短路電流計(jì)算

1、關(guān)于短路電流計(jì)算第一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月 短路是指不同相之間，相對(duì)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(jì)算供配電系統(tǒng)在短路故障情況下的電流（簡(jiǎn)稱短路電流），短路電流計(jì)算的目的主要是供母線、電纜、設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)整定計(jì)算之用。第1節(jié) 概述第2節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路分析第3節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算第4節(jié) 兩相和單相短路電流計(jì)算第5節(jié) 短路電流的效應(yīng)第二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第1節(jié) 概述 運(yùn)行中的電力系統(tǒng)或工廠供配電系統(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(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞

2、。 造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備絕緣自然老化，絕緣受到機(jī)械損傷,設(shè)備本身的質(zhì)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(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)不良，及誤操作。 如運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程操作，如帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘。(3)動(dòng)、植物造成的短路，鳥獸跨接在裸露導(dǎo)體上。第三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路故障的種類:第四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路的危害1. 短路熱效應(yīng)：短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將絕緣損壞。2. 短路電動(dòng)力效應(yīng)：短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械損壞。3. 短路時(shí)，短路點(diǎn)附近母線電壓嚴(yán)重下降，使接在

3、母線上的其他回路電壓嚴(yán)重低于正常工作電壓，影響電氣設(shè)備的正常工作，甚至可能造成電機(jī)燒毀等事故。4. 短路造成停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便。第五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路的危害5. 短路點(diǎn)處可能產(chǎn)生電弧，電弧高溫對(duì)人身安全及環(huán)境安全帶來危害。如誤操作隔離開關(guān)產(chǎn)生的電弧常會(huì)使操作者嚴(yán)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(zāi)等。6. 嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步, 造成系統(tǒng)解列。7. 不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，對(duì)通信線路和電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，造成空間電磁污染。第六張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月四、防

4、止短路對(duì)策預(yù)防性試驗(yàn)正確安裝和維護(hù)防雷設(shè)備文明施工嚴(yán)格遵守操作規(guī)程五、短路電流計(jì)算的目的 1. 正確地選擇和校驗(yàn)各種電器設(shè)備2. 計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置3. 選擇限制短路電流的電器設(shè)備第七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月“無限大容量”電源指電力系統(tǒng)中某局部無論發(fā)生了什么擾動(dòng)，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(gè)理想的電壓源，內(nèi)阻抗等于零。實(shí)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(duì)系統(tǒng)中靠近短路點(diǎn)的局部系統(tǒng)影響很大，但對(duì)距短路點(diǎn)很遠(yuǎn)的系統(tǒng)，其擾動(dòng)相對(duì)較小。 從工程角度看，總能在系統(tǒng)中找到一點(diǎn)，當(dāng)供配

5、電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，該點(diǎn)的電壓變化小到可忽略不計(jì)，則這一點(diǎn)就可以看成是無限大容量電源的輸出點(diǎn)。第2節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路分析第八張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月無限大容量系統(tǒng)的概念:(1)理論上滿足以下條件:端電壓保持恒定，沒有內(nèi)部阻抗以及 容量無限大的系統(tǒng)。US=常數(shù); XS=0; SS= (2)實(shí)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(diǎn)離電源的電氣距離足夠遠(yuǎn),發(fā)生負(fù)荷變動(dòng)和短路 時(shí)，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(dāng)實(shí)際系統(tǒng)不滿足上述條件時(shí),稱為有限容量系統(tǒng),可以 按照

6、無限容量系統(tǒng)來近似計(jì)算,則選擇的設(shè)備線路可擴(kuò)展性好: 實(shí)際XS0而理論上XS=0; 則Zk實(shí)Zk理,當(dāng)Us不變時(shí),Ik實(shí) Ik理第九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月以最嚴(yán)重的短路情況: 三相短路分析 （a）系統(tǒng)圖（b）三相電路圖（c）單相等效電路圖第十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)在圖中K點(diǎn)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(diǎn)右側(cè)為無源電路，電流衰減到零；k點(diǎn)左側(cè)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(dá)到穩(wěn)定.該有源電路為短路回路。定量分析：短路電流應(yīng)滿足微分方程非齊次一階微分方程, 其解為 :其中 時(shí)間常

7、數(shù)LK/RK第十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月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，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, i第十二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月最嚴(yán)重情況時(shí)短路全電流的波形曲線圖產(chǎn)生最嚴(yán)重短路電流的條件：(1)短路瞬時(shí)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 第十三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路計(jì)算

8、的短路參數(shù)短路后第一個(gè)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(gè)周期（即0.01s）時(shí)的短路電流峰值，是整個(gè)短路過程中的最大瞬時(shí)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(gè)周期的短路電流的有效值。三相短路全電流有效值, 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(dāng)短路發(fā)生很久,一般57個(gè)周波以后，可認(rèn)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(jì)算電壓Uc=線路平均額定電壓Uav =1.05UN,

9、短路總阻抗第十四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路計(jì)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(shí)，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(gè)周期的短路電流有效值,得:其中:短路電流沖擊系數(shù) 時(shí)間常數(shù)LK/RKish主要用來校驗(yàn)電氣設(shè)備短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性。第十五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十六張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月三相短路全電流特征值短路容量Sk三相短路時(shí)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

10、短路容量的物理意義為無限大容量電源向短路點(diǎn)提供的視在功率。系統(tǒng)短路容量越大，說明系統(tǒng)越強(qiáng)。已知系統(tǒng)短路容量，即可計(jì)算出系統(tǒng)等值阻抗。無限大容量短路點(diǎn)IkRsLsVav第十七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第3節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算當(dāng)供配電系統(tǒng)中某處發(fā)生短路時(shí)，其中一部分阻抗被短接，網(wǎng)路阻抗發(fā)生變化，所以在進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)先對(duì)各電氣設(shè)備的參數(shù)（電阻或電抗）進(jìn)行計(jì)算。有名值法：電氣設(shè)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(biāo)幺值法：電氣設(shè)備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用相對(duì)值表示 (標(biāo)幺制)第十八張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月有名值法進(jìn)

11、行短路計(jì)算的步驟1. 繪制短路回路等效電路2. 計(jì)算短路回路中各元件的阻抗值3. 求等效阻抗，化簡(jiǎn)電路4. 計(jì)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(jì)算表 第十九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月采用歐姆法進(jìn)行短路計(jì)算(有名制)三相短路時(shí)，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(jì)算電壓=Uav) 不計(jì)電阻，則三相短路電流的周期分量有效值 三相短路容量 第二十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電抗 斷流容量 第二十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月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

12、分?jǐn)?shù)) 得到： 短路電壓Uk是以變壓器額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值，其有名值是通過變壓器的短路試驗(yàn)得出的：將變壓器一側(cè)短路，在另一側(cè)加上可調(diào)電壓源，將電源電壓從0逐步上調(diào)，當(dāng)線電流達(dá)到額定電流時(shí)調(diào)到的電壓即為短路電壓Uk 。第二十二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力線路的阻抗線路的電阻RWL線路的電抗XWLR0 和X0為導(dǎo)線電纜單位長(zhǎng)度的電阻電抗，可查有關(guān)手冊(cè)；l 為線路長(zhǎng)度。 X0要根據(jù)導(dǎo)線截面和線間幾何均距來查得。線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kV及以上610kV220/380V架空線路0.40.350.32電纜線路0.120.080.066電力線路單位長(zhǎng)度電抗平均值 X0 (/km)估算值第二

13、十三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力線路的阻抗這里要說明：設(shè)三相線路線間距離分別為a1、a2、a3，則線間幾何均距 。當(dāng)三相線路為等距水平排列，相鄰線距為 a （圖b），則 。當(dāng)三相線路為等邊三角形排列，每邊線距為 a（圖c），則 第二十四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月阻抗換算的公式 阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變 阻抗等效換算第二十五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算標(biāo)幺制，即相對(duì)單位制法，因其短路計(jì)算中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺值而命名，無單位,計(jì)算簡(jiǎn)單。任一物理量的標(biāo)幺值，為該物理量的實(shí)際值與所選定的標(biāo)準(zhǔn)值的比值，即 使用標(biāo)幺值的優(yōu)

14、點(diǎn)： 1）易于從量值上比較各種元件的特性參數(shù)。 2）便于從量值角度判斷電氣設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)好壞。 3）在多個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，能極大地方便短路電流計(jì)算。第二十六張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算按標(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Sd 和基準(zhǔn)電壓Ud。* 基準(zhǔn)容量選取是任意的,工程設(shè)計(jì)常取* 基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓， 即取* 四個(gè)基準(zhǔn)值中只有二個(gè)基準(zhǔn)值是獨(dú)立的，通常選定了 基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud之后， 基準(zhǔn)電流Id基準(zhǔn)電抗Xd第二十七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月額定標(biāo)幺制取額定值為基準(zhǔn)量不同基準(zhǔn)值條件下阻抗標(biāo)幺值的轉(zhuǎn)換：與

15、額定標(biāo)幺制的轉(zhuǎn)換第二十八張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算的步驟1.選擇基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓、計(jì)算短路點(diǎn)的基準(zhǔn)電流2.繪制短路回路的等效電路3.計(jì)算短路回路中各元件的電抗標(biāo)幺值4.求短路總電抗標(biāo)幺值，化簡(jiǎn)電路5.計(jì)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(jì)算表 第二十九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月各主要元件的阻抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)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(jì)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(cè)短路容量 Sk 或(2)供電線路電源端上的斷

16、路器的斷流容量Soc第三十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月各主要元件的阻抗標(biāo)幺值2）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值3）電抗器的電抗標(biāo)幺值變壓器銘牌給出的與阻抗值有關(guān)的參數(shù)一般為短路電壓Uk 或短路阻抗Zk% ，這兩個(gè)值都是以變壓器額定值為基值的標(biāo)幺值，經(jīng)過變換即可得到在所選定的基準(zhǔn)值下的阻抗。第三十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月各主要元件的阻抗標(biāo)幺值4）電力線路的阻抗標(biāo)幺值第三十二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月標(biāo)幺制短路阻抗計(jì)算按電路結(jié)構(gòu)計(jì)算短路總阻抗考慮短路總電阻值與短路總電抗值之間的大小關(guān)系電路結(jié)構(gòu)中的Y結(jié)構(gòu)關(guān)系如何計(jì)算短路值 (示例)若 時(shí)，可略去電阻， = 第三十

17、三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月 無限大容量系統(tǒng)三相短路計(jì)算 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，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(guān)物理量I、Ish、ish、I和Sk都與短路電流周期分量有關(guān)。 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(biāo)幺值計(jì)算。第三十四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月無限大容量系統(tǒng)三相短路計(jì)算無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 三相短路容量 第三十五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月舉例說明：例1 試求圖中供電系統(tǒng)總降變電所10kV母線上K1點(diǎn)和車間變電所380

18、V母線上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)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=1000MVA5km1km第三十六張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月解：1由上面短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖畫出短路電流計(jì)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(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud = Uav，三個(gè)電壓的基準(zhǔn)電壓分別為: 第三十七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月線路1WL 變壓器1T和2T 線路2WL 變壓器3T 系統(tǒng)S 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值: 第三十八張

19、，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值,短路回路總阻抗為 （2）計(jì)算K1點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流 （3）計(jì)算K1短路電流各值 3、計(jì)算K1點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流 *第三十九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月4計(jì)算K2點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流 （1）計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值，短路回路總阻抗標(biāo)幺值為 （2）計(jì)算K2點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流 第四十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）計(jì)算K2點(diǎn)三相短路時(shí)短路各量 5計(jì)算K2點(diǎn)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(jì)算方法。 第四十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月K2點(diǎn)短路時(shí)流經(jīng)變壓器

20、3T一次繞組的三相短路電流標(biāo)幺值與短路點(diǎn)K2的短路電流標(biāo)幺值相同，用變壓器3T一次繞組所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流便可求出流經(jīng)變壓器3T一次繞組的短路電流。（2）方法2 將K2點(diǎn)三相短路電流變換到變壓器3T的一次側(cè)，此時(shí)變壓器變比應(yīng)采用平均額定電壓 ，即基準(zhǔn)電壓變比。（1）方法1, 由短路計(jì)算等效電路圖中可看出: 第四十二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月標(biāo)幺值法計(jì)算示例2試計(jì)算圖示系統(tǒng)中k點(diǎn)的短路電流，以及該短路電流在各級(jí)電網(wǎng)中的分布。 解：選電壓基準(zhǔn)值為 ， ， ，容量基準(zhǔn)值為SB=100MVA，各元件阻抗標(biāo)幺值為：元件名稱變壓器T1架空線L變壓器T2電抗器R電纜CTotal電阻標(biāo)幺值0.5

21、70.57電抗標(biāo)幺值0.330.240.701.530.53.30第四十三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月示例2各電壓等級(jí)短路電流有名值分別為：35 1.67第四十四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十六張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月四、

22、大容量異步電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響 供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流。同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很快衰減，一般只考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響，如圖所示。第五十三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月異步電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊電流的影響當(dāng)線路上a點(diǎn)短路時(shí)，若a點(diǎn)距母線II很近，則母線II上的電壓會(huì)大幅下降。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓。電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子中的交流磁鏈都會(huì)發(fā)生突變，同時(shí)，由于機(jī)械慣性的作用，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也不可能突變，因而轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的

23、磁場(chǎng)會(huì)在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)并形成電流。此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流。同時(shí)，由于異步電動(dòng)機(jī)本身沒有勵(lì)磁電流，電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組中的電流很快會(huì)衰減到零。因此，只考慮異步電機(jī)對(duì)短路沖擊電流大小的影響。第五十四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月式中，KshM為電動(dòng)機(jī)的短路電流沖擊系數(shù)，低壓電動(dòng)機(jī)取1.0，高壓電機(jī)取1.41.6 ；INM為電動(dòng)機(jī)額定電流； 為電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)標(biāo)幺值； 為電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值;該兩參數(shù)可查下表。電動(dòng)機(jī)提供的沖擊短路電流可按下式計(jì)算 ：第五十五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月GB50054-1995 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范

24、 : 實(shí)際計(jì)算中，當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)額定電流之和超過系統(tǒng)短路電流的1%時(shí)，或低壓交流電動(dòng)機(jī)單機(jī)或總?cè)萘看笥?00kW; 在靠近電動(dòng)機(jī)引出端附近發(fā)生三相短路時(shí)，才考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響. 考慮電動(dòng)機(jī)的影響后，短路點(diǎn)的沖擊短路電流為 ish.= is + is.M 第五十六張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力系統(tǒng)除三相短路對(duì)稱，其他都是不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路的概率遠(yuǎn)大于對(duì)稱短路。供配電系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件支路性質(zhì)已知，但元件參數(shù)卻有不定因素：變壓器：是含有磁路的設(shè)備，參數(shù)都是基于三相對(duì)稱為前提設(shè)計(jì)的。當(dāng)三相電流不對(duì)稱時(shí)，磁路發(fā)生變化，變壓器參數(shù)（如變壓器短

25、路阻抗）也會(huì)發(fā)生變化，需通過測(cè)試獲得。且短路情況不同，參數(shù)也不同，測(cè)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(duì)稱時(shí)其他兩相對(duì)另一相的互感電動(dòng)勢(shì)等效于該相自感電動(dòng)勢(shì)。但三相不對(duì)稱時(shí)，等效關(guān)系不成立，互感和自感要分別計(jì)算，比較麻煩。第五十七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月不對(duì)稱短路，直接采用電路分析法（如回路法，節(jié)點(diǎn)法等）時(shí)，則有某些元件參數(shù)不定或計(jì)算困難問題。由此，工程中常用對(duì)稱分量法進(jìn)行計(jì)算不對(duì)稱短路。對(duì)稱分量法是建立在線性系統(tǒng)疊加原理基礎(chǔ)上的一套分析計(jì)算方法。a、b、c所示為三組對(duì)稱的三相電壓。第五十八張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)稱分量法 ， ， 為一組

26、大小相等，相位關(guān)系為 ， 的一組向量，稱為正序分量，其三相的相位關(guān)系與三相對(duì)稱運(yùn)行和對(duì)稱短路時(shí)的相位關(guān)系相同。 第五十九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)稱分量法 ， ， 為一組大小相等，相位關(guān)系為 ， 的一組向量，稱為負(fù)序分量，其三相的相位關(guān)系與三相對(duì)稱運(yùn)行和對(duì)稱短路時(shí)的相位關(guān)系相反。 第六十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)稱分量法 ， ， 為一組大小相等，相位相同的一組向量，稱為零序分量。 第六十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)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(duì)稱的三相電壓。第六十二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)稱

27、分量法可以證明，任何一組不對(duì)稱的三相電壓都可以分解成三組對(duì)稱的三相電壓。即： 其中： ， 求出U相的三個(gè)電壓分量后，即可求出V相和W相的電壓分量。第六十三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)稱分量法將不對(duì)稱的三相電氣量分解成正、負(fù)、零序三組對(duì)稱的電氣量，并用疊加原理求解電路的方法，叫做對(duì)稱分量法。電力系統(tǒng)中各元件在正、負(fù)、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(jī)的正、負(fù)、零序阻抗一般都是不相同的，而變壓器和線路的正、負(fù)序阻抗均相同，只是零序阻抗有所區(qū)別。對(duì)于有中性線引出的系統(tǒng)，線路零序阻抗必須計(jì)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

28、電路計(jì)算時(shí)中性線阻抗應(yīng)以三倍數(shù)值代入。但正、負(fù)序時(shí)，因中性線上無電流通過，不計(jì)入中性線阻抗。第六十四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月兩相和單相短路電流計(jì)算 一、兩相短路電流的計(jì)算無限大容量系統(tǒng)兩相短路示意圖 第六十五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月1.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(shí)，其短路電流為 ：式中，Uav為短路點(diǎn)的平均額定電壓=Uc，Zk為短路回路一相總阻抗。如只計(jì)電抗 2. 兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系 兩相短路電流計(jì)算公式與三相短路電流計(jì)算公式相比，可得兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系，并同樣適用于沖擊短路電流，即第六十六張，PPT共九十

29、頁，創(chuàng)作于2022年6月因此：無限大容量系統(tǒng)短路時(shí)，兩相短路電流較三相短路電流小。二、單相短路電流的計(jì)算 在工程計(jì)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(shí)，單相短路電流可用下式進(jìn)行計(jì)算： 由 和得：第六十七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月式中，av為短路點(diǎn)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(jì)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(yuǎn)離發(fā)電機(jī)處短路時(shí)，單相短路電流較三相短路電流小。第六十八張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)論: 在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的無限大容

30、量系統(tǒng)中短路時(shí)，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(jìn)行電氣設(shè)備選擇的校驗(yàn)，兩相短路電流主要用于相間短路保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，單相短路電流則主要用于單相短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。第六十九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第5節(jié) 變壓器穿越電流供配電系統(tǒng)中，變壓器二次側(cè)短路時(shí)，短路電流實(shí)際上是從電源通過變壓器一次側(cè)后才流到短路點(diǎn)的。對(duì)于三相對(duì)稱短路來說，一次側(cè)短路電流與二次側(cè)短路電流只是相差一個(gè)變比的倍數(shù)，但對(duì)于不對(duì)稱短路來說，短路電流在一次側(cè)的分布很可能與二次側(cè)不相同，這與短路類型和變壓器聯(lián)結(jié)組別等有關(guān)。將變壓器遠(yuǎn)離電源一側(cè)短路時(shí)，靠近電源一側(cè)流過的短路電流稱為短

31、路穿越電流。第七十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月變壓器穿越電流 示例Y,yn0變壓器二次側(cè)兩相短路 K為電流變比第七十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月 變壓器穿越電流Y, yn0變壓器二次側(cè) 單相短路kkk第七十二張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月變壓器穿越電流D,yn11變壓器二次側(cè)兩相短路 D,yn11變壓器二次側(cè)單相短路第七十三張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月第6節(jié)短路的效應(yīng)及危害電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障后，由于負(fù)載阻抗被短接，電源到短路點(diǎn)的短路阻抗很小，使電源至短路點(diǎn)的短路電流比正常時(shí)的工作電流大幾十倍甚至幾百倍。在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安培至

32、幾十萬安培。 強(qiáng)大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)將使電氣設(shè)備受到破壞，短路點(diǎn)的電弧將燒毀電氣設(shè)備，短路點(diǎn)附近的電壓會(huì)顯著降低，嚴(yán)重情況將使供電受到影響或被迫中斷。不對(duì)稱短路所造成的零序電流，還會(huì)在鄰近的通信線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)干擾通信，亦可能危及人身和設(shè)備的安全。 第七十四張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路電流的電動(dòng)力效應(yīng) 導(dǎo)體通過電流時(shí)相互間電磁作用產(chǎn)生的力，稱為電動(dòng)力。 交變電流通過導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，位于磁場(chǎng)中的其他載流導(dǎo)體受到該磁場(chǎng)的作用，便會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力。這個(gè)電動(dòng)力的大小與載流導(dǎo)體之間的間距和電流的大小有關(guān)。 在供配電系統(tǒng)中，任何運(yùn)行的設(shè)備或線路的載流導(dǎo)體之間都

33、會(huì)有電動(dòng)力存在。正常工作時(shí)電流不大，電動(dòng)力很小。短路時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力非常大，往往造成設(shè)備或線路的機(jī)械損傷，使得系統(tǒng)不能運(yùn)行。 若導(dǎo)體或設(shè)備在短路電流的電動(dòng)力作用下不被損壞，則認(rèn)為該導(dǎo)體或設(shè)備是動(dòng)穩(wěn)定的，否則，就是不滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。第七十五張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月1.兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力 兩導(dǎo)體間由電磁作用產(chǎn)生的電動(dòng)力的方向由左手定則決定，大小相等，由下式?jīng)Q定: 式中，l為導(dǎo)體的兩相鄰支持點(diǎn)間的距離（cm）；a為兩導(dǎo)體軸線間距離（cm）；Kf為形狀系數(shù)，圓形、管形導(dǎo)體Kf=1，矩形導(dǎo)體根據(jù) 和 查 矩形導(dǎo)體形狀系數(shù)曲線同性相吸異性相斥第七十六張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年

34、6月2.三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力 以水平敷設(shè)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(gè)邊相電流與其它兩相的電流方向相反（最嚴(yán)重情況） 以三相短路，流過短路沖擊電流時(shí)最嚴(yán)重。三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為： 第七十七張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月兩相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為： 由于兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關(guān)系為 ：因此，兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力也具有下列關(guān)系: 由此可見，三相短路時(shí)導(dǎo)體受到的電動(dòng)力比兩相短路時(shí)導(dǎo)體受到的電動(dòng)力大。 第七十八張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)一般電器：要求電器的極限通過電流（

35、動(dòng)穩(wěn)定電流）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(yàn)電氣設(shè)備或?qū)w的動(dòng)穩(wěn)定性時(shí),應(yīng)采用三相短路沖擊電流或者沖擊電流有效值.第七十九張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路電流的熱效應(yīng) 由于導(dǎo)體發(fā)熱與電流平方成正比，使得短路時(shí)導(dǎo)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(huì)造成電氣設(shè)備溫度驟升，設(shè)備因過熱而損壞的可能性也大增。 研究短路電流的熱效應(yīng)，就是研究在短路持續(xù)期間導(dǎo)體能夠達(dá)到的最高溫度，若這個(gè)最高溫度小于電氣設(shè)備的最高允許溫度，則認(rèn)為設(shè)備是熱穩(wěn)定的，否則就是不滿足熱穩(wěn)定要求的。第八十張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月導(dǎo)體的發(fā)熱過程 1. 未通電時(shí)當(dāng)導(dǎo)體

36、中沒有電流通過時(shí)，根據(jù)熱平衡原理，導(dǎo)體的溫度應(yīng)當(dāng)?shù)扔谄渲車h(huán)境溫度。 2. 正常工作時(shí)電氣設(shè)備在正常工作時(shí)，由于導(dǎo)體中有電流通過，電流會(huì)在導(dǎo)體電阻中產(chǎn)生損耗，將部分電能轉(zhuǎn)化成熱能。這些熱量一部分使導(dǎo)體溫度升高，另一部分會(huì)散失在周圍環(huán)境中，散失速率的快慢與導(dǎo)體跟周圍環(huán)境的溫差正相關(guān)。 短路電流的熱效應(yīng)第八十一張，PPT共九十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路電流的熱效應(yīng)3. 短路發(fā)生后從短路發(fā)生時(shí)刻開始，短路電流致使導(dǎo)體發(fā)熱量急劇增大，導(dǎo)體溫度也因而急劇上升，直到過電流保護(hù)動(dòng)作切斷短路電流，這時(shí)導(dǎo)體溫度達(dá)到短路后的最高值。 由于短路后線路的保護(hù)裝置很快動(dòng)作，切除短路故障，所以短路電流通過導(dǎo)體的時(shí)間不長(zhǎng)，通常不超過23s。因此在短路過程中，可不考慮導(dǎo)體向周圍介質(zhì)的散熱，近似地認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)間內(nèi)