供配電技術(shù)(第3版)[唐志平]第3章

1、第三章短路電流計(jì)算第三章短路電流計(jì)算 內(nèi)容：短路計(jì)算基礎(chǔ)，無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路內(nèi)容：短路計(jì)算基礎(chǔ)，無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路 分析，無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)分析，無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì) 算，短路電流的效應(yīng)。算，短路電流的效應(yīng)。 難點(diǎn)難點(diǎn): 熟悉無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路分析和短路熟悉無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路分析和短路 電流的效應(yīng)，掌握用標(biāo)幺制法計(jì)算無(wú)限大電流的效應(yīng)，掌握用標(biāo)幺制法計(jì)算無(wú)限大 容量系統(tǒng)三相短路電流。容量系統(tǒng)三相短路電流。 第三章第三章 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算3.1 短路概述短路概述3.2 無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路分析3.3 無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電

2、流的計(jì)算無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算3.4 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)小結(jié)小結(jié)思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題第三章第三章 短路電流及其效應(yīng)的計(jì)算短路電流及其效應(yīng)的計(jì)算v短路概念：相與相或者相與地之間不通過(guò)負(fù)荷而短路概念：相與相或者相與地之間不通過(guò)負(fù)荷而發(fā)生的直接連接的故障。發(fā)生的直接連接的故障。一、短路類型一、短路類型第一節(jié)第一節(jié) 短路類型及其發(fā)生的原因和危害短路類型及其發(fā)生的原因和危害3.1 短路的原因、后果和形式短路的原因、后果和形式v 圖圖3-1 3-1 短路的形式（虛線表示短路電流路徑）短路的形式（虛線表示短路電流路徑）K K（3 3）- -三相短路三相短路 K K（2 2）- -兩相

3、短路兩相短路 K K（1 1）- -單相短路單相短路 K K（1.11.1）- -兩相接地短路兩相接地短路 3.1 短路的原因、后果和形式短路的原因、后果和形式二、短路的原因二、短路的原因（1）電氣設(shè)備絕緣損壞。絕緣自然老化、操作過(guò)電壓、絕緣自然老化、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓、絕緣受到機(jī)械損傷等。雷電過(guò)電壓、絕緣受到機(jī)械損傷等。 （2）有關(guān)人員誤操作。帶電拉、合開關(guān)，檢修之后忘記帶電拉、合開關(guān)，檢修之后忘記拆除地線合閘等。拆除地線合閘等。 （3）鳥獸跨越不同相的裸露導(dǎo)體。 3.1 短路類型及其發(fā)生的原因和危害短路類型及其發(fā)生的原因和危害 三、短路的危害三、短路的危害 短路時(shí)系統(tǒng)電流增大：比正常電

4、流大數(shù)十倍，甚至數(shù)萬(wàn)倍；電壓降低，距離短路點(diǎn)越近越低，三相短路時(shí)短路點(diǎn)電壓甚至降到零。（1）元件發(fā)熱，導(dǎo)體溫度升高，絕緣損壞；（2）電路電流引起較大的電動(dòng)力，電氣設(shè)備遭到機(jī)械破壞；（3）短路時(shí)電壓降低，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。（4）破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性：使并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)的解列和崩潰；3.1 短路類型及其發(fā)生的原因和危害短路類型及其發(fā)生的原因和危害（5）單相接地故障產(chǎn)生不平衡磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響其正常工作；（6）短路故障造成停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失，人民生活造成不便。 由此可見，短路產(chǎn)生的后果極為嚴(yán)重，在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)采

5、取有效措施，排除因素，保證安全可靠運(yùn)行；同時(shí)為減輕后果并防止故障擴(kuò)大，需要計(jì)算短路電流，用于正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備、計(jì)算整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置及選擇限制短路電流的電氣設(shè)備（電抗器）等。 三相短路是最嚴(yán)重的短路故障，而且三相短路的分析計(jì)算是其他短路分析的基礎(chǔ)。本章著重分析三相短路故障的分析方法。3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析一無(wú)限大容量系統(tǒng)（無(wú)窮大系統(tǒng)）一無(wú)限大容量系統(tǒng)（無(wú)窮大系統(tǒng)） 三個(gè)特征：端電壓保持恒定；沒(méi)有內(nèi)阻抗；容量無(wú)限大相當(dāng)于理想的電壓源。v在供電系統(tǒng)中：在供電系統(tǒng)中： 供配電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)相比容量小的多，供電系統(tǒng)的電源側(cè)可以認(rèn)為容量無(wú)限大；

6、電力系統(tǒng)阻抗小于短路回路總阻抗的5%-10%，或者當(dāng)短路點(diǎn)距離電源較遠(yuǎn)時(shí)，發(fā)生短路時(shí)電力系統(tǒng)母線電壓降低很小。 供電系統(tǒng)可以認(rèn)為是無(wú)限大容量供電系統(tǒng)，不考慮電源對(duì)于短路的影響，簡(jiǎn)化分析。3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析 三相短路是對(duì)三相短路是對(duì)稱的，可以采用單稱的，可以采用單相等值電路進(jìn)行分相等值電路進(jìn)行分析，三相短路的系析，三相短路的系統(tǒng)圖和電路圖，以統(tǒng)圖和電路圖，以及單相等值電路如及單相等值電路如圖所示。其中：為圖所示。其中：為短路回路的電阻和短路回路的電阻和電抗，為負(fù)載的電電抗，為負(fù)載的電阻和電抗。阻和電抗。二無(wú)限大容量供電系統(tǒng)的三相短路暫態(tài)過(guò)程二無(wú)限

7、大容量供電系統(tǒng)的三相短路暫態(tài)過(guò)程 3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析 1正常運(yùn)行正常運(yùn)行 正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)電源側(cè)正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)電源側(cè)A A相電壓為：相電壓為：)sin(tUum)sin(tIim 電流為：電流為：其中有效值關(guān)系為：其中有效值關(guān)系為： 為功率因數(shù)角、阻抗角；為功率因數(shù)角、阻抗角；22)()(/lklkmmmxxrrUZUI)/()arctan(lxlkrrxx為該相的初相角、合閘角；為該相的初相角、合閘角；3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析2三相短路分析三相短路分析 K K處為三相短路點(diǎn)，此時(shí)電路被分成兩部分：處為

8、三相短路點(diǎn)，此時(shí)電路被分成兩部分：右邊：無(wú)源短路回路零輸入響應(yīng)，純衰減過(guò)程，最終數(shù)值衰減到零；將電感中的磁場(chǎng)能全部通過(guò)電阻消耗掉，不予深入討論。左邊：與電源相聯(lián)的短路回路分析全響應(yīng)；由于短路后回路的阻抗變小，電流增大，但由于電感的存在使得電流不能突變從而產(chǎn)生非周期分量電流，非周期分量電流不斷衰減，電流最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)電路電流。（電路中的換路定則。）3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析 圖圖3-3 3-3 無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流變動(dòng)曲線無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流變動(dòng)曲線 3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分

9、析三、三相短路的有關(guān)物理量三、三相短路的有關(guān)物理量1短路周期分量的有效值kavpZUI3NavUU05. 122kkkxrZ其中：其中：為線路首末端平均額定線電壓；為線路首末端平均額定線電壓； 為短路回路總阻抗；為短路回路總阻抗；3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析2次暫態(tài)短路電流次暫態(tài)短路電流 次暫態(tài)短路電流：短路電流周期分量在短路后第一個(gè)周期的有效值 ；在無(wú)窮大系統(tǒng)中：I pII 3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析3短路全電流的有效值短路全電流的有效值 短路電流中含有非周期分量，短路全電流不再是正弦波，故有： 若假設(shè)短路電流

10、非周期分量在所取的周期內(nèi)恒定不變，其值等于在該周期中心的瞬時(shí)值 ；周期分量的有效值為 ，則此時(shí)的全電流有效值得：dtiiTdtiTITtTtnppTtTtktk2/2/22/2/2)()(11)(tnpi)(tpI2)(2)()(tnptptKiII3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析4短路沖擊電流和沖擊電流的有效值短路沖擊電流和沖擊電流的有效值 短路沖擊電流是短路全電流的最大瞬時(shí)值，由圖分析可知，短路全電流最大瞬時(shí)值出現(xiàn)在短路后半周期，即 時(shí)，由短路全電流表達(dá)式可得：式中： 為短路電流沖擊系數(shù)；St01. 0pshpnppshIkeIiii2)1 (201.

11、0)01. 0()01. 0(01. 01eksh3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析 對(duì)于純電阻性電路對(duì)于純電阻性電路 ；純電感性電；純電感性電路路 ； 短路沖擊電流的有效值短路沖擊電流的有效值 為短路后第一個(gè)為短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值，即：周期的短路全電流有效值，即： 將短路電流沖擊系數(shù)帶入即得：將短路電流沖擊系數(shù)帶入即得：1shk2shkshI2)01. 0(2)01. 0(nppshIIIpshshIkI2) 1(213.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析高壓系統(tǒng)中，一般取高壓系統(tǒng)中，一般取 ，帶入上式得，帶入上式

12、得低壓系統(tǒng)中，一般取低壓系統(tǒng)中，一般取 帶入上式得帶入上式得pshshIkI2) 1(218 . 1shkpshIi55. 2pshII52. 13 . 1shkpshIi84. 1pshII09. 1短路沖擊電流的有效值短路沖擊電流的有效值:3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析5穩(wěn)態(tài)短路電流有效值穩(wěn)態(tài)短路電流有效值 短路穩(wěn)態(tài)電流：短路非周期分量衰減完后的短路電流，表示為： ； 在無(wú)窮大供電系統(tǒng)中短路穩(wěn)態(tài)電流便為短路電流的周期分量，用表示穩(wěn)態(tài)短路電流有效值，即短路電流，則有：IkavpkZUIIII3 3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相

13、短路分析6三相短路容量三相短路容量 三相短路容量： 三相短路容量用于選擇和校驗(yàn)斷路器的斷路能力（斷流能力）。 綜上所述，無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，求出短路電流的周期分量有效值即可計(jì)算有關(guān)短路的所有物理量。kavkIUS33.3 3.3 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算 供配電系統(tǒng)中通常具有多個(gè)電壓等級(jí)，利供配電系統(tǒng)中通常具有多個(gè)電壓等級(jí)，利用常規(guī)的有名值計(jì)算短路電流，必須將所有元件用常規(guī)的有名值計(jì)算短路電流，必須將所有元件的阻抗歸算到同一電壓等級(jí)下才能進(jìn)行計(jì)算。在的阻抗歸算到同一電壓等級(jí)下才能進(jìn)行計(jì)算。在電力系統(tǒng)分析中通常采用電力系統(tǒng)分析中通常采用計(jì)

14、算的方法進(jìn)行計(jì)算的方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算 一、采用標(biāo)幺制法進(jìn)行三相短路計(jì)算一、采用標(biāo)幺制法進(jìn)行三相短路計(jì)算 任一物理量的標(biāo)幺值 ，為該物理量的實(shí)際值 與所選定的基準(zhǔn)值 的比值，即 按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量 和基準(zhǔn)電壓 。 基準(zhǔn)容量基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即取 選定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓以后，基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流則按下式計(jì)算： 基準(zhǔn)電抗基準(zhǔn)電抗則按下式計(jì)算：dAAdAddAAAdSdU100dSMVAdcUU33ddddcSSIUU23dcdddUUXS

15、I3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算100,ddcSMVA UU 下面分別講述供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值的計(jì)算（取 ） 1.1.電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值 2.2.電力變壓器電抗標(biāo)幺值電力變壓器電抗標(biāo)幺值2*2/scocdsdcdocXUSSXXUSS22*%100100kdTkccTNddNUSXUUUXSSXS 3.電力線路的電抗標(biāo)幺值電力線路的電抗標(biāo)幺值 短路計(jì)算中各主要元件的電抗標(biāo)幺值求出后，即可利用等效電路圖化簡(jiǎn)，求出總電抗標(biāo)幺值 。由于各元件均采用相對(duì)值，無(wú)需進(jìn)行電壓換算。*X*22/WLodWLodcdcXX l

16、SXX lXUSU 3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算 3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算 無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值按下式計(jì)算。 由此可求的三相短路電流周期分量的有效值 三相短路容量為(3)2(3)*/31/3ckckdddcUXIUIIS XXSU(3)(3)*33dcdkkcI USSIUXX*)*3()3(XIIIIddkk3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算例1 某工廠供電系統(tǒng)如圖3-4所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10型。試求工

17、廠變電所高壓10kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 解：（解：（1 1）確定基準(zhǔn)值）確定基準(zhǔn)值 取 12100,10.5,0.4dccSMVA UkV UkV1111005.50333 10.5ddddcSSMVAIkAUUKV2221001443330.4ddddcSSMVAIkAUUKV3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算%5kU圖圖3-4 3-4 例例3-13-1的短路計(jì)算電路的短路計(jì)算電路00.35/Xkm3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算500ocSMVA1

18、).電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值 2).電力變壓器電抗標(biāo)幺值電力變壓器電抗標(biāo)幺值3). 架空線路的電抗標(biāo)幺值架空線路的電抗標(biāo)幺值2*2/1000.2/500scocdsdcdocXUSSXXUSS22*34%5 100%5.0100100100 1000kdTkccNddNUSXMVAUUUXXSSXSkVA*221000.35 51.59(10.5)MVAXkV00.35/Xkm%5kU3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算（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)幺值繪短路等效電路圖如圖3-6所示，圖上標(biāo)出

19、各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。圖3-6 例3-1的短路等效電路圖（標(biāo)幺制法）3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算（3 3）計(jì)算）計(jì)算k-1k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量容量 1)總電抗標(biāo)幺值 2)三相短路電流周期分量有效值 3)其他三相短路電流 4)三相短路容量*(1)120.2 1.591.79kXXX(3)1*(1)10055.91.79dkkSM VASM VAXkAkAXIIIIddkk07. 379. 150. 5*1)3()3(1 3.3 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短

20、路電流的計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算（4 4）計(jì)算）計(jì)算k-2k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量路容量 1)1)總電抗標(biāo)幺值總電抗標(biāo)幺值 2)2)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)3)其他三相短路電流其他三相短路電流 4)4)三相短路容量三相短路容量 *(1)1234/0.2 1.595.0/24.29kXXXXX(3)2*(2)10023.34.29dkkSM VASM VAXkAkAXIIkdk6 .3329. 4144*)2(2)3(2例2：試求如圖所示的供電系統(tǒng)中，總降壓變電所10KV母線上

21、的K1點(diǎn)和車間變電所380V母線上的K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流和短路容量，以及K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)流經(jīng)變壓器一次繞組的短路電流。SQFSs=1000MVAWL15km, 0.4/km1T2T2500kVA,35/10kV,uk%=7.51km, 0.38/kmWL23T750kVA,10/0.38kV,uk%=4.5供電系統(tǒng)圖供電系統(tǒng)圖K1K2解：(1) 畫出短路電流計(jì)算等效電路圖。 (2)取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA， 3個(gè)基準(zhǔn)電壓分別為Uc1=37kV，Uc2=10.5kV，Uc3=0.4kV。求各元件的電抗標(biāo)幺值。 系統(tǒng)S： 線路WL1： 1 . 01000100*1sdSSX146

22、. 03710054 . 022110*2cdUSlXX 變壓器1T和2T 線路2 變壓器3 （3）求K1點(diǎn)三相短路電流和短路容量 計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值345. 05 .10100138. 022220*5cdUSlXX0 . 675. 01001005 . 4100%*6NdkSSuX746. 12/3146. 01 . 0/*4*3*2*1*1 XXXXXk0 . 35 . 21001005 . 7100%*4*3NdkSSuXX 計(jì)算K1點(diǎn)所在電壓級(jí)的短路電流基準(zhǔn)值 計(jì)算K1點(diǎn)短路電流各值：573. 0746. 111*1*1 KKXIkAIIIKdK152. 3573. 05 .

23、5*111kAIiKKsh038. 8152. 355. 255. 211 MVAXSSKdK3 .57573. 0100*11kAUSIcdd5 . 55 .103100321 （4）計(jì)算K2點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流 短路回路的總阻抗標(biāo)幺值為：091. 86345. 0746. 1*6*5*1*2 XXXXKKkAUSIcdd3 .1444 . 03100332,124. 0091. 811*2*2 KKXIkAIIIKdK835.17124. 03 .144*222kAIiKKsh816.32835.1784. 184. 122. MVAXSSKdK4 .12124. 0100*22v兩相以

24、及單相短路電流用于校驗(yàn)繼電保護(hù)的靈敏兩相以及單相短路電流用于校驗(yàn)繼電保護(hù)的靈敏度，下面介紹無(wú)限大容量系統(tǒng)兩相以及單相短路度，下面介紹無(wú)限大容量系統(tǒng)兩相以及單相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法。電流的實(shí)用計(jì)算方法。一、兩相短路電流的計(jì)算一、兩相短路電流的計(jì)算 如圖所示無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生兩相短路第四節(jié)第四節(jié) 兩相和單相短路電流的計(jì)算兩相和單相短路電流的計(jì)算如圖所示無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生兩相短路，短路電流為：如圖所示無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生兩相短路，短路電流為：第四節(jié)第四節(jié) 兩相和單相短路電流的計(jì)算兩相和單相短路電流的計(jì)算kjkavkZUZUI22)2(其中：其中：kZ為短路回路一相總阻抗；為短路回路一相總阻抗；233

25、2)3()2(kjkjkkZUZUII)3()2()3()2(23,23shshshshIIii該關(guān)系同樣適用于沖擊電流：該關(guān)系同樣適用于沖擊電流：；二、單相短路電流的計(jì)算二、單相短路電流的計(jì)算 大接地電流系統(tǒng)或者低壓三相四線制系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)，單相短路電流為： 其中： 為單相短路回路相線與大地或者中線之間的阻抗。第四節(jié)第四節(jié) 兩相和單相短路電流的計(jì)算兩相和單相短路電流的計(jì)算00)1(33pjpavkZUZUI0pZ 短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)短路電流通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和較高的溫度，稱為力和較高的溫度，稱為短路的電動(dòng)力效應(yīng)短路的電動(dòng)力效應(yīng)（electro

26、-dynamic effect）和）和熱效應(yīng)熱效應(yīng)(thermal effect)； 主要用于檢驗(yàn)設(shè)備的主要用于檢驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。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、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)電動(dòng)力：電動(dòng)力：導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)相互間電磁作用產(chǎn)生的力。導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)相互間電磁作用產(chǎn)生的力。正常工作時(shí)電流不大，電動(dòng)力很?。欢搪窌r(shí)特別是短路沖擊電流流過(guò)瞬間，產(chǎn)生的電動(dòng)力最大。第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)由“電工原理”課程可知，處在空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通以電流、（單位為A）時(shí)，兩導(dǎo)體間的電磁互作用力即電動(dòng)力（單位為N）為 式中，a

27、為兩導(dǎo)體的軸線間距離；l為導(dǎo)體的相鄰支持點(diǎn)間距離，即檔距（跨距）； 為真空和空氣的導(dǎo)磁率， 上式適用于實(shí)心或?qū)嵭牡膱A截面導(dǎo)體，也適用與導(dǎo)體間的凈空距離遠(yuǎn)大于導(dǎo)線截面周長(zhǎng)的矩形截面導(dǎo)體。70 1 21 22102llFiiiiaa720410/N A0第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng) 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(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力最大，其值為 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，其值為 因?yàn)椋?所以， 。因此在校驗(yàn)電器和載流部分時(shí)的短路動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，一般應(yīng)采用三相短路沖擊電流 和短路后第一個(gè)周期的三相短路全電流有效值 。(2)

28、272210/shlFiN Aa(3)(2)/2/3shshii(3)(2)/2/31.15FF(3)27310shlFia(2)shi(3)shi(3)shI(3)shi第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)二、短路電流的熱效應(yīng)二、短路電流的熱效應(yīng)1導(dǎo)體發(fā)熱的特點(diǎn)導(dǎo)體發(fā)熱的特點(diǎn)（1）正常時(shí)，）正常時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量等于向介質(zhì)散失的熱量，導(dǎo)體溫度恒定；（2）短路時(shí)，）短路時(shí)，短路發(fā)熱是一個(gè)絕熱過(guò)程，導(dǎo)體短路時(shí)導(dǎo)體溫度變化曲線如圖所示。要求短路時(shí)電氣設(shè)備和導(dǎo)體的發(fā)熱溫度不超過(guò)短路最高允許溫度，即滿足短路熱穩(wěn)定要求。 2短路產(chǎn)生的熱量短路產(chǎn)生的熱量短路

29、全電流的幅值和有效值也隨時(shí)間而變化，這就使得熱平衡方程的計(jì)算非常復(fù)雜。一般采用等效的方法，等效穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算實(shí)際短路電流產(chǎn)生的熱量，由于穩(wěn)態(tài)短路電流不同于短路全電流，假想時(shí)間時(shí)間 。第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)imatimat 意義：意義：在此時(shí)間在此時(shí)間內(nèi)，穩(wěn)態(tài)短路電流所內(nèi)，穩(wěn)態(tài)短路電流所產(chǎn)生的熱量等于短路產(chǎn)生的熱量等于短路全電流在實(shí)際短路持全電流在實(shí)際短路持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量：續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量：imattktIdtIk202)(短路發(fā)熱假想時(shí)間：其中： 為短路持續(xù)時(shí)間， 繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間， 斷路器斷路時(shí)間；對(duì)于慢速斷路器取 ；中速斷路器 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，由于：故有：第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)2 )(05. 0IIttkimaktocopktttoptoctStk2 . 0Stk15. 01 . 0 II 05. 0kimattimattktIdtIk202)(3導(dǎo)體短路熱穩(wěn)定性校驗(yàn)導(dǎo)體短路熱穩(wěn)定性校驗(yàn)v 計(jì)算短路時(shí)載流導(dǎo)體發(fā)熱的目的，確定電氣計(jì)算短路時(shí)載流導(dǎo)體發(fā)熱的目的，確定電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體通過(guò)短路電流時(shí)的最高溫度是否設(shè)備及載流導(dǎo)體通過(guò)短路電流時(shí)的最高溫度是否超過(guò)了材料的規(guī)定最高溫度。超過(guò)了材料的規(guī)定最高溫度。v(