工廠供電——第三章__短路電流計(jì)算

1、第第3 3章短路電流及其計(jì)算章短路電流及其計(jì)算l講解內(nèi)容講解內(nèi)容：第一節(jié)第一節(jié) 短路的原因、后果及其形式短路的原因、后果及其形式 第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過程和物理量理過程和物理量第三節(jié)第三節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 短路電流的效應(yīng)及穩(wěn)定度校驗(yàn)短路電流的效應(yīng)及穩(wěn)定度校驗(yàn)l學(xué)習(xí)說明：學(xué)習(xí)說明：重點(diǎn)掌握：重點(diǎn)掌握：1.1.了解短路的原因、后果及其形式；了解短路的原因、后果及其形式； 2.2.重點(diǎn)掌握三相短路電流的計(jì)算；重點(diǎn)掌握三相短路電流的計(jì)算；3.3.掌握短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定

2、度校驗(yàn)。掌握短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)。1計(jì)算短路電流的目的：計(jì)算短路電流的目的： 1.1.選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備。選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備。 2.2.繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。 3.3.設(shè)計(jì)時(shí)作不同方案的技術(shù)比設(shè)計(jì)時(shí)作不同方案的技術(shù)比較。較。2 一、短路的原因、及其危害一、短路的原因、及其危害短路：短路：指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。等）之間發(fā)生的低阻性短接。短路的主要原因：短路的主要原因：1.1.電氣設(shè)備、元件的損壞。電氣設(shè)備、元件的損壞。 設(shè)備絕緣損壞：設(shè)備絕緣損壞： 自然老化、操作過電壓

3、、大氣過電壓、機(jī)自然老化、操作過電壓、大氣過電壓、機(jī)械損傷械損傷 2.2.自然原因自然原因 ：鳥獸跨接裸導(dǎo)體：鳥獸跨接裸導(dǎo)體 3.3.人為事故誤操作：帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除人為事故誤操作：帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘地線合閘 第一節(jié)第一節(jié) 短路的原因、后果及其形式短路的原因、后果及其形式 3 短路的危害：短路的危害： 短路電流短路電流產(chǎn)生的產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會(huì)熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會(huì)使絕緣損壞；使絕緣損壞； 短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備載流部分變形短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞；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

4、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；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)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。生電磁干擾等。第一節(jié)第一節(jié) 短路的原因、后果及其形式短路的原因、后果及其形式 4b)電源0CBA負(fù)荷(2)k兩相短路兩相短路(2)k.AI(2)k.BI二、短路的形式56 78二、無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的過程分析910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kmkmsinsinCIIkkmsind

5、iR iLUtdtkkmksin()tiItCeZUImK3.22XRZRXKarctan其中其中RLC C為積分時(shí)間常數(shù)為積分時(shí)間常數(shù)短路前負(fù)荷電流為：短路前負(fù)荷電流為：msin()iIttKKmmCetItI)sin()sin(將將 代入上式得：代入上式得：0t 當(dāng)當(dāng)t t0 0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i ik0k0=i=i0 0，可求得積分常數(shù)，即可求得積分常數(shù)，即11則則得短路電流得短路電流式中，式中，i ip p為短路電流周期分量為短路電流周期分量; ; i inpnp為短路電流非周期分量。為短路電流非周期分量。

6、kkmkkmkmsin()(sinsin )tiItIIekpnpiii12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 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：13 )sin(2)sin()(kkkmtItIi)sin(2)sin(kkkkmptItIi npkmtiIek.tpnpiii22k(t)p (t)np(t)IIi短路次暫態(tài)電流短路次暫態(tài)電流2tI e t

7、mKKmnpeIIi)sinsin( 14 IIIishsh 51. 155. 2 shp(0.01)np(0.01)iiishsh2ikI 22shp(0.01)np(0.01)III2shsh1 2(1)IkI0.012 (1)Ie0.0122( 2)II eIIIishsh 09. 184. 115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 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

8、壓、電流曲線如下圖：16cN1.05UU(3)cck223 |3UUIZRX(3)ck3UIX：)3()3(3kckIUS17第三節(jié)第三節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算SUUIUUIUXcNNccS233IS 1 1、電力系統(tǒng)電抗的計(jì)算、電力系統(tǒng)電抗的計(jì)算 ：出口斷流器的斷流容量；參考附錄表出口斷流器的斷流容量；參考附錄表8 8。如附錄表。如附錄表8 8給給 出的是開斷電流出的是開斷電流 ，則其斷流容量為，則其斷流容量為NUIS 3 2 2、變壓器電阻和電抗的計(jì)算、變壓器電阻和電抗的計(jì)算 （1 1）變壓器電阻計(jì)算）變壓器電阻計(jì)算 TcNTNkRUSRIP

9、223332NcKTSUPR所以所以kP：為變壓器的短路損耗，參看附錄表為變壓器的短路損耗，參看附錄表5 5。所以所以SUXcS218第三節(jié)第三節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算1001003%2cTNcTNkUXSUXIUNckTSUUX100%2lXXWL0 3 3、電力線路電阻和電抗的計(jì)算、電力線路電阻和電抗的計(jì)算 （2 2）變壓器電抗的計(jì)算）變壓器電抗的計(jì)算 %kU：為變壓器的短路電壓百分值，參看附錄表為變壓器的短路電壓百分值，參看附錄表5 5。所以所以 （1 1）電力線路額定電壓與實(shí)際短路點(diǎn)的額定電壓相等）電力線路額定電壓與實(shí)際短路點(diǎn)的額定電壓相

10、等電力線路電阻電力線路電阻電力線路電抗電力線路電抗lRRWL00R0X：單位長度電阻，單位長度電阻，：單位長度電抗，單位長度電抗，參看附錄表參看附錄表6 6參看附錄表參看附錄表6 6，如果線路結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不詳，查表，如果線路結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不詳，查表3-13-1。19第三節(jié)第三節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算2ccUUXXPPRURUcc22 （2 2）電力線路額定電壓與實(shí)際短路點(diǎn)的額定電壓不等）電力線路額定電壓與實(shí)際短路點(diǎn)的額定電壓不等電力線路電阻和電抗應(yīng)進(jìn)行換算，等效換算的條件是元件電力線路電阻和電抗應(yīng)進(jìn)行換算，等效換算的條件是元件的功率損耗不變。的功率損耗不變

11、。即即得得同理同理2ccUURR20 例例3-1 3-1 某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的斷流容量為某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的斷流容量為S=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)短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)點(diǎn)短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下低壓行情況下低壓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。2144. 02505 .102211AMVkVSUXckmX/35. 00解：解：1 1、求、求k-1k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（1 1）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總的電抗

12、）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總的電抗 1 1）電力系統(tǒng)的電抗：）電力系統(tǒng)的電抗： 2 2）架空線路電抗：由表）架空線路電抗：由表3-13-1得得 ，因此，因此 75. 15/35. 02kmkmX223 3）繪）繪k-1k-1點(diǎn)短路的等效電路圖，圖中標(biāo)出各元件的序號(hào)（分子）點(diǎn)短路的等效電路圖，圖中標(biāo)出各元件的序號(hào)（分子）和電抗值（分母），并計(jì)算其總電抗和電抗值（分母），并計(jì)算其總電抗0.441.75（2 2）計(jì)算三相短路電流和短路容量）計(jì)算三相短路電流和短路容量1 1）三相短路電流周期分量的有效值）三相短路電流周期分量的有效值kAkVXUIkck77. 219. 235 .103)1(1)3

13、(1232）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kAIIIk77. 2)3(1)3()3( kAkAIIkAkAIishsh18. 477. 251. 151. 106. 777. 255. 255. 2)3()3()3()3( 3）三相短路沖擊電流和三相短路沖擊電流有效值4）三相短路容量AMVkAkVIUSkck38.5077. 25 .1033)3(11)3(12432212021054. 25 .104 . 05/35. 0kVkVkmkmUUlXXcckmX/35. 002 2、求、求k-2k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量點(diǎn)的三相短路電流和短路容量 1 1）電力系統(tǒng)的電抗：）電力系統(tǒng)的電抗：

14、2 2）架空線路的電抗：由表）架空線路的電抗：由表3-13-1得得 ，因此，因此 42211104 . 62504 . 0AMVkVSUXc253 3）電力變壓器電抗：由附錄表）電力變壓器電抗：由附錄表5 5得得5% kU4 4）繪）繪k-2k-2點(diǎn)短路的等效電路，并計(jì)算其總電抗點(diǎn)短路的等效電路，并計(jì)算其總電抗6.410-42.5410-3810-3810-332224310810004.01005100%AkVkVSUUXXNck2633344321)2(1018. 721081054. 2104 . 6/ XXXXXk（2 2）計(jì)算三相短路電流和短路容量）計(jì)算三相短路電流和短路容量1 1）

15、三相短路電流周期分量的有效值）三相短路電流周期分量的有效值kAkVXUIkck2 .321018. 734 . 033)2(1)3(22 2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kAIIIk2 .32)3(2)3()3( kAkAIIkAkAIishsh1 .352 .3209. 109. 12 .592 .3284. 184. 1)3()3()3()3( 3 3）三相短路沖擊電流和三相短路沖擊電流有效值）三相短路沖擊電流和三相短路沖擊電流有效值4 4）三相短路容量）三相短路容量AMVkAkVIUSkck1 .162 .234 . 033)3(22)3(227)3(I )

16、3(I短路電流計(jì)算表短路電流計(jì)算表短路短路計(jì)算計(jì)算點(diǎn)點(diǎn)三相短路電流三相短路電流/kA三相短路容量三相短路容量/MV.Ak-1k-2)3(kI)3(shI)3(shi)3(kS32.232.232.232.232.232.259.259.235.135.116.116.12.772.772.772.772.772.7750.3850.384.184.187.067.0628第三節(jié)第三節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算*dAdA二、標(biāo)幺制法二、標(biāo)幺制法( (相對(duì)單位制法相對(duì)單位制法) ) 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)，

17、一般是先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)和基準(zhǔn)電壓電壓Ud。標(biāo)幺值標(biāo)幺值: :任一物理量的標(biāo)幺值任一物理量的標(biāo)幺值 , ,等于該物理量的實(shí)際值等于該物理量的實(shí)際值A(chǔ) A與所與所選定的基準(zhǔn)值選定的基準(zhǔn)值 的比值的比值, ,即即ddAAA *29基準(zhǔn)容量取基準(zhǔn)容量取基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流 2 2、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)電抗的標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)電抗的標(biāo)幺值 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即dcN1.05UUUd100MVAS ddd3SIU基準(zhǔn)電抗基準(zhǔn)電抗 ddd3UXI*SSdXXX式中，式中，S為為電力系

18、統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的斷流容量電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的斷流容量。 2cdUSdc3SU1 1、基準(zhǔn)值的確定、基準(zhǔn)值的確定30 多級(jí)電壓的供電系統(tǒng)示意圖 23422321221cccccccSUUUUUUSUXSSUSUUUUUUSUXXXdcdcccccccdSS2423422321221UC1UC2UC3UC431 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為線路長度，為線路長度，x0為線路單位長度的電抗，可查手冊(cè)。為線路單位長度的電抗，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*TTdXXX02cdx LUSd02c

19、Sx LU2ckN.T2cd%100UUSUSdkN T%100SUS32多級(jí)電壓的供電系統(tǒng)示意圖 下面用多級(jí)電壓的供電系統(tǒng)加以說明，短路發(fā)生在4WL，選基準(zhǔn)容量為Sd，各級(jí)基準(zhǔn)電壓分別為Ud1、Ud2、Ud3、Ud4，則線路1WL的電抗X1WL歸算到短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的電抗 為 331WL的標(biāo)幺值電抗為即 結(jié)論：用基準(zhǔn)容量和元件所在電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓計(jì)算的阻標(biāo)標(biāo)幺值，和將元件的阻抗換算到短路點(diǎn)所在的電壓等級(jí)，再用基準(zhǔn)容量和短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓計(jì)算的阻抗標(biāo)幺值相同。23422321201ddddddWLUUUUUUlxX21024234223212011dddddddddddWLWLU

20、SlxUSUUUUUUlxZXX2101ddWLUSlxX343 3、三相短路電流的計(jì)算、三相短路電流的計(jì)算三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值: : 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 IXd*SXcdc33USXU2cdUS X*1Xd*IX(3)(3)(3)(3)s

21、hsh1.841.09iIII35 例例3-3-2 2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S=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)短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)點(diǎn)短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下低壓行情況下低壓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。dc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c13SIUd2100MVA144.34kA30.4kVI解：1.1.確定基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值 100MVA5.50kA3 10.5kV362.2.計(jì)算短路

22、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 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%100SUXXS100MVA0.4250MVA2100MVA0.35(/km) 5km1.59(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA0.41.59555373. 3. 求求k k-1-1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 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么

23、值*(k 1)12XXX2 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)*k1d1( k1)/IIX3 3）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 2.76kA4.17kAIIIiI 4 4）三相短路容量）三相短路容量 (3)k1d( k1)/SSX0.4 1.591.995.50kA/1.992.76kA=100MVA/1.99=50.3MVA384 4求求k k-2-2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 兩

24、臺(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 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (k 2)1234/XXXXX2) 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)d2k 2(k 2)IIX3) 3) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3)k-2d(k-2)/SSX4 4） 三相短路容量三相短路容量 (3)(3)(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/4.4922.27MVA39 補(bǔ)例

25、補(bǔ)例 某用戶某用戶35/10kV總降壓變電所裝有一臺(tái)總降壓變電所裝有一臺(tái)S9-3150/35/10.5kV變壓器變壓器，Uk%=7。采用一條采用一條5km長的長的35kV架空線路供電，架空線路供電，x0=0.4/km。從總降壓變電從總降壓變電所出一路所出一路10kV電纜線路（電纜線路（x0=0.08/km）向向1km遠(yuǎn)處的遠(yuǎn)處的S9-1000/10/0.4kV車間車間變壓器（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，（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； （2 2）計(jì)算總降壓變電所

26、）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 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。 40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 2 2）35kV電力線路的電力線路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值 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d2100MVA=144.34kA30.4kVI100MVA0.25400MVA41 4 4）10kV電纜的電纜的電抗標(biāo)幺值電

27、抗標(biāo)幺值 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（2 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 kVA51001000kVA0.250.1462.222.6165.50kA/2.6161.9kA42*(k-2)(k-1)45XXXX(3)*k-2d2(k-2)/IIX（3 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

28、。(3)(3)k18.77kAII2.616+0.073+5=7.689144.3kA/2.78918.77kA43三、兩相短路電流的計(jì)算 (2)ck2UIX 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下式求得: : Q電源GkXLRLc(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)kkk30.8662III44 一、短路電流的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)一、短路電流的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn) 對(duì)于兩根平行導(dǎo)體，通過電流分別為對(duì)于兩根平行導(dǎo)體，通過電流分別為i1和和i2，其相互間的作用力其相互間的作用力F

29、( (單單位位 N）可用下面公式來計(jì)算：可用下面公式來計(jì)算： （一）短路時(shí)的最大電動(dòng)力（一）短路時(shí)的最大電動(dòng)力 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng): :短路電流的電動(dòng)效應(yīng)、短路電流的熱效應(yīng)。短路電流的電動(dòng)效應(yīng)、短路電流的熱效應(yīng)。短路電流的穩(wěn)定度的校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)、熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。短路電流的穩(wěn)定度的校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)、熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。2721210/1022ANali iali iF第四節(jié)第四節(jié) 短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度的校驗(yàn)短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度的校驗(yàn)45(3)maxalFF(3)maxshii272)3()3(/103ANaliFsh)3(maxshIImaxi或或和和maxI 當(dāng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，

30、短路沖擊值電流通過中間相導(dǎo)體所產(chǎn)生的最當(dāng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，短路沖擊值電流通過中間相導(dǎo)體所產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為：大電動(dòng)力為： 載流導(dǎo)體和電器滿足動(dòng)穩(wěn)定度的條件是：載流導(dǎo)體和電器滿足動(dòng)穩(wěn)定度的條件是： （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)生永久變形或遭到電器應(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。機(jī)械損傷，即具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性。 1.1.一般電器的短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件一般電器的短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件：分別為電器極限通過電流的峰值和有效值，參見附錄表分別為電器極限通過電流的峰值和有效值，參見附錄表

31、8(p354)8(p354)。46 2.2.絕緣子短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件絕緣子短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件)3(calFF alF) 3(cF為絕緣子的最大允許載荷，可查相關(guān)的手冊(cè)或產(chǎn)品樣本。為絕緣子的最大允許載荷，可查相關(guān)的手冊(cè)或產(chǎn)品樣本。為三相短路時(shí)作用于絕緣子上的計(jì)算力。為三相短路時(shí)作用于絕緣子上的計(jì)算力。如果母線在絕緣子上水平放置如果母線在絕緣子上水平放置)3()3(FFc如果母線在絕緣子上垂直放置如果母線在絕緣子上垂直放置)3()3(4 . 1 FFc272)3()3(/103ANaliFsh473 3. .硬母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件硬母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 )3(calalc為母線材料的最大允許應(yīng)力，

32、單位為為母線材料的最大允許應(yīng)力，單位為P Pa a，硬銅母線（硬銅母線（TMYTMY）硬鋁母線（硬鋁母線（LMYLMY）為母線通過為母線通過 時(shí)所受的最大計(jì)算應(yīng)力，即時(shí)所受的最大計(jì)算應(yīng)力，即WMcaal140MPaal70MP)3(shi48M M為母線通過為母線通過 所受到的彎曲力矩；當(dāng)母線檔數(shù)為所受到的彎曲力矩；當(dāng)母線檔數(shù)為1212時(shí)，時(shí)，8)3(lFM )3(shi當(dāng)母線檔數(shù)大于當(dāng)母線檔數(shù)大于2 2時(shí)，時(shí)，10)3(lFM 式中式中 為母線的檔距。為母線的檔距。lW W為母線的截面系數(shù)為母線的截面系數(shù)bhbh62hbW 49二、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

33、電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過短路電流的當(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1%1%時(shí)，時(shí)，或交流電動(dòng)機(jī)總?cè)萘砍^或交流電動(dòng)機(jī)總?cè)萘砍^100KW100KW時(shí)，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。時(shí)，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。 sh.MQ電源shkMGii 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：（即電動(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)生的反饋電由于交流電動(dòng)機(jī)在外電路短路后很

34、快受到制動(dòng)，因此它產(chǎn)生的反饋電流衰減很快。流衰減很快。K Ksh.Msh.M為電動(dòng)機(jī)的短路電流沖擊系數(shù)為電動(dòng)機(jī)的短路電流沖擊系數(shù)3-10KV3-10KV電動(dòng)機(jī)取電動(dòng)機(jī)取1.4-1.7,380V1.4-1.7,380V電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)取取1 1；I IN.MN.M為電動(dòng)機(jī)的額定電流。為電動(dòng)機(jī)的額定電流。C C：為電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊系數(shù)見表：為電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊系數(shù)見表3-33-3。272)3()3(/103ANaliFsh50 （一）短路時(shí)導(dǎo)體最高溫度的計(jì)算（一）短路時(shí)導(dǎo)體最高溫度的計(jì)算 在線路發(fā)生短路時(shí)，強(qiáng)在線路發(fā)生短路時(shí)，強(qiáng)大的短路電流將產(chǎn)生很大的大的短路電流將產(chǎn)生很大的熱量。熱量。 工程上，可近似

35、地認(rèn)為工程上，可近似地認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)間內(nèi)是與周圍導(dǎo)體在短路時(shí)間內(nèi)是與周圍介質(zhì)絕熱的。介質(zhì)絕熱的。 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（見溫度（見附錄表附錄表7 7）。）。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kL0tkQk三、短路電流的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)三、短路電流的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)512imak0.05()IttI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), ,短路電流所產(chǎn)

36、生的熱量為短路電流所產(chǎn)生的熱量為k0.05tkLkQimatttkkRtIRdtIQ2212)(stoc2 . 0一般高壓斷路器，取一般高壓斷路器，取快速斷路器，取快速斷路器，取stoc15. 01 . 052查曲線求查曲線求 步驟步驟: :kimaLktAIKK2（1 1）從縱坐標(biāo)找出導(dǎo)體正常負(fù)荷時(shí)的溫）從縱坐標(biāo)找出導(dǎo)體正常負(fù)荷時(shí)的溫度度 L L， L L可查附表可查附表7;7;（2 2）通過）通過 L L查曲線求出查曲線求出正常負(fù)荷時(shí)導(dǎo)體正常負(fù)荷時(shí)導(dǎo)體的加熱系數(shù)的加熱系數(shù) K KL;L;（3 3）利用公式）利用公式 求出求出 ; ;其中：其中：A A為導(dǎo)體的截面積為導(dǎo)體的截面積K KL L

37、為正常負(fù)荷時(shí)導(dǎo)體的加熱系數(shù)單位為正常負(fù)荷時(shí)導(dǎo)體的加熱系數(shù)單位A A2 2s/mms/mm-4;-4; K KK K為短路時(shí)導(dǎo)體的加熱系數(shù)為短路時(shí)導(dǎo)體的加熱系數(shù) 單位單位A A2 2s/mms/mm-4-4; ;（4 4）通過曲線查出）通過曲線查出 K.K.附錄表附錄表7 7中給出了導(dǎo)中給出了導(dǎo)體所允許的最高溫度體所允許的最高溫度. .kK0KLKKLKKK為導(dǎo)體的加熱系數(shù)鋼鋼鋁鋁銅銅53 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kal （二）短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件（二）短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件 （1 1）一般電器熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件：

38、）一般電器熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： timattItI2)3(2tI：電器的熱穩(wěn)定電流，查附錄表：電器的熱穩(wěn)定電流，查附錄表8 8：電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，查附錄表：電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，查附錄表8 8 （2 2）母線及絕緣導(dǎo)線和電纜的熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件：）母線及絕緣導(dǎo)線和電纜的熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： kkmax.max. k：導(dǎo)體在短路時(shí)的最高允許溫度，查附錄表：導(dǎo)體在短路時(shí)的最高允許溫度，查附錄表7 7imaLktAIKK2CtIKKtIAimaLkima)3()3(minC C為導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)，查附錄表為導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)，查附錄表7 754 例例3-4,3-4,某變電所某變電所380V380V側(cè)鋁母線為側(cè)

39、鋁母線為LMY-100LMY-1001010。已知此母線三相。已知此母線三相短路時(shí)短路電流周期分量的有效值為短路時(shí)短路電流周期分量的有效值為33.7KA33.7KA，短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為，短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.60.6秒，秒，低壓斷路器的斷路時(shí)間為低壓斷路器的斷路時(shí)間為0.10.1秒，母線正常運(yùn)行時(shí)的最高溫度為秒，母線正常運(yùn)行時(shí)的最高溫度為5555度，試度，試校驗(yàn)該母線的短路熱穩(wěn)定度。校驗(yàn)該母線的短路熱穩(wěn)定度。解法解法1 1：用：用CL055424/105 . 0mmsAKLsSSssttsttopkima75. 005. 01 . 06 . 005. 005. 0查圖查圖3-143-14的鋁導(dǎo)

40、線曲線，得的鋁導(dǎo)線曲線，得而而由式由式3-573-57得得424234242/1059.075.010100107 .33)/(105 .0mmsAsmmAmmsAtAIKKimaLk55223)3(min335/8775. 0107 .33mmmmsAsACtIAimastima75. 02/87mmsAC 解法解法2 2：利用書中的公式：利用書中的公式3-603-60求滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面積求滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面積查附錄表查附錄表7 7得得，所以，所以用用kK去查圖去查圖3-123-12的鋁導(dǎo)線曲線可得的鋁導(dǎo)線曲線可得Ck0100由附錄表由附錄表7 7可知鋁母線的可知鋁母線的k

41、kC0max200，該母線滿足熱穩(wěn)，該母線滿足熱穩(wěn) 定度要求。定度要求。由于母線的由于母線的 實(shí)際截面積實(shí)際截面積min22100010100AmmmmA該母線滿足熱穩(wěn)定度要求。該母線滿足熱穩(wěn)定度要求。56本章小結(jié)本章小結(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。 本章首先簡介短路的有關(guān)概念本章首先簡介短路的有關(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

42、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)：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)：低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算。本章難點(diǎn)：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；理解了解短路的原因、后果及形式；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

43、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；57 思考題與習(xí)題解答提示思考題與習(xí)題解答提示 3-1 提示：參見教材提示：參見教材P42。 3-2 提示：參見教材提示：參見教材P42 P43 。 3-3 提示：參見教材提示：參見教材P43 P44 。 3-4 提示：參見教材提示：參見教材P44 P45 。低壓系統(tǒng)的。低壓系統(tǒng)的R 值較高壓系統(tǒng)大，即時(shí)值較高壓系統(tǒng)大，即時(shí)間常數(shù)間常數(shù)值（值（ L / R ）較小。）較小。 3-5 提示：參見教材提示：參見教材P47和和 P51。標(biāo)幺值法適用于計(jì)算電路中存在多種電。標(biāo)幺值法適用于計(jì)算電路中存在多種電壓等級(jí)（含有多臺(tái)變壓

44、器）時(shí)，可避免阻抗折算并簡化計(jì)算公式。壓等級(jí)（含有多臺(tái)變壓器）時(shí)，可避免阻抗折算并簡化計(jì)算公式。 3-6 提示：參見教材提示：參見教材P50 和和 P52 。 3-7 提示：參見教材提示：參見教材P52 P53 。 3-8 提示：參見教材提示：參見教材P55 和和 P58 。58續(xù)上頁續(xù)上頁 3-9 提示：第一步計(jì)算系統(tǒng)各主要元件（電力系統(tǒng)、提示：第一步計(jì)算系統(tǒng)各主要元件（電力系統(tǒng)、10kV架空線、架空線、 10kV電纜線和電纜線和10/0.4kV變壓器）電抗標(biāo)幺值（注意：變壓器）電抗標(biāo)幺值（注意：Sd=100MVA, Uc1=10.5kV, Uc2=0.4kV ） ；第二步繪制出短路計(jì)算等效

45、電路圖，標(biāo)出各主第二步繪制出短路計(jì)算等效電路圖，標(biāo)出各主要元件及短路計(jì)算點(diǎn)；第三步計(jì)算要元件及短路計(jì)算點(diǎn)；第三步計(jì)算k-1點(diǎn)三相短路電流（注意：點(diǎn)三相短路電流（注意：Id1=5.5kA）；）；第四步計(jì)算第四步計(jì)算k-2點(diǎn)三相短路電流（注意：點(diǎn)三相短路電流（注意：Id2=144.3kA） ；第五步計(jì)算；第五步計(jì)算k-1點(diǎn)和點(diǎn)和k-2點(diǎn)的兩相短路電流。點(diǎn)的兩相短路電流。 3-10 提示：第一步計(jì)算有關(guān)電路元件的（高壓系統(tǒng)、變壓器、母線和電提示：第一步計(jì)算有關(guān)電路元件的（高壓系統(tǒng)、變壓器、母線和電纜線）每相阻抗和相零阻抗（注意：查表要對(duì)應(yīng)相關(guān)條件，不能出錯(cuò)。纜線）每相阻抗和相零阻抗（注意：查表要對(duì)應(yīng)

46、相關(guān)條件，不能出錯(cuò)。本題變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)本題變壓器技術(shù)數(shù)據(jù) ： 本題母線單位阻抗：本題母線單位阻抗： 本題電纜線單位阻抗本題電纜線單位阻抗： ） ；000.031m/m,0.170m/m;0.078m/m,0.382m/mrxrxkk5.8kW,%=5PU000.351m/m,0.079m/m;1.580m/m,0.187m/mrxrx第二步繪制出短路計(jì)算等效電路圖，標(biāo)出各主要元件及短路計(jì)算點(diǎn)；第二步繪制出短路計(jì)算等效電路圖，標(biāo)出各主要元件及短路計(jì)算點(diǎn)；第三步計(jì)算第三步計(jì)算k-1點(diǎn)三相短路電流和單相短路電流；點(diǎn)三相短路電流和單相短路電流；第四步計(jì)算第四步計(jì)算k-2點(diǎn)三相短路電流和單相短路電流。點(diǎn)三相短路電流和單相短路電流。59續(xù)上頁續(xù)上頁RXshk(3)kI(3)shi(3)shI(1)kI 短路計(jì)短路計(jì)算點(diǎn)算點(diǎn)每相阻抗每相阻抗/m相零阻抗相零阻抗/m沖擊沖擊系數(shù)系數(shù)三相短路電流三相短路電流/kA單相短路