d1kSXS2）35kV電力線路的電力線路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*d202cSXx LU 3 3）35kV電力變壓器的電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*dk3N T%100SUXSdc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c1100MVA5.50kA33 10.5kVSIUd2100MVA=144.34kA30.4kVI100MVA0.25400MVA2100

19、MVA0.4(/km) 5km0.146(37kV)3710010 kVA2.221003150kVA續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)4）10kV電力線路的電力線路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*d402cSXx LU 5 5）10kV電力變壓器的電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*dk5N T%100SUXSK-1K-2X1X2X3X4X5*（2）計(jì)算）計(jì)算k-1處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，ish，I*(k-1)123XXXX(3)*k-1d1(k-1)/IIX(3)(3)(3)shk2.55 1.9kA4.87kA1.9kAiII2100MVA0.08(/km) 1km0.073(10.5kV)3510010

20、 kVA51001000kVA0.250.1462.222.6165.50kA/2.6161.9kA續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)K-1K-2X1X2X3X4X5*(k-2)(k-1)45XXXX(3)*k-2d2(k-2)/IIX（3）計(jì)算）計(jì)算k-2處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，I。(3)(3)k18.77kAII2.616+0.073+5=7.689144.3kA/2.78918.77kA四、兩相短路電流的估算 (2)ck2UIX 在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時(shí)，其兩在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時(shí)，其兩相短路電流可由下式求得相短路電流可由下式求得: :Q電 源GkXLR

21、Lc( 2 )k( 2 )IURX而三相短路電流而三相短路電流(3)ck3UIX所以所以 (2)(3)(3)kkk30.8662III第四節(jié)第四節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算一、低壓電網(wǎng)短路計(jì)算的特點(diǎn) 1.1.配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；2.2.電阻值較大，電抗值較小；電阻值較大，電抗值較??；3.3.低壓系統(tǒng)元件電阻多以毫歐計(jì)，用有名值法比較方便。低壓系統(tǒng)元件電阻多以毫歐計(jì)，用有名值法比較方便。4.4.因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，ksh值在值在11.3范圍范圍。5.5.在計(jì)

22、算單相短路電流時(shí)，假設(shè)計(jì)算溫度升高，電阻值增大在計(jì)算單相短路電流時(shí)，假設(shè)計(jì)算溫度升高，電阻值增大。 二、三相短路電流的計(jì)算二、三相短路電流的計(jì)算 (3)ck223 ()UIRXc400VU 電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可壓母線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)1 1高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗23cSk10UZS3 3母線及電纜的阻抗，其單位長(zhǎng)度值可查母線及電纜的阻抗，其單位長(zhǎng)度值可查手冊(cè)手冊(cè)。 SS0.995X

23、ZSS0.1RX2 2變壓器的阻抗變壓器的阻抗2kcT2N.TPURS2kcTN.T%100UUZS22TTTXZR應(yīng)計(jì)及的電阻、電抗（單位均為應(yīng)計(jì)及的電阻、電抗（單位均為 ）有）有 m歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算：歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算： c400VU 歸算到低壓側(cè)的歸算到低壓側(cè)的變壓器變壓器阻抗可按下式計(jì)算：阻抗可按下式計(jì)算： c400VU (2)(3)(3)kkk30.8662III兩相短路電流兩相短路電流 三、單相短路電流的計(jì)算 根據(jù)根據(jù)對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法，單相短路電流為單相短路電流為(1)k120/3UIZZZ(1)k220.S0 T0 W0.S0 T0

24、W220V()()IRRRXXX 工程計(jì)算公式為工程計(jì)算公式為正序阻抗正序阻抗負(fù)序阻抗負(fù)序阻抗零序阻抗零序阻抗低壓側(cè)低壓側(cè)單相短路電流的大小與變壓器單相短路時(shí)的單相短路電流的大小與變壓器單相短路時(shí)的相零阻抗相零阻抗密切相關(guān)。密切相關(guān)。高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電纜高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電纜的相零電阻的相零電阻高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電纜的相零電抗纜的相零電抗負(fù)荷負(fù)荷d)(1)kIABCNO電源電源(1)k 例例3 3-2 -2 某用戶某用戶10/0.38kV變電所的變壓器為變電所的變壓器為SCB10-1000/10型，型，Dyn11聯(lián)結(jié)，已知變壓器高壓側(cè)短路容量為聯(lián)結(jié)

25、，已知變壓器高壓側(cè)短路容量為150MVA，其其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算電路如圖所示。求短路點(diǎn)低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算電路如圖所示。求短路點(diǎn)k-1處的三相處的三相和單相短路電流。和單相短路電流。例例3 32 2解：解：1、計(jì)算有關(guān)電路、計(jì)算有關(guān)電路元件的阻抗元件的阻抗0 .3 8 k VY JV -3 9 5 + 2 5 0k -2T M Y -3 (1 0 0 1 0 )+ 8 0 8k -1S C B 1 0 -1 0 0 0 /1 01 0 k VkS 母 線W B L = 6 m電 纜 線W L L = 5 0 m 1)高壓系統(tǒng)阻抗（歸算高壓系統(tǒng)阻抗（歸算到到400V側(cè)）側(cè)）23cSk2310(

26、400V)101.07m150MVAUZSSS0.9950.995 1.07m1.065mXZ SS0.10.106mRX續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)0 SS20.71m3XX 相零阻抗相零阻抗( (Dyn11聯(lián)接聯(lián)接) ) 0 SS20.071m3RR 2 2）變壓器的阻抗（）變壓器的阻抗（歸算到低壓側(cè)歸算到低壓側(cè)）2kcTN.T%100UUZS2kcT2N.TPURS22TTTXZR 因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故高壓側(cè)系統(tǒng)的高壓側(cè)系統(tǒng)的相零阻相零阻抗按每相抗按每相阻阻抗值的抗值的2/3計(jì)算計(jì)算，即，即 0 TT1.134mRR 0 TT9.533mXX 227.09kW(4

27、00V)1.134m(1000kVA)26 (400V)9.6m100 1000kVA229.61.134 m9.533m 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)WB0.181mm 6m1.086mXxL2 2. .三相短路回路總阻抗三相短路回路總阻抗及及三相短路電流三相短路電流 WB0.025mm 6m0.15mRrL相零阻抗為相零阻抗為 0 WB00.380mm6m2.280mXxL 0 WB00.056m/m6m0.336mRrL STWB(0.1061.1340.15)m1.39mRRRR 3) 3) 母線的阻抗母線的阻抗 (3)ck223 ()UIRXSTWB(1.065 9.533 1.086)m11.68

28、4mXXXX22400V19.63kA3 (1.3911.684 )m續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)00 S0 T0 WB(0.71+9.533+2.280)m =12.523mXXXX 00 S0 T0 WB(0.071+1.134+0.336)m =1.541mRRRR 3. 3.單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流 (1)k2200UIRX單相短路電流為單相短路電流為單相短路回路總相零電抗為單相短路回路總相零電抗為單相短路回路總相零電阻為單相短路回路總相零電阻為22220V17.43kA1.54112.523 m第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)一、短路電流的電

29、動(dòng)力效應(yīng)一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)大的短路電流通過電器和導(dǎo)體，將產(chǎn)生強(qiáng)大的短路電流通過電器和導(dǎo)體，將產(chǎn)生: : 電動(dòng)力效應(yīng)電動(dòng)力效應(yīng)，可能使電器和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形，可能使電器和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形; ; 熱效應(yīng)熱效應(yīng)，可能使其絕緣強(qiáng)度降低，加速絕緣老化甚至損壞。，可能使其絕緣強(qiáng)度降低，加速絕緣老化甚至損壞。 為了正確選擇電器和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，為了正確選擇電器和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，必須校驗(yàn)其必須校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定和和熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定。由由電工基礎(chǔ)電工基礎(chǔ)知，處于空氣中的兩平行直導(dǎo)體分別通過電流知，處于空氣中的兩平行直導(dǎo)體分別通過電流i i1 1、i i

30、2 2（A A），而導(dǎo)體間軸線距離為，而導(dǎo)體間軸線距離為a a，導(dǎo)體的兩支持點(diǎn)距離（檔距）為，導(dǎo)體的兩支持點(diǎn)距離（檔距）為l l, ,則導(dǎo)體間所則導(dǎo)體間所產(chǎn)生的電磁互作用力即電動(dòng)力為：產(chǎn)生的電磁互作用力即電動(dòng)力為：（一）短路時(shí)的最大電動(dòng)力（一）短路時(shí)的最大電動(dòng)力2721210/1022ANali iali iF第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)1.如果三相線路中發(fā)生兩相短路，則兩相短路沖擊電流 通過兩相導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力最大，其值為：2.如果三相線路中發(fā)生三相短路則三相短路沖擊電流在中間相產(chǎn)生的電動(dòng)力最大：)2(shi272)2(0)2(/10ANaliFsh272)3()3(/103

31、ANaiiFsh3.三相短路時(shí)的電動(dòng)力與兩相短路時(shí)電動(dòng)力的關(guān)系15. 132)2()3(FF 載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時(shí)滿足電動(dòng)力穩(wěn)定的載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時(shí)滿足電動(dòng)力穩(wěn)定的原始條件是原始條件是(3)maxalFF （二）短路動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件（二）短路動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件 電器應(yīng)能承受短路電流電動(dòng)力效應(yīng)的作用，不致產(chǎn)生永久電器應(yīng)能承受短路電流電動(dòng)力效應(yīng)的作用，不致產(chǎn)生永久變形或遭到機(jī)械損傷，即具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性。變形或遭到機(jī)械損傷，即具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性。 工程上，電器的動(dòng)穩(wěn)定通常用電器的極限通過電流（即工程上，電器的動(dòng)穩(wěn)定通常用電器的極限通過電流（即額定峰值耐受電流）來表示。滿足動(dòng)

32、穩(wěn)定的等效條件是：額定峰值耐受電流）來表示。滿足動(dòng)穩(wěn)定的等效條件是：(3)maxshiin1.一般電器的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)一般電器的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)（包括開關(guān)電器和電流互感器等）2.絕緣子的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件絕緣子的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件滿足動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件是滿足動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件是 母線在絕緣子上平放：母線在絕緣子上平放： 豎放豎放)3(max)3(maxshshIIii)3(calFF)3()3(FFc)3()3(4 . 1 FFc滿足動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件:硬銅（TMY）最大允許應(yīng)力：硬鋁（LMY）最大允許應(yīng)力：上述最大計(jì)算應(yīng)力按右式計(jì)算：式中：M為母線通過三相短路沖擊電流時(shí)所受到的彎曲力矩。 當(dāng)母線擋數(shù)為12

33、時(shí)， 當(dāng)母線檔數(shù)大于2時(shí)W為母線的截面系數(shù)。calMPaal140MPaal70WMc8)3(lFM 10)3(lFM 二、二、短路點(diǎn)附近交流電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊電流影響短路點(diǎn)附近交流電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊電流影響 當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交流電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過短路電當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交流電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過短路電流的流的1%時(shí)，按時(shí)，按規(guī)定，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。規(guī)定，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。 s h . MQ電源s hkMGii 當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)線端發(fā)生三相短路時(shí)，它反饋的最大短路當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)線端發(fā)生三相短路時(shí)，它反饋的最大短路電流瞬時(shí)值（即電動(dòng)機(jī)反饋沖擊電流）可按下式計(jì)算：電流瞬時(shí)值（即

34、電動(dòng)機(jī)反饋沖擊電流）可按下式計(jì)算： Msh.MSh.MN.MM2()EikIX 由于交流電動(dòng)機(jī)在外電路短路后很快受到制動(dòng)，因此它產(chǎn)由于交流電動(dòng)機(jī)在外電路短路后很快受到制動(dòng)，因此它產(chǎn)生的反饋電流衰減很快。生的反饋電流衰減很快。sh.shsh.Miii此時(shí)短路點(diǎn)的短路沖擊電流為此時(shí)短路點(diǎn)的短路沖擊電流為三、短路電流的熱效應(yīng)（一）短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱（一）短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱 在線路發(fā)生短路時(shí)，在線路發(fā)生短路時(shí)，強(qiáng)大的短路電流將產(chǎn)生強(qiáng)大的短路電流將產(chǎn)生很大的熱量。很大的熱量。 工程上，可近似地工程上，可近似地認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)間內(nèi)認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)間內(nèi)是與周圍介質(zhì)絕熱的。是與周圍介質(zhì)絕熱的。 規(guī)范要求，導(dǎo)體在正

35、常和短路情況下的溫度都必須小于所規(guī)范要求，導(dǎo)體在正常和短路情況下的溫度都必須小于所允許的最高溫度。允許的最高溫度。O12ttt短路前后導(dǎo)體的溫度變化短路前后導(dǎo)體的溫度變化kL0續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)2imak0.05()IttI根據(jù)根據(jù)Q值可以確定出短路時(shí)導(dǎo)體所達(dá)到的最高溫度值可以確定出短路時(shí)導(dǎo)體所達(dá)到的最高溫度k。發(fā)熱假想時(shí)間發(fā)熱假想時(shí)間kopocttt繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間斷路器開斷時(shí)間斷路器開斷時(shí)間kimak1tstt當(dāng)時(shí)， 在實(shí)際短路時(shí)間在實(shí)際短路時(shí)間tk內(nèi)內(nèi), ,短路電流的熱量為短路電流的熱量為k2kk .t0tQIR d t2kim aQIRt工程計(jì)算公式工程計(jì)算公式k22pn p

36、 (t)0()tIiR d tk0.05tk22kn p (t)0tIR tiR d t續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時(shí)滿足熱穩(wěn)定的原始條載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時(shí)滿足熱穩(wěn)定的原始條件是件是kal （二）短路熱穩(wěn)定的校驗(yàn)條件（二）短路熱穩(wěn)定的校驗(yàn)條件 工程上，對(duì)于一般電器，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是：工程上，對(duì)于一般電器，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是： 22timaI tI t電器的電器的額定短時(shí)耐受電流有效值額定短時(shí)耐受電流有效值及時(shí)間及時(shí)間 對(duì)于對(duì)于載流導(dǎo)體，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是：載流導(dǎo)體，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是： 3ima10IAtC導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)本章小結(jié)本

37、章小結(jié) 供電系統(tǒng)中危害最大的故障是短路，進(jìn)行短路供電系統(tǒng)中危害最大的故障是短路，進(jìn)行短路計(jì)算計(jì)算的的目的是正確選擇目的是正確選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備及其保護(hù)裝置。和檢驗(yàn)電氣設(shè)備及其保護(hù)裝置。 本章首先簡(jiǎn)介短路的有關(guān)概念本章首先簡(jiǎn)介短路的有關(guān)概念; ;然后然后分析了無限大容量電源供電系統(tǒng)分析了無限大容量電源供電系統(tǒng)短路過程短路過程; ;接著講述了接著講述了高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法和低壓電網(wǎng)短路電流高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法和低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法；的計(jì)算方法；最后介紹了最后介紹了短路電流的效應(yīng)。短路電流的效應(yīng)。本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法、低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算高壓電網(wǎng)短路電流

38、的計(jì)算方法、低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法、短路電流的效應(yīng)。方法、短路電流的效應(yīng)。本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)：低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算。 教學(xué)基本要求：教學(xué)基本要求：了解短路的原因、后果及形式；了解短路的原因、后果及形式；理解理解無限大容量電源無限大容量電源供電系統(tǒng)短路過程和短路電流的效應(yīng)供電系統(tǒng)短路過程和短路電流的效應(yīng)；掌握高壓掌握高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法和低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法；和低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法；導(dǎo)體種類和材料導(dǎo)體種類和材料最高允許溫度最高允許溫度/熱穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定系數(shù)C/Amm2額定負(fù)荷額定負(fù)荷時(shí)時(shí)短路時(shí)短路時(shí)母線或絞線母線或絞線銅銅703

39、00171鋁鋁7020087500V橡皮絕緣導(dǎo)線和橡皮絕緣導(dǎo)線和電力電纜電力電纜銅芯銅芯65150131500V聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線和聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線和16kV電力電纜電力電纜銅芯銅芯70160115110kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，乙丙橡膠電力電纜力電纜，乙丙橡膠電力電纜銅芯銅芯90250143附錄表附錄表1616附錄表附錄表1616導(dǎo)體在正常和短路時(shí)的最高允許溫度及熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體在正常和短路時(shí)的最高允許溫度及熱穩(wěn)定系數(shù)對(duì)稱分量法計(jì)算不對(duì)稱短路對(duì)稱分量法指出，如果某組三相不對(duì)稱的相量對(duì)稱分量法指出，如果某組三相不對(duì)稱的相量,可將每相的量分解為正序、負(fù)序和零序三個(gè)分量之和：即可將每

40、相的量分解為正序、負(fù)序和零序三個(gè)分量之和：即,ABCFFF120120120AAAABBBBCCCCFFFFFFFFFFFF212201()31()31()3AABCAABCAABCFFaFa FFFa FaFFFFF式中，式中，01201322jae 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)Q電源kGUk1Ik0Ik2I120,ZZZk1k2k0,UUU不對(duì)稱短路計(jì)算電路圖不對(duì)稱短路計(jì)算電路圖GUk1I1Zk1U正序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò)2Zk2Uk2I負(fù)序網(wǎng)絡(luò)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)20Zk0Uk0I零序網(wǎng)絡(luò)零序網(wǎng)絡(luò)k1k11UUI Zk2k22UI Z k0k00UI Z 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)k1k2k00UUU又k11k22k000UI ZIZI

41、 Z故(1)k1k2k0k13IIII=對(duì)于單相短路，由對(duì)稱分量法得對(duì)于單相短路，由對(duì)稱分量法得(1)k1201()03UIZZZ故(1)k1201()3UIZZZ所以(1)k12013UIZZZ有效值供電系統(tǒng)各元件的相零阻抗因交流電路中同一靜止元件相與相之間的互感抗與相序無因交流電路中同一靜止元件相與相之間的互感抗與相序無關(guān)關(guān),，故，故取決于零序等效電路情況。取決于零序等效電路情況。120,ZZZ而1.電力系統(tǒng)的相零阻抗電力系統(tǒng)的相零阻抗1.S2.SSZZZ已知0.S0Z（三線制電路）0.SS23ZZ-故2.電力變壓器的相零阻抗電力變壓器的相零阻抗12003ZZZZ元件相零阻抗元件相零阻抗1

42、.T2.TTZZZ已知0.TZ與變壓器連接組別有關(guān)與變壓器連接組別有關(guān)續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)繞組連接圖CBAabcn0（1）對(duì)于）對(duì)于D,yn11聯(lián)接組聯(lián)接組零序等效電路0.TZ1Z2ZmZ0.TTZZ（2）對(duì)于）對(duì)于Y,yn0聯(lián)接組聯(lián)接組繞組連接圖CBAabcn0零序等效電路0.TZ1Z2ZmZ0.TmZZ0.TTZZ-故0.TmZZ-故續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè)3.線路的相零阻抗線路的相零阻抗1.W2.W0.W0.W3ZZZZ1.W2.WW.ZZZ又0.WW.W.0ZZZ而+3零線中零序電流疊加零線中零序電流疊加0.WW.W.0ZZZ則第六節(jié)第六節(jié) 供電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)供電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)（一）選

43、擇校驗(yàn)項(xiàng)目及條件（一）選擇校驗(yàn)項(xiàng)目及條件 1. 按正常工作條件選擇按正常工作條件選擇 考慮電氣設(shè)備的環(huán)境條件和電氣要求?？紤]電氣設(shè)備的環(huán)境條件和電氣要求。 環(huán)境條件是指電氣設(shè)備的使用場(chǎng)所、環(huán)境溫度，海拔高度以環(huán)境條件是指電氣設(shè)備的使用場(chǎng)所、環(huán)境溫度，海拔高度以及有防塵、防腐、防火、防爆等要求，據(jù)此選擇電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)類及有防塵、防腐、防火、防爆等要求，據(jù)此選擇電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)類型。型。電氣要求是指電氣設(shè)備在電壓、電流等方面的要求，即電氣要求是指電氣設(shè)備在電壓、電流等方面的要求，即高壓電器的選擇與檢驗(yàn) 對(duì)一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負(fù)荷開關(guān)等對(duì)一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負(fù)荷開關(guān)等，

44、則要求其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流。，則要求其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流。 1）對(duì)斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線）對(duì)斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即路最大短路電流。即(3)ock.maxII 2 2）對(duì)負(fù)荷開關(guān)，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線）對(duì)負(fù)荷開關(guān)，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大負(fù)荷電流。即路最大負(fù)荷電流。即ocL.maxII 3 3）對(duì)熔斷器）對(duì)熔斷器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即最大短路電流。即(3)ocshII（對(duì)非限流型熔斷器）（對(duì)非限流型熔斷器）(3)ock.maxII（對(duì)限流型熔斷器）（對(duì)限流型熔斷器） 按短路故障條件校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路故障時(shí)的按短路故障條件校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路故障時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。 2. 按短路故障條件校驗(yàn)按短路故障條