第3章-短路電流計算

1、2021/8/61第第3章章 短路電流計算短路電流計算2021/8/62 短路是指不同相之間，相對中線或地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接。本章討論和計算供配電系統(tǒng)在短路故障情況下的電流（簡稱短路電流），短路電流計算的目的主要是供母線、電纜、設備的選擇和繼電保護整定計算之用。第第1節(jié)節(jié) 概述概述第第2 2節(jié)節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路分析無限大容量系統(tǒng)三相短路分析第第3節(jié)節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算第第4節(jié)節(jié) 兩相和單相短路電流計算兩相和單相短路電流計算第第5節(jié)節(jié) 短路電流的效應短路電流的效應2021/8/63第第1節(jié)節(jié) 概述概述 運行中的電力系統(tǒng)或工廠供

2、配電系統(tǒng)的相與相或者相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接。短路的概念：原因：(1)電力系統(tǒng)中電器設備載流導體的絕緣損壞。 造成絕緣損壞的原因主要有設備絕緣自然老化，絕緣受到機械損傷,設備本身的質量問題；操作過電壓或大氣過電壓引起的過電壓擊穿等。(2)人為故障，包括：設計、安裝和維護不良，及誤操作。 如運行人員不遵守操作規(guī)程操作，如帶負荷拉、合隔離開關，檢修后忘拆除地線合閘。(3)動、植物造成的短路，鳥獸跨接在裸露導體上。2021/8/64短路名稱表示符號示 圖短路性質特點單相短路(1)k不對稱短路短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會升高兩相短路)2(k不對稱短路短路回路中流過很

3、大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞兩相短路接地)1 , 1(k不對稱短路 短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零三相短路)3(k對稱短路三相電路中都流過很大的短路電流，短路時電壓和電流保持對稱，短路點電壓為零短路故障的種類:2021/8/65短路的危害短路的危害1. 短路熱效應：短路產(chǎn)生很大的熱量，導體溫度升高，將絕緣損壞。2. 短路電動力效應：短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電氣設備受到機械損壞。3. 短路時，短路點附近母線電壓嚴重下降，使接在母線上的其他回路電壓嚴重低于正常工作電壓，影響電氣設備的正常工作，甚至可能造成電機燒毀等事故。4. 短路造成停電，給國民經(jīng)濟帶來損失，給人民生活帶來

4、不便。2021/8/66短路的危害短路的危害5. 短路點處可能產(chǎn)生電弧，電弧高溫對人身安全及環(huán)境安全帶來危害。如誤操作隔離開關產(chǎn)生的電弧常會使操作者嚴重灼傷，低壓配電系統(tǒng)的不穩(wěn)定電弧短路可能引發(fā)火災等。6. 嚴重的短路將影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使并列運行的同步發(fā)電機失去同步, 造成系統(tǒng)解列。7. 不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，對通信線路和電子設備產(chǎn)生嚴重的電磁干擾，造成空間電磁污染。2021/8/67四、防止短路對策四、防止短路對策預防性試驗正確安裝和維護防雷設備文明施工嚴格遵守操作規(guī)程五、短路電流計算的目的五、短路電流計算的目的 1. 正確地選擇和校驗各種電器設備2. 計算和整定保護短路的繼

5、電保護裝置3. 選擇限制短路電流的電器設備2021/8/68“無限大容量無限大容量”電源電源指電力系統(tǒng)中某局部無論發(fā)生了什么擾動，電源的電壓幅值與頻率均保持恒定。 從電路角度看，無限大容量電源是一個理想的電壓源，內阻抗等于零。實際電力系統(tǒng)中真正的無限大容量電源不存在，但由于供配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)末端，盡管短路故障對系統(tǒng)中靠近短路點的局部系統(tǒng)影響很大，但對距短路點很遠的系統(tǒng)，其擾動相對較小。 從工程角度看，總能在系統(tǒng)中找到一點，當供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，該點的電壓變化小到可忽略不計，則這一點就可以看成是無限大容量電源的輸出點。第第2 2節(jié)節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路分析無限大容量系統(tǒng)三相短路分析20

6、21/8/69無限大容量系統(tǒng)的概念:(1)理論上滿足以下條件:端電壓保持恒定，沒有內部阻抗以及 容量無限大的系統(tǒng)。US=常數(shù); XS=0; SS= (2)實際中滿足以下條件: * 電力系統(tǒng)容量用戶供電系統(tǒng)容量(50倍); * 短路點離電源的電氣距離足夠遠,發(fā)生負荷變動和短路 時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本保持不變; * 電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路電路總阻抗的5%10%(3)當實際系統(tǒng)不滿足上述條件時,稱為有限容量系統(tǒng),可以 按照無限容量系統(tǒng)來近似計算,則選擇的設備線路可擴展性好: 實際XS0而理論上XS=0; 則Zk實Zk理,當Us不變時,Ik實 Ik理2021/8/610以最嚴重

7、的短路情況: 三相短路分析 （a）系統(tǒng)圖（b）三相電路圖 （c）單相等效電路圖2021/8/611設在圖圖中K點發(fā)生三相短路。 定性分析：三相短路，阻抗突變，發(fā)生暫態(tài)過渡過程，k點右側為無源電路，電流衰減到零；k點左側有源電路，阻抗,電流,由于存在電感因此電流不能突變，出現(xiàn)非周期容量,不斷衰減達到穩(wěn)定.該有源電路為短路回路。 定量分析：短路電流應滿足微分方程非齊次一階微分方程, 其解為 :其中 時間常數(shù)LK/RK2021/8/612短路電流有以下特征。 i(t)是周期分量與非周期分量的疊加； 周期分量由電源維持恒定，非周期分量因在短路電阻Rk上產(chǎn)生損耗而衰減，經(jīng)過若干周期后，非周期分量衰減完畢

8、，此后便只剩下周期分量。電流變化過程為：穩(wěn)態(tài)交流電流(小)暫態(tài)電流穩(wěn)態(tài)交流電流(大)。uiikinpiptu, i2021/8/613最嚴重情況時短路全電流的波形曲線圖產(chǎn)生最嚴重短路電流的條件：(1)短路瞬時電壓過零 =0或1800(2)短路前空載或 cos=1 (3)短路回路純電感 K=900 2021/8/614短路計算的短路參數(shù)短路后第一個周期的短路電流周期分量的有效值，稱為次暫態(tài)短路電流有效值,無限大容量系統(tǒng)中=IP短路后經(jīng)過半個周期（即0.01s）時的短路電流峰值，是整個短路過程中的最大瞬時電流稱為短路沖擊電流。三相短路沖擊電流有效值，短路后第一個周期的短路電流的有效值。三相短路全電

9、流有效值, I三相穩(wěn)態(tài)短路電流有效值為非周期分量衰減完后的穩(wěn)態(tài)有效值(當短路發(fā)生很久,一般57個周波以后，可認為短路電流的非周期分量已衰減完畢, 剩下的只有短路電流的周期分量) 。無限大容量系統(tǒng)中周期分量有效值不變,有I = IP = IK短路電流周期分量有效值, 短路計算電壓Uc=線路平均額定電壓Uav =1.05UN, 短路總阻抗2021/8/615短路計算的公式中高壓系統(tǒng)，L較大，取Ksh=1.8: 低壓系統(tǒng)，R較大，取Ksh=1.3: ish出現(xiàn)在t=0.01秒時，得:純電阻性電路ksh=1；純電感性電路ksh =2。因此1ksh2。 Ish短路后第一個周期的短路電流有效值,得:其中:

10、短路電流沖擊系數(shù) 時間常數(shù)LK/RKish主要用來校驗電氣設備短路時的動穩(wěn)定性。主要用來校驗電氣設備短路時的動穩(wěn)定性。2021/8/6162021/8/617三相短路全電流特征值短路容量Sk三相短路時短路容量定義為 由于短路電流是由無限大容量電源提供的，電源電壓約等于系統(tǒng)平均電壓，因此短路容量的物理意義為無限大容量電源向短路點提供的視在功率。系統(tǒng)短路容量越大，說明系統(tǒng)越強。已知系統(tǒng)短路容量，即可計算出系統(tǒng)等值阻抗。kavkIUS3無限大容量短路點IkRsLsVav2021/8/618第第3節(jié)節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算當供配電系統(tǒng)中某處發(fā)生短路時，其中一部分

11、阻抗被短接，網(wǎng)路阻抗發(fā)生變化，所以在進行短路電流計算時，應先對各電氣設備的參數(shù)（電阻或電抗）進行計算。有名值法：電氣設備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用有名值（即有單位的值）表示 (有名制)標幺值法：電氣設備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用相對值表示 (標幺制)2021/8/619有名值法進行短路計算的步驟1. 繪制短路回路等效電路2. 計算短路回路中各元件的阻抗值3. 求等效阻抗，化簡電路4. 計算三相短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)5. 列出短路計算表 2021/8/620采用歐姆法進行短路計算(有名制)三相短路時，三相短路電流周期分量有效值 (Uc為元件短路所在處短路計算電壓=Uav) 不計

12、電阻，則三相短路電流的周期分量有效值 三相短路容量 2021/8/621電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電抗 斷流容量 2021/8/622電力變壓器的阻抗變壓器的電阻RT 得到：變壓器的電抗XT 由短路電壓(百分數(shù)) 得到： 短路電壓Uk是以變壓器額定值為基準值的標幺值，其有名值是通過變壓器的短路試驗得出的：將變壓器一側短路，在另一側加上可調電壓源，將電源電壓從0逐步上調，當線電流達到額定電流時調到的電壓即為短路電壓Uk 。2021/8/623電力線路的阻抗線路的電阻RWL線路的電抗XWLR0 和X0為導線電纜單位長度的電阻電抗，可查有關手冊；l 為線路長度。 X0要根據(jù)導線截面和線間幾何均距來查得

13、。電力線路單位長度電抗平均值 X0 (/km)估算值2021/8/624電力線路的阻抗這里要說明：設三相線路線間距離分別為a1、a2、a3，則線間幾何均距 。當三相線路為等距水平排列，相鄰線距為 a （圖b），則 。當三相線路為等邊三角形排列，每邊線距為 a（圖c），則 2021/8/625阻抗換算的公式 阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變 阻抗等效換算2021/8/626采用標幺制法進行短路計算標幺制，即相對單位制法，因其短路計算中的有關物理量是采用標幺值而命名，無單位,計算簡單。任一物理量的標幺值，為該物理量的實際值與所選定的標準值的比值，即 使用標幺值的優(yōu)點： 1）易于從量值上比較各

14、種元件的特性參數(shù)。 2）便于從量值角度判斷電氣設備和系統(tǒng)參數(shù)好壞。 3）在多個電壓等級的電網(wǎng)中，能極大地方便短路電流計算。2021/8/627采用標幺制法進行短路計算按標幺制法進行短路計算時，一般是先選定基準容量Sd Sd 和基準電壓Ud d。* 基準容量選取是任意的,工程設計常取* 基準電壓，通常取元件所在處的短路計算電壓， 即取* 四個基準值中只有二個基準值是獨立的，通常選定了 基準容量S Sd d和基準電壓U Ud d之后， 基準電流Id d基準電抗Xd2021/8/628 額定標幺制額定標幺制 取額定值為基準量取額定值為基準量 不同基準值條件下阻抗標幺值的轉換： 與額定標幺制的轉換20

15、21/8/629標幺值法進行短路計算的步驟1.選擇基準容量、基準電壓、計算短路點的基準電流2.繪制短路回路的等效電路3.計算短路回路中各元件的電抗標幺值4.求短路總電抗標幺值，化簡電路5.計算三相短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)6.列出短路計算表 2021/8/630各主要元件的阻抗標幺值1 1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值）電力系統(tǒng)的電抗標幺值無限大容量系統(tǒng) XS=0 則:已知系統(tǒng)電抗有名值XS 電力系統(tǒng)參數(shù)不全的情況下 ： 近似計算近似計算電源到變電站母線間的阻抗情況未知, 但是已知: (1)變電站母線出線側短路容量 Sk 或(2)供電線路電源端上的斷路器的斷流容量Soc2021/8/631各

16、主要元件的阻抗標幺值2 2）電力變壓器的電抗標幺值）電力變壓器的電抗標幺值3 3）電抗器的電抗標幺值）電抗器的電抗標幺值變壓器銘牌給出的與阻抗值有變壓器銘牌給出的與阻抗值有關的參數(shù)一般為短路電壓關的參數(shù)一般為短路電壓Uk 或短路阻抗或短路阻抗Zk% ，這兩個，這兩個值都是以變壓器額定值為基值值都是以變壓器額定值為基值的標幺值，經(jīng)過變換即可得到的標幺值，經(jīng)過變換即可得到在所選定的基準值下的阻抗。在所選定的基準值下的阻抗。2021/8/632各主要元件的阻抗標幺值4 4）電力線路的阻抗標幺值）電力線路的阻抗標幺值2021/8/633標幺制短路阻抗計算 按電路結構計算短路總阻抗 考慮短路總電阻值與短

17、路總電抗值之間的大小關系 電路結構中的Y結構關系如何計算短路值 (示例)若 時，可略去電阻， = 2021/8/634 無限大容量系統(tǒng)三相短路計算 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分量的幅值和有效值保持不變，短路電流的有關物理量I、Ish、ish、I和Sk都與短路電流周期分量有關。 因此，只要算出短路電流周期分量的有效值，短路其它各量按公式很容易求得，采用標幺值計算。2021/8/635無限大容量系統(tǒng)三相短路計算無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標幺值 三相短路電流周期分量有效值 三相短路容量 2021/8/636舉例說明：例例1 試求圖圖中中供電系統(tǒng)總降變電所10kV母線

18、上K1點和車間變電所380V母線上K2點發(fā)生三相短路時的短路電流和短路容量，以及K2點三相短路流經(jīng)變壓器3T一次繞組的短路電流。已知斷路器斷流容量1000MVA，線段1距離有5km,線段2距離有1km。Soc=1000MVA5km1km2021/8/637解：解：1由上面短路電流計算系統(tǒng)圖畫出短路電流計算等效電路圖,如下圖所示。由斷路器斷流容量估算系統(tǒng)電抗，用X1表示。2取基準容量Sd=100MVA，基準電壓Ud = Uav，三個電壓的基準電壓分別為: 2021/8/638線路1WL 變壓器1T和2T 線路2WL 變壓器3T 系統(tǒng)S 計算各元件電抗標幺值: 2021/8/639（1）計算短路回

19、路總阻抗標幺值,短路回路總阻抗為 （2）計算K1點所在電壓級的基準電流 （3）計算K1短路電流各值 3、計算K1點三相短路時的短路電流 *2021/8/6404計算K2點三相短路時的短路電流 （1）計算短路回路總阻抗標幺值，短路回路總阻抗標幺值為 （2）計算K2點所在電壓級的基準電流 2021/8/641（3）計算K2點三相短路時短路各量 5計算K2點三相短路流經(jīng)變壓器3T一次繞組的短路電流 IK2,有二種計算方法。 2021/8/642K2點短路時流經(jīng)變壓器3T一次繞組的三相短路電流標幺值與短路點K2的短路電流標幺值相同，用變壓器3T一次繞組所在電壓級的基準電流便可求出流經(jīng)變壓器3T一次繞組

20、的短路電流。（2）方法2 將K2點三相短路電流變換到變壓器3T的一次側，此時變壓器變比應采用平均額定電壓 ，即基準電壓變比。（1）方法1, 由短路計算等效電路圖中可看出: 2021/8/643標幺值法計算示例2試計算圖示系統(tǒng)中k點的短路電流，以及該短路電流在各級電網(wǎng)中的分布。 解：選電壓基準值為 ， ， ，容量基準值為SB=100MVA，各元件阻抗標幺值為：T131.5MVA10.5/121KVuk T1%=10.5T2110/6.6KV15MVA%=10.5uk T280Km0.4 /KmLRC2.5Kmx0=0.08 /Km=0.09 /Km0r%=5=0.3KA=6KVXkrUIrSys

21、tem電源k(3)10.5kVBIV115kVBIIV6.3kVBIIIV(3)*1/1/3.300.303kIX忽略電阻，短路電流標幺值：2021/8/644示例2各電壓等級短路電流有名值分別為：T131.5MVA10.5/121KVuk T1%=10.5T2110/6.6KV15MVA%=10.5uk T280Km0.4 /KmLRC2.5Kmx0=0.08 /Km=0.09 /Km0r%=5=0.3KA=6KVXkrUIrSystem電源k(3)(3)(3)*1000.3032.78(kA)336.6Bk IIIkBIIISIIV(3)(3)*1000.3030.105(kA)33 11

22、5Bk IIkBIISIIV(3)(3)*1000.3030.52(kA)33 10.5Bk IkBISIIV35 1.672021/8/645T131.5MVA10.5/121KVuk T1%=10.5T2110/6.6KV15MVA%=10.5uk T280Km0.4 /KmLRC2.5Kmx0=0.08 /Km=0.09 /Km0r%=5=0.3KA=6KVXkrUIrSystem電源k(3)2021/8/6462021/8/6472021/8/6482021/8/6492021/8/6502021/8/6512021/8/6522021/8/653四、大容量異步電動機對三相短路電流的影

23、響 供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，接在短路點附近運行的電動機的反電勢可能大于電動機所在處系統(tǒng)的殘壓，此時電動機將和發(fā)電機一樣，向短路點饋送短路電流。同時電動機迅速受到制動，它所提供的短路電流很快衰減，一般只考慮電動機對沖擊短路電流的影響，如圖所示。2021/8/654異步電動機對沖擊電流的影響當線路上a點短路時，若a點距母線II很近，則母線II上的電壓會大幅下降。接在短路點附近運行的異步電動機的反電勢大于電動機所在處系統(tǒng)的殘壓。電動機定子和轉子中的交流磁鏈都會發(fā)生突變，同時，由于機械慣性的作用，轉子的轉速也不可能突變，因而轉子電流產(chǎn)生的磁場會在定子繞組中感應電勢并形成電流。此時電動機將和發(fā)電機一樣

24、，向短路點饋送短路電流。同時，由于異步電動機本身沒有勵磁電流，電動機迅速受到制動，轉子繞組和定子繞組中的電流很快會衰減到零。因此，只考慮異步電機對短路沖擊電流大小的影響。aIsh sish MiVSSXa*E*MX sh Mi*sh si*a)b)2021/8/655式中，KshM為電動機的短路電流沖擊系數(shù)，低壓電動機取1.0，高壓電機取1.41.6 ；INM為電動機額定電流； 為電動機的次暫態(tài)電勢標幺值； 為電動機的次暫態(tài)電抗標幺值;該兩參數(shù)可查下表。電動機電動機提供的沖擊短路電流可按下式計算提供的沖擊短路電流可按下式計算 ：2021/8/656GB50054-1995 低壓配電設計規(guī)范低壓

25、配電設計規(guī)范 : 實際計算中，當交流電動機額定電流之和超過系統(tǒng)短路電流的1%時，或低壓交流電動機單機或總容量大于100kW; 在靠近電動機引出端附近發(fā)生三相短路時，才考慮電動機對三相短路電流的影響. 考慮電動機的影響后，短路點的沖擊短路電流點的沖擊短路電流為為 ish.= is + is.M 2021/8/657電力系統(tǒng)除三相短路對稱，其他都是不對稱短路。電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路的概率遠大于對稱短路。供配電系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，網(wǎng)絡拓撲結構和元件支路性質已知，但元件參數(shù)卻有不定因素：變壓器：是含有磁路的設備，參數(shù)都是基于三相對稱為前提設計的。當三相電流不對稱時，磁路發(fā)生變化，變壓器參數(shù)（如變壓器

26、短路阻抗）也會發(fā)生變化，需通過測試獲得。且短路情況不同，參數(shù)也不同，測試數(shù)據(jù)不具有普遍性。線路：電抗大小有自感和互感作用，三相對稱時其他兩相對另一相的互感電動勢等效于該相自感電動勢。但三相不對稱時，等效關系不成立，互感和自感要分別計算，比較麻煩。2021/8/658不對稱短路，直接采用電路分析法（如回路法，節(jié)點法等）時，則有某些元件參數(shù)不定或計算困難問題。由此，工程中常用對稱分量法進行計算不對稱短路。對稱分量法是建立在線性系統(tǒng)疊加原理基礎上的一套分析計算方法。a、b、c所示為三組對稱的三相電壓。VU+VV+WVVU_WV_VVVU00VV0WVa)b)c)2021/8/659對稱分量法 ， ，

27、 為一組大小相等，相位關系為 ， 的一組向量，稱為，其三相的相位關系與三相對稱運行和對稱短路時的相位關系相同。 VU+VV+WVVU_WV_VVVU00VV0WVa)b)c)UVVVWV0120jUVeVV0120jVWeVV2021/8/660對稱分量法 ， ， 為一組大小相等，相位關系為 ， 的一組向量，稱為，其三相的相位關系與三相對稱運行和對稱短路時的相位關系相反。 VU+VV+WVVU_WV_VVVU00VV0WVa)b)c)UVVVWV0120jVUVV e0120jWVVV e2021/8/661對稱分量法 ， ， 為一組大小相等，相位相同的一組向量，稱為。 VU+VV+WVVU_

28、WV_VVVU00VV0WVa)b)c)0UV0VV0WV2021/8/662對稱分量法若將這三組三相電壓相量中的同相電壓疊加，則可得到一組新的不對稱的三相電壓。VU+UV_0UVVUV+VVV_VV0VVWV+V_WV0WWVVUVVVWVU= VU+_UVVU0VV=VVV0V+_VV+=WVVWW+V_+VW0d)2021/8/663對稱分量法可以證明，任何一組不對稱的三相電壓都可以分解成三組對稱的三相電壓。即： 其中： ， 求出U相的三個電壓分量后，即可求出V相和W相的電壓分量。)(31)(31)(31022WVUUWVUUWVUUVVVVVVVVVVVV0120ej001202402

29、ejje-=2021/8/664對稱分量法將不對稱的三相電氣量分解成正、負、零序三組對稱的電氣量，并用疊加原理求解電路的方法，叫做對稱分量法。電力系統(tǒng)中各元件在正、負、零序電壓、電流作用下顯示出的阻抗特性，稱為序阻抗。發(fā)電機的正、負、零序阻抗一般都是不相同的，而變壓器和線路的正、負序阻抗均相同，只是零序阻抗有所區(qū)別。對于有中性線引出的系統(tǒng)，線路零序阻抗必須計及中性線阻抗，且因流過中性線的零序電流是流過相線零序電流的三倍，故在用單相等效電路計算時中性線阻抗應以三倍數(shù)值代入。但正、負序時，因中性線上無電流通過，不計入中性線阻抗。2021/8/665兩相和單相短路電流計算兩相和單相短路電流計算 一、

30、兩相短路電流的計算無限大容量系統(tǒng)兩相短路示意圖 2021/8/6661. 無限大容量系統(tǒng)兩相短路電流 無限大容量系統(tǒng)兩相短路電流時，其短路電流為 ： 式中，Uav為短路點的平均額定電壓=Uc，Zk為短路回路一相總阻抗。如只計電抗 2. 兩相短路電流與三相短路電流的關系 兩相短路電流計算公式與三相短路電流計算公式相比，可得兩相短路電流與三相短路電流的關系，并同樣適用于沖擊短路電流，即2021/8/667因此：無限大容量系統(tǒng)短路時，兩相短路電流較三相短路電流小。二、單相短路電流的計算 在工程計算中，大接地電流系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)發(fā)生單相短路時，單相短路電流可用下式進行計算： 由 和得：2021/8

31、/668式中，av為短路點的平均額定電壓;ZP-0為單相短路回路相線與大地或中線的阻抗，可按下式計算： RT、XT為變壓器的相等效電阻和電抗；RP-0、XP-0為相線與大地或中線回路的電阻和電抗。 因此：在無限大容量系統(tǒng)中或遠離發(fā)電機處短路時，單相短路電流較三相短路電流小。2021/8/669結論: 在遠離發(fā)電機的無限大容量系統(tǒng)中短路時，兩相短路電流和單相短路電流都比三相短路電流小，因此, 采用三相短路電流進行電氣設備選擇的校驗，兩相短路電流主要用于相間短路保護的靈敏度校驗，單相短路電流則主要用于單相短路熱穩(wěn)定度的校驗。2021/8/670第5節(jié) 變壓器穿越電流供配電系統(tǒng)中，變壓器二次側短路時

32、，短路電流實際上是從電源通過變壓器一次側后才流到短路點的。對于三相對稱短路來說，一次側短路電流與二次側短路電流只是相差一個變比的倍數(shù)，但對于不對稱短路來說，短路電流在一次側的分布很可能與二次側不相同，這與短路類型和變壓器聯(lián)結組別等有關。將變壓器遠離電源一側短路時，靠近電源一側流過的短路電流稱為短路穿越電流。2021/8/671變壓器穿越電流 示例Y,yn0變壓器二次側兩相短路 K為電流變比nvuwIIkkKKkIIkUVW2021/8/672 變壓器穿越電流vY, yn0變壓器二次側 單相短路uUVvwWnIkIkIk33Ik3Ik高壓側低壓側2IIW+UI+V+正序電流Iw+vI+Iu高壓側

33、低壓側VI_UIW_I_負序電流IIw_uI_v_零序電流I0w0IuvI0高壓側無零序電流分量總電流uI+uI_I0uvI+vI_vI0Iv=kIu0=I+wI_IwwI0=wI0IU+IU_UI+WII_WWIIV+I_VVIkkk2021/8/673變壓器穿越電流D,yn11變壓器二次側兩相短路 D,yn11變壓器二次側單相短路unUvwIIkkVWIkIkkI23KK3K3nuwvIkUK3kIIkWVKIk32021/8/674第6節(jié)短路的效應及危害電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障后，由于負載阻抗被短接，電源到短路點的短路阻抗很小，使電源至短路點的短路電流比正常時的工作電流大幾十倍甚至幾百倍。

34、在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安培至幾十萬安培。 強大的電流所產(chǎn)生的熱效應和電動力效應將使電氣設備受到破壞，短路點的電弧將燒毀電氣設備，短路點附近的電壓會顯著降低，嚴重情況將使供電受到影響或被迫中斷。不對稱短路所造成的零序電流，還會在鄰近的通信線路內產(chǎn)生感應電動勢干擾通信，亦可能危及人身和設備的安全。 2021/8/675短路電流的電動力效應 導體通過電流時相互間電磁作用產(chǎn)生的力，稱為電動力電動力。 交變電流通過導體時，會在其周圍產(chǎn)生交變磁場，位于磁場中的其他載流導體受到該磁場的作用，便會產(chǎn)生電動力。這個電動力的大小與載流導體之間的間距和電流的大小有關。 在供配電系統(tǒng)中，任何運行的設備或線

35、路的載流導體之間都會有電動力存在。正常工作時電流不大，電動力很小。短路時產(chǎn)生的電動力非常大，往往造成設備或線路的機械損傷，使得系統(tǒng)不能運行。 若導體或設備在短路電流的電動力作用下不被損壞，則認為該導體或設備是動穩(wěn)定的，否則，就是不滿足動穩(wěn)定要求。2021/8/6761.兩平行載流導體間的電動力 兩導體間由電磁作用產(chǎn)生的電動力的方向由左手定則決兩導體間由電磁作用產(chǎn)生的電動力的方向由左手定則決定，大小相等，由下式?jīng)Q定定，大小相等，由下式?jīng)Q定: 式中，l為導體的兩相鄰支持點間的距離（cm）；a為兩導體軸線間距離（cm）；Kf為形狀系數(shù)，圓形、管形導體Kf=1，矩形導體根據(jù) 和 查 矩形導體形狀系數(shù)曲

36、線同性相吸同性相吸異性相斥異性相斥2021/8/6772.三相平行載流導體間的電動力 以水平敷設為例分析： 三相電流方向： （1）中間相電流與兩邊相電流方向相反； （2）有一個邊相電流與其它兩相的電流方向相反（最嚴重情況） 以三相短路，流過短路沖擊電流時最嚴重。三相短路產(chǎn)生的最大電動力為： 2021/8/678兩相短路產(chǎn)生的最大電動力為： 由于兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關系為 ：因此，兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動力也具有下列關系: 由此可見，三相短路時導體受到的電動力比兩相短路時導體受到的電動力大。 2021/8/679短路電流的電動力效應一般電器：要求電器的極限通過電流（動穩(wěn)定

37、電流）峰值(或有效值)大于最大短路電流峰值(或有效值)，即 因此,校驗電氣設備或導體的動穩(wěn)定性時,應采用三相短路沖擊電流或者沖擊電流有效值.2021/8/680短路電流的熱效應 由于導體發(fā)熱與電流平方成正比，使得短路時導體的發(fā)熱比正常情況下高出許多，發(fā)熱量的急劇增加會造成電氣設備溫度驟升，設備因過熱而損壞的可能性也大增。 研究短路電流的熱效應，就是研究在短路持續(xù)期間導體能夠達到的最高溫度，若這個最高溫度小于電氣設備的最高允許溫度，則認為設備是熱穩(wěn)定的，否則就是不滿足熱穩(wěn)定要求的。2021/8/681導體的發(fā)熱過程 1. 未通電時當導體中沒有電流通過時，根據(jù)熱平衡原理，導體的溫度應當?shù)扔谄渲車h(huán)境溫度。 2. 正常工作時電氣設備在正常工作時，由于導體中有電流通過，電流會在導體電阻中產(chǎn)生損耗，將部分電能轉化成熱能。這些熱量一部分使導體溫度升高，另一部分會散失在周圍環(huán)境中，散失速率的快慢與導體跟周圍環(huán)境的溫差正相關。 短