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)。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。 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、大

3、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 短路的危害：短路的危害： 短路電流產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會(huì)短路電流產(chǎn)生的熱量，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)備的正短路會(huì)使

4、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 b)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 二、無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的過程分析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kmkmsinsinCIIkkmsindiR iLUtdtk

5、kmksin()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)，即則得短路電流則得短路電流式中，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。kkmkkmkmsin(

6、)(sinsin )tiItIIekpnpiii正 常 運(yùn) 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sO暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)uii, uinp(0)i正 常 運(yùn) 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sip(0)i0O暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)ikuishi,uuipin piti正 常 運(yùn) 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sO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： )sin(2)sin()(kkkmtItIi)sin(2)sin(kkkkmptItIi npkmtiIek.tpnpiii22k(t)p(t)np(t)IIi短

7、路次暫態(tài)電流短路次暫態(tài)電流2tI e tmKKmnpeIIi)sinsin( 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. 1正 常 運(yùn) 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sO暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)uii, uinp(0)i正 常 運(yùn) 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sip(0)i0O暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)ikuishi,uuipin piti正 常 運(yùn) 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sO暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)t ( t )u2Iki

8、pinpiushi 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：cN1.05UU(3)cck223 |3UUIZRX(3)ck3UIX：)3()3(3kckIUS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

9、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 TcNTNkRUSRIP223332NcKTSUPR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SUXcS2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 （

10、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。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

11、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。即即得得同理同理2ccUURR 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。44. 02505 .102211AMVkVSUXckmX/35. 00解：解：1 1、求、求k-1k-1點(diǎn)的三相短路電流和

12、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）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. 02kmkmX3 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

13、量的有效值kAkVXUIkck77. 219. 235 .103)1(1)3(12）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(132212021054. 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

14、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： 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 . 0AMVkVSUXc3 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%AkVkVSUUXXNck33344321)2(1018. 721081054. 2104 . 6/ XXXXXk（2 2）

15、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 .

16、162 .234 . 033)3(22)3(2)3(I )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(kS32.232.232.232.232.232.259.259.235.135.116.116.12.772.772.772.772.772.7750.3850.384.184.187.067.06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

17、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 *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 d

18、dd3UXI*SSdXXX式中，式中，S為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的斷流容量。為電力系統(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 多級(jí)電壓的供電系統(tǒng)示意圖 23422321221cccccccSUUUUUUSUXSSUSUUUUUUSUXXXdcdcccccccdSS2423422321221UC1UC2UC3UC4 2 2）電力線路的電抗標(biāo)幺值）電力線路的電抗標(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。為線路單位長度的電抗，可查手冊。*WLWLdXXX 3 3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值）電力變壓器的電

19、抗標(biāo)幺值*TTdXXX02cdx LUSd02cSx LU2ckN.T2cd%100UUSUSdkN T%100SUS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 1WL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。23422321201ddddddWLUUUUUUlxX2102423422321

20、2011dddddddddddWLWLUSlxUSUUUUUUlxZXX2101ddWLUSlxX3 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其他短路電流：其他短路電流： (3)(3)(3)kkIII(3)(3)(3)(3)shsh2.551.51iIII三相短路容量：三相短路容量： (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*1

21、Xd*IX(3)(3)(3)(3)shsh1.841.09iIII 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

22、10.5kV2.2.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 2 2）電力線路的電抗標(biāo)幺值）電力線路的電抗標(biāo)幺值*d202c1SXx LU 3 3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值*dk34N T%100SUXXS100MVA0.4250MVA2100MVA0.35(/km) 5km1.59(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA0.41.595553. 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

23、1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值*(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=50.3MVA4 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

24、短路電流和短路容量 兩臺(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

25、.27MVA 補(bǔ)例補(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

26、）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 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。 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電力線路的電抗標(biāo)幺值電力線路的電抗標(biāo)幺值 3 3）35kV電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電力變壓器的電抗標(biāo)幺值d2100MVA=144.34kA30.4kVI100MVA0.25400MVA 4 4）10kV電纜的電抗標(biāo)幺

27、值電纜的電抗標(biāo)幺值 5 5）10kV電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電力變壓器的電抗標(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/2.6161.9kA*(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

28、Ik，I。(3)(3)k18.77kAII2.616+0.073+5=7.689144.3kA/2.78918.77kA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)kkk30.8662III 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

29、的作用力F( (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)(3)maxalFF(3)maxshii272)3()3(/103ANaliFsh)3(maxshIImaxi或或和和maxI 當(dāng)發(fā)生三相短路故

30、障時(shí)，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

31、附錄表8(p354)8(p354)。 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(/103ANaliFsh3 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，單

32、位為為母線材料的最大允許應(yīng)力，單位為PaPa，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(shiM 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 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)附近所接交流電動(dòng)機(jī)的額定電

33、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。 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)在外電路短路后很快受到

34、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(/103ANaliFsh （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，可近似地認(rèn)為工程

35、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（見附錄表溫度（見附錄表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)2imak0.05()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)生的熱量為短路

36、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 . 0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為正常負(fù)荷時(shí)導(dǎo)體的

37、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 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：）一般電器熱穩(wěn)定校驗(yàn)條

38、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 7 例例3-4,3-4,某變電所某變電所380V380V側(cè)鋁母線為側(cè)鋁母線為LMY-100LM

39、Y-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)線曲線，得的鋁導(dǎo)線曲線，得

40、而而由式由式3-573-57得得424234242/1059.075.010100107 .33)/(105 .0mmsAsmmAmmsAtAIKKimaLk223)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kkC0max200，該母線滿足

41、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。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)行短路計(jì)算的目的是正確選擇供電系統(tǒng)中危害最大的故障是短路，進(jìn)行短路計(jì)算的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; ;然后分析了無限大容量電源供電系統(tǒng)然后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)短路電流接著講述了高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方

42、法和低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法；最后介紹了短路電流的效應(yīng)。的計(jì)算方法；最后介紹了短路電流的效應(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：了解短路的原因、后果及形式；理解無限大容量電源教學(xué)基本要求：了解短路的原因、后果及形式；理解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)；掌握高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法供電系統(tǒng)短路過程和短路電流的效應(yīng)；掌握高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法和低壓電網(wǎng)短路電流

43、的計(jì)算方法；和低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算方法； 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)變壓器）時(shí)，可避免阻抗折算并簡化計(jì)算公式。

44、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 。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)算等效電路圖，標(biāo)出各主第二步繪制出短路計(jì)算等效電

45、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)相關(guān)條件，不能出錯(cuò)。本題變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)本題

46、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。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單相短路單相短路電流電流/kAk-1點(diǎn)點(diǎn)2.62214.7552.75715.07