1、第三章第三章 短路電流計算短路電流計算第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)短路過程分析無限大容量電源供電系統(tǒng)短路過程分析 （重點重點） 第三節(jié)第三節(jié) 高壓電網(wǎng)短路電流計算高壓電網(wǎng)短路電流計算 （重點重點）第四節(jié)第四節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流的計算低壓電網(wǎng)短路電流的計算 （重點重點/ /難點難點）第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng) （重點重點）第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 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、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。地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。 主要原

2、因主要原因：電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞， 其次是人員誤操作、鳥獸危害等。其次是人員誤操作、鳥獸危害等。 短路后果：短路后果： 短路電流短路電流產(chǎn)生的產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會使絕緣損壞；溫度急劇上升，會使絕緣損壞； 短路電流短路電流產(chǎn)生的電動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞；產(chǎn)生的電動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞； 短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行；短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行； 嚴(yán)重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；嚴(yán)重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 短路還會造成停電；短路還會造成停電； 不對稱短路的短路電流會對通信和電子

3、設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。不對稱短路的短路電流會對通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。二、短路的類型二、短路的類型三相短路三相短路負 荷a)電 源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CIb)電 源0CBA負 荷(2)k兩相短路兩相短路(2)k.AI(2)k.BI(2)k.AI(2)k.BI續(xù)上頁續(xù)上頁正確選擇和校驗電器、電線電纜及其保護裝置。正確選擇和校驗電器、電線電纜及其保護裝置。三、計算短路電流的目的負荷0c)Ck(1)電源BA單相單相( (接地接地) )短路短路(1)kI負荷0d)NCk(1)電源BA單相短路單相短路(1)kIe)C0電

4、源ABk負荷(1,1)兩相接地短路兩相接地短路(1,1)kIf)CA0電源B負荷(1,1)k k兩相接地短路兩相接地短路(1,1)kI第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)無限大容量電源供電系統(tǒng) 的短路過程分析的短路過程分析一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念 無限大容量電源無限大容量電源指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對無指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對無限大的電力系統(tǒng)，電源母線上的輸出電壓不變。限大的電力系統(tǒng)，電源母線上的輸出電壓不變。 二、短路過程的簡單分析二、短路過程的簡單分析Q電源a)k(3)GRXLRLXub)GRLki續(xù)上頁續(xù)上頁等效電路的電壓方程為等效電路的

5、電壓方程為 解之得解之得, ,短路電流為短路電流為msin()iIt則則得短路電流得短路電流 當(dāng)當(dāng)t0時，由于短路電路存在著電感，因此電流不會突變，時，由于短路電路存在著電感，因此電流不會突變，即即ik0=i0，可求得積分常數(shù)，即可求得積分常數(shù)，即式中，式中，ip為短路電流周期分量為短路電流周期分量; ; inp為短路電流非周期分量。為短路電流非周期分量。短路前負荷電流為短路前負荷電流為kmkmsinsinCIIkkmsindiR iLUtdtkkmksin()tiItCekkmkkmkmsin()(sinsin )tiItIIekpnpiii續(xù)上頁續(xù)上頁 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、

6、電流曲線如下圖：無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線如下圖：正 常 運 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sO暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)uii, uinp(0)i正 常 運 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sip(0)i0O暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)ikuishi,uuipin piti正 常 運 行 狀 態(tài)0 . 0 1 sO暫 態(tài)穩(wěn) 態(tài)t ( t )u2Ikipinpiushi三、有關(guān)短路的物理量三、有關(guān)短路的物理量 短路電流周期分量短路電流周期分量：短路電流非周期分量短路電流非周期分量： 短路全電流短路全電流： 短路沖擊電流短路沖擊電流： 短路穩(wěn)態(tài)電流短路穩(wěn)態(tài)電流： pkmksin()iItnpkmtiIek.tpnpi

7、ii22k(t)p(t)np(t)IIishp(0.01)np(0.01)iiishsh2ikI短路沖擊電流有效值短路沖擊電流有效值： 22shp(0.01)np(0.01)III2shsh1 2(1)IkIpIIIp(0)km2iII 短路次暫態(tài)電流短路次暫態(tài)電流短路沖擊短路沖擊系數(shù)系數(shù)ksh可查曲線或計算可查曲線或計算 0.012 (1)Ie0.0122( 2)II e2tI e第三節(jié)第三節(jié) 高壓電網(wǎng)短路電流計算高壓電網(wǎng)短路電流計算一、一、標(biāo)幺值法標(biāo)幺值法 在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分量的幅值流的周期分量的幅值和

8、和有效值是不變的。有效值是不變的。 (3)cck223 |3UUIZRX(3)ck3UIX在高壓電路的短路計算中，通常只計電抗，不計電阻。故在高壓電路的短路計算中，通常只計電抗，不計電阻。故cN1.05UU*dAAA 按標(biāo)幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準(zhǔn)容量按標(biāo)幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準(zhǔn)容量Sd和和基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓Ud。標(biāo)幺值標(biāo)幺值續(xù)上頁續(xù)上頁基準(zhǔn)容量取基準(zhǔn)容量取基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流 二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(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 基準(zhǔn)電壓取元件所在處的短路計算電壓為基準(zhǔn)電壓，即基準(zhǔn)電壓取元件所在處的短路計算電壓為基準(zhǔn)

9、電壓，即dcN1.05UUUd100MVAS ddd3SIU基準(zhǔn)電抗基準(zhǔn)電抗 ddd3UXI*SSdXXX式中，式中，Sk為為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量。 22cckdUUSSdkSS2cdUSdc3SU續(xù)上頁續(xù)上頁 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。為線路單位長度的電抗，可查手冊。*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NTkN.T3%() 100I XUU2ckTN T%100UUXS因為因為 所以所以 *TTdXX

10、X標(biāo)幺值標(biāo)幺值 02cdx LUSd02cSx LUN TT2c() 100SXU2ckN.T2cd%100UUSUSdkN T%100SUS三、三相短路電流的計算三、三相短路電流的計算三相短路三相短路電流電流周期分量有效值的標(biāo)么值周期分量有效值的標(biāo)么值: : (3)(3)*kkkIII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（對高壓系統(tǒng)）（對高壓系統(tǒng)）（對低壓系統(tǒng)）

11、（對低壓系統(tǒng)）c d*3U IXd*SXcdc33USXU2cdUS X*1Xd*IX(3)(3)(3)(3)shsh1.841.09iIII 例例3-1 某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容量為量為Sk=250MVA，試求工廠變電所試求工廠變電所10kV母線上母線上k-1點短路和兩點短路和兩臺變壓器并聯(lián)運行、分列運行兩種情況下低壓臺變壓器并聯(lián)運行、分列運行兩種情況下低壓380V母線上母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。點短路的三相短路電流和短路容量。架 空 線 5 k mG1 0 k VQ電 源kS 9 - 1 0 0 01 0

12、 k V0 .3 8 k VS 9 - 1 0 0 0k - 2k - 1S例例3-13-1dc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c13SIUd2100MVA144.34kA30.4kVI解：1.1.確定基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值 100MVA5.50kA3 10.5kV續(xù)上頁續(xù)上頁2.2.計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值計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*d1kSXS 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%100SU

13、XXS124k - 13k - 2X1X2X3X4*100MVA0.4250MVA2100MVA0.35(/km) 5km1.59(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA續(xù)上頁續(xù)上頁3. 求求k-1點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）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值*(k 1)12XXX2）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)*k 1d1(k 1)/IIX3）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 2.76kA7.04k

14、A1.51 2.76kA4.17kAIIIiI 4）三相短路容量）三相短路容量 (3)k 1d(k 1)/SSX0.4 1.591.995.50kA/1.992.76kA=100MVA/1.99 = 50.3MVA續(xù)上頁續(xù)上頁4求求k-2點的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流和短路容量點的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流和短路容量 兩臺變壓器并聯(lián)運行情況下：兩臺變壓器并聯(lián)運行情況下： 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (k 2)1234/XXXXX2) 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) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3)k-2d(k-2

15、)/SSX4） 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/4.4922.27MVA續(xù)上頁續(xù)上頁兩臺變壓器分列運行情況下：兩臺變壓器分列運行情況下： 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (k-2)123XXXX2) 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) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3)2(2)/kdkSSX4） 三相短路容

16、量三相短路容量 (3)(3)(3)k-2k-2k-2(3)sh(3)sh20.65kA2.26 20.65kA46.67kA1.31 20.65kA27.05kAIIIiI0.4 1.5956.99144.34kA20.65kA6.99100MVA/6.9914.31MVA 補 例補 例 某 用 戶某 用 戶 3 5 / 1 0 k V 總 降 壓 變 電 所 裝 有 一 臺總 降 壓 變 電 所 裝 有 一 臺 S 9 -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架空線架空線路供電，路供電，x0=0.4/km。從總降壓變電所出一路從總降壓變

17、電所出一路10kV電纜線路（電纜線路（x0=0.08/km）向向1km遠處的遠處的S9-1000/10/0.4kV車間變壓器，車間變壓器，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，試試（1）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值； （2）計算總降壓變電所）計算總降壓變電所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）計算車間變電所）計算車間變電所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。 補例補例S 9 - 3 1 5 0k3 5 k V電 源

18、架 空 線 5 k mG0 .3 8 k V電 纜 線 1 k m1 0 k VS 9 - 1 0 0 0k - 2k - 1S續(xù)上頁續(xù)上頁解：（解：（1 1）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計算供電系統(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*d1kSXS 2）35kV電力線路的電力線路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*d202cSXx LU 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*dk3N T%100SUXSdc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c1100MVA5.50kA33 10.5kVSIUd2100MV

19、A=144.34kA30.4kVI100MVA0.25400MVA2100MVA0.4(/km) 5km0.146(37kV)3710010 kVA2.221003150kVA續(xù)上頁續(xù)上頁 4）10kV電力線路的電力線路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值*d402cSXx LU 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*dk5N T%100SUXSK-1K-2X1X2X3X4X5*（2）計算）計算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 1.9kA4.87kA1.9kAiII2

20、100MVA0.08(/km) 1km0.073(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA0.250.1462.222.6165.50kA/2.6161.9kA續(xù)上頁續(xù)上頁K-1K-2X1X2X3X4X5*(k-2)(k-1)45XXXX(3)*k-2d2(k-2)/IIX（3）計算）計算k-2處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，I。(3)(3)k18.77kAII2.616+0.073+5=7.689144.3kA/2.78918.77kA四、兩相短路電流的估算 (2)ck2UIX 在遠離發(fā)電機的無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時，其兩在遠離發(fā)電機的無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短

21、路時，其兩相短路電流可由下式求得相短路電流可由下式求得: : 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第四節(jié)第四節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流的計算低壓電網(wǎng)短路電流的計算一、低壓電網(wǎng)短路計算的特點 1.1.配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；2.2.電阻值較大，電抗值較小；電阻值較大，電抗值較小；3.3.低壓系統(tǒng)元件電阻多以毫歐計，用有名值法比較方便。低壓系統(tǒng)元件電阻多以毫歐計，用有名值法比較方便。4.4.因低壓系統(tǒng)的非周期分量

22、衰減快，因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，ksh值在值在11.3范圍范圍。5.5.在計算單相短路電流時，假設(shè)計算溫度升高，電阻值增大在計算單相短路電流時，假設(shè)計算溫度升高，電阻值增大。 二、三相短路電流的計算二、三相短路電流的計算 (3)ck223 ()UIRXc400VU 電源至短路點的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低電源至短路點的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可壓母線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可忽略不計。忽略不計。 續(xù)上頁續(xù)上頁1 1高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗23cSk10UZS3 3母線及電纜的阻

23、抗，其單位長度值可查母線及電纜的阻抗，其單位長度值可查手冊手冊。 SS0.995XZSS0.1RX2 2變壓器的阻抗變壓器的阻抗2kcT2N.TPURS2kcTN.T%100UUZS22TTTXZR應(yīng)計及的電阻、電抗（單位均為應(yīng)計及的電阻、電抗（單位均為 ）有）有 m歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計算：歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計算： c400VU 歸算到低壓側(cè)的歸算到低壓側(cè)的變壓器變壓器阻抗可按下式計算：阻抗可按下式計算： c400VU (2)(3)(3)kkk30.8662III兩相短路電流兩相短路電流 三、單相短路電流的計算 根據(jù)對稱分量法，根據(jù)對稱分量法，單相短路電流為單相

24、短路電流為(1)k120/3UIZZZ(1)k220.S0 T0 W0.S0 T0 W220V()()IRRRXXX 工程計算公式為工程計算公式為正序阻抗正序阻抗負序阻抗負序阻抗零序阻抗零序阻抗 低壓側(cè)低壓側(cè)單相短路電流的大小與變壓器單相短路時的相零阻抗單相短路電流的大小與變壓器單相短路時的相零阻抗密切相關(guān)。密切相關(guān)。高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電纜高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電纜的相零電阻的相零電阻高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電高壓系統(tǒng)、變壓器、母線及電纜的相零電抗纜的相零電抗負荷負荷d)(1)kIABCNO電源電源(1)k 例例3 3-2 -2 某用戶某用戶10/0.38kV變電所的變壓器為變電所的變

25、壓器為SCB10-1000/10型，型，Dyn11聯(lián)結(jié)，已知變壓器高壓側(cè)短路容量為聯(lián)結(jié)，已知變壓器高壓側(cè)短路容量為150MVA，其其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計算電路如圖所示。求短路點低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計算電路如圖所示。求短路點k-1處的三相處的三相和單相短路電流。和單相短路電流。例例3 32 2 解：解：1、計算有關(guān)電路、計算有關(guān)電路元件的阻抗元件的阻抗 0 .3 8 k VY JV -3 9 5 + 2 5 0k -2T M Y -3 (1 0 0 1 0 )+ 8 0 8k -1S C B 1 0 -1 0 0 0 /1 01 0 k VkS 母 線W B L = 6 m電 纜 線W L L = 5

26、 0 m 1)高壓系統(tǒng)阻抗（歸算高壓系統(tǒng)阻抗（歸算到到400V側(cè)）側(cè)） 23cSk2310(400V)101.07m150MVAUZSSS0.9950.995 1.07m1.065mXZ SS0.10.106mRX續(xù)上頁續(xù)上頁0 SS20.71m3XX 相零阻抗相零阻抗( (Dyn11聯(lián)接聯(lián)接) ) 0 SS20.071m3RR 2 2）變壓器的阻抗（）變壓器的阻抗（歸算到低壓側(cè)歸算到低壓側(cè)）2kcTN.T%100UUZS2kcT2N.TPURS22TTTXZR 因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故高壓側(cè)系統(tǒng)的高壓側(cè)系統(tǒng)的相零阻相零阻抗按每相抗按每相阻阻抗值的抗值的2/

27、3計算計算，即，即 0 TT1.134mRR 0 TT9.533mXX 227.09kW(400V)1.134m(1000kVA)26 (400V)9.6m100 1000kVA229.61.134 m9.533m 續(xù)上頁續(xù)上頁WB0.181mm 6m1.086mXxL2 2. .三相短路回路總阻抗三相短路回路總阻抗及及三相短路電流三相短路電流 WB0.025mm 6m0.15mRrL相零阻抗為相零阻抗為 0 WB00.380mm 6m2.280mXxL 0 WB00.056m/m 6m0.336mRrL STWB(0.106 1.1340.15)m1.39mRRRR 3) 3) 母線的阻抗母

28、線的阻抗 (3)ck223 ()UIRXSTWB(1.0659.533 1.086)m11.684mXXXX 22400V19.63kA3 (1.3911.684 )m續(xù)上頁續(xù)上頁00 S0 T0 WB(0.71+9.533+2.280)m =12.523mXXXX 00 S0 T0 WB(0.071+1.134+0.336)m =1.541mRRRR 3. 3.單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流 (1)k2200UIRX單相短路電流為單相短路電流為 單相短路回路總相零電抗為單相短路回路總相零電抗為單相短路回路總相零電阻為單相短路回路總相零電阻為22220

29、V17.43kA1.54112.523 m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、短路電流的電動力效應(yīng)一、短路電流的電動力效應(yīng) 強大的短路電流通過電器和導(dǎo)體，將產(chǎn)生強大的短路電流通過電器和導(dǎo)體，將產(chǎn)生: : 電動力效應(yīng)，可能使電器和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形電動力效應(yīng)，可能使電器和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形; ; 熱效應(yīng)，可能使其絕緣強度降低，加速絕緣老化甚至損壞。熱效應(yīng)，可能使其絕緣強度降低，加速絕緣老化甚至損壞。 為了正確選擇電器和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，為了正確選擇電器和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，必須校驗其必須校驗其動穩(wěn)定動穩(wěn)定和和熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定。 對于兩根平行導(dǎo)體

30、，通過電流分別為對于兩根平行導(dǎo)體，通過電流分別為i1和和i2，其相互間的其相互間的作用力作用力F( (單位單位 N）可用下面公式來計算：可用下面公式來計算： 72f 1 2210N AlFk i ia （一）短路時的最大電動力（一）短路時的最大電動力 當(dāng)發(fā)生三相短路故障時，短路電流沖擊值通過中間相導(dǎo)體當(dāng)發(fā)生三相短路故障時，短路電流沖擊值通過中間相導(dǎo)體所產(chǎn)生的最大電動力為：所產(chǎn)生的最大電動力為：(3)272maxf sh310N AlFk ia續(xù)上頁續(xù)上頁 載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時滿足電動力穩(wěn)定的載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時滿足電動力穩(wěn)定的原始條件是原始條件是(3)maxalFF （

31、二）短路動穩(wěn)定的校驗條件（二）短路動穩(wěn)定的校驗條件 電器應(yīng)能承受短路電流電動力效應(yīng)的作用，不致產(chǎn)生永久電器應(yīng)能承受短路電流電動力效應(yīng)的作用，不致產(chǎn)生永久變形或遭到機械損傷，即具有足夠的動穩(wěn)定性。變形或遭到機械損傷，即具有足夠的動穩(wěn)定性。 工程上，電器的動穩(wěn)定通常用電器的極限通過電流（即工程上，電器的動穩(wěn)定通常用電器的極限通過電流（即額定峰值耐受電流）來表示。滿足動穩(wěn)定的等效條件是：額定峰值耐受電流）來表示。滿足動穩(wěn)定的等效條件是：(3)maxshii二、二、短路點附近交流電動機的反饋沖擊電流影響短路點附近交流電動機的反饋沖擊電流影響 當(dāng)短路點附近所接交流電動機的額定電流之和超過短路電當(dāng)短路點附

32、近所接交流電動機的額定電流之和超過短路電流的流的1%時，按時，按規(guī)定，應(yīng)計入電動機反饋電流的影響。規(guī)定，應(yīng)計入電動機反饋電流的影響。 s h . MQ電源s hkMGii 當(dāng)交流電動機進線端發(fā)生三相短路時，它反饋的最大短路當(dāng)交流電動機進線端發(fā)生三相短路時，它反饋的最大短路電流瞬時值（即電動機反饋沖擊電流）可按下式計算：電流瞬時值（即電動機反饋沖擊電流）可按下式計算： Msh.MSh.MN.MM2()EikIX 由于交流電動機在外電路短路后很快受到制動，因此它產(chǎn)由于交流電動機在外電路短路后很快受到制動，因此它產(chǎn)生的反饋電流衰減很快。生的反饋電流衰減很快。sh.shsh.Miii此時短路點的短路沖

33、擊電流為此時短路點的短路沖擊電流為三、短路電流的熱效應(yīng)（一）短路時導(dǎo)體的發(fā)熱（一）短路時導(dǎo)體的發(fā)熱 在線路發(fā)生短路時，在線路發(fā)生短路時，強大的短路電流將產(chǎn)生強大的短路電流將產(chǎn)生很大的熱量。很大的熱量。 工程上，可近似地工程上，可近似地認為導(dǎo)體在短路時間內(nèi)認為導(dǎo)體在短路時間內(nèi)是與周圍介質(zhì)絕熱的。是與周圍介質(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（見附錄表允許的最高溫度（見附錄表1616）。）。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kL0續(xù)上頁續(xù)上頁2imak0.05()IttI根據(jù)根據(jù)Q值可以

34、確定出短路時導(dǎo)體所達到的最高溫度值可以確定出短路時導(dǎo)體所達到的最高溫度k。 發(fā)熱假想時間發(fā)熱假想時間kopocttt繼電保護動作時間繼電保護動作時間斷路器開斷時間斷路器開斷時間kimak1tstt當(dāng)時， 在實際短路時間在實際短路時間tk內(nèi)內(nèi), ,短路電流的熱量為短路電流的熱量為k2kk .t0tQIR d t2kim aQIRt工程計算公式工程計算公式k22pn p (t)0()tIiR d tk0.05tk22kn p (t)0tIR tiR d t續(xù)上頁續(xù)上頁 載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時滿足熱穩(wěn)定的原始條載流導(dǎo)體和電器承受短路電流作用時滿足熱穩(wěn)定的原始條件是件是kal （二）短路熱穩(wěn)

35、定的校驗條件（二）短路熱穩(wěn)定的校驗條件 工程上，對于一般電器，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是：工程上，對于一般電器，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是： 22timaI tI t電器的電器的額定短時耐受電流有效值額定短時耐受電流有效值及時間及時間 對于對于載流導(dǎo)體，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是：載流導(dǎo)體，滿足熱穩(wěn)定的等效條件是： 3ima10IAtC導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)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，進行短路供電系統(tǒng)中危害最大的故障是短路，進行短路計算計算的的目的是正確選擇目的是正確選擇和檢驗電氣設(shè)備及其保護裝置。和檢驗電氣設(shè)備及其保護裝置。 本章首先簡介短路的有關(guān)概念本章首先簡介短路的有

36、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)短路電流的計算方法和低壓電網(wǎng)短路電流高壓電網(wǎng)短路電流的計算方法和低壓電網(wǎng)短路電流的計算方法；的計算方法；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：本章重點：高壓電網(wǎng)短路電流的計算方法、低壓電網(wǎng)短路電流的計算高壓電網(wǎng)短路電流的計算方法、低壓電網(wǎng)短路電流的計算方法、短路電流的效應(yīng)。方法、短路電流的效應(yīng)。 本章難點：本章難點：低壓電網(wǎng)短路電流的計算低壓電網(wǎng)短路電流的計算。 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；了解短路的原因、后果及形式

37、；理解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)短路電流的計算方法電網(wǎng)短路電流的計算方法和低壓電網(wǎng)短路電流的計算方法；和低壓電網(wǎng)短路電流的計算方法； 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，即時值較高壓系統(tǒng)大，即時間常數(shù)間常數(shù)值（值（ L / R ）較小。）較小。 3

38、-5 提示：參見教材提示：參見教材P47和和 P51。標(biāo)幺值法適用于計算電路中存在多種電。標(biāo)幺值法適用于計算電路中存在多種電壓等級（含有多臺變壓器）時，可避免阻抗折算并簡化計算公式。壓等級（含有多臺變壓器）時，可避免阻抗折算并簡化計算公式。 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：第一步計算系統(tǒng)各主要元件（電力系統(tǒng)、提示：第一步計算系統(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）

39、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算等效電路圖，標(biāo)出各主第二步繪制出短路計算等效電路圖，標(biāo)出各主要元件及短路計算點；第三步計算要元件及短路計算點；第三步計算k-1點三相短路電流（注意：點三相短路電流（注意：Id1=5.5kA）；）；第四步計算第四步計算k-2點三相短路電流（注意：點三相短路電流（注意：Id2=144.3kA） ；第五步計算；第五步計算k-1點和點和k-2點的兩相短路電流。點的兩相短路電流。 3-10 提示：第一步計算有關(guān)電路元件的（高壓系統(tǒng)、變壓器、母線和電提示：第一步計算有關(guān)電

40、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：查表要對應(yīng)相關(guān)條件，不能出錯。纜線）每相阻抗和相零阻抗（注意：查表要對應(yīng)相關(guān)條件，不能出錯。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算等效電路圖，標(biāo)出各主要元件及短路計算點；第二步繪制出短路計算等效電路圖，標(biāo)出各主要元件及短路計算點；第三

41、步計算第三步計算k-1點三相短路電流和單相短路電流；點三相短路電流和單相短路電流；第四步計算第四步計算k-2點三相短路電流和單相短路電流。點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 短路計短路計算點算點每相阻抗每相阻抗/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點點2.62214.7552.75715.0711.57215.4134.2619.8214.36k-2點點16.6617.91565.9622.5511.0549.4414.079.4673.1560R0X表：表：3-1

42、0題的短路計算結(jié)果（題的短路計算結(jié)果（ 參考答案）參考答案）自自 測測 題題 1某用戶某用戶35/10kV總降壓變電所裝有一臺總降壓變電所裝有一臺S9-3150電力變壓器，電力變壓器，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。上級變電所上級變電所出口處短路容量為出口處短路容量為200MVA，試試架空線 5km35kVGk10kV35kVS9- 3150k- 1k- 2SQ電源（1）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；（2）計算變壓器）計算變壓器35kV 側(cè)側(cè)k-1處的三相短路電流處的三相短路電流I

43、k，ish，Ish，I。（3）計算變壓器計算變壓器10kV側(cè)側(cè)k-2處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，I。 續(xù)上頁續(xù)上頁 2某用戶變電所裝有一臺某用戶變電所裝有一臺S9-1000/10/0.4kV變壓器（變壓器（Uk%=6）。由上級）。由上級變電所采用一條變電所采用一條5km長的長的10kV架空線路（架空線路（x0=0.4/km）供電。已知上級變）供電。已知上級變電所出口處短路容量為電所出口處短路容量為500MVA，試，試 Q電源架空線 5km10kVGk10kV0. 38kVS9- 1000k- 1k- 2S（1）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺

44、值； （2）計算變壓器高壓側(cè)）計算變壓器高壓側(cè)k-1處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，ish，Ish，I; （3）計算變壓器低壓側(cè)）計算變壓器低壓側(cè)k-2處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，I。 續(xù)上頁續(xù)上頁10kVQ電源Gk10kV0. 38kVS9- 800k- 1k- 2I電纜線 0. 5km（1）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值； （2）計算變壓器高壓側(cè)）計算變壓器高壓側(cè)k-1處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，ish，Ish，I; （3）計算變壓器低壓側(cè)）計算變壓器低壓側(cè)k-2處的三相短路電流處的三相短路電流Ik，I。 3某廠某廠1

45、0/0.38kV車間變電所裝有一臺車間變電所裝有一臺S9-800變壓器（變壓器（Uk%=4.5）。）。由廠由廠10kV高壓配電所通過一條高壓配電所通過一條0.5km長的長的10kV電纜（電纜（x0=0.10/km）供）供電。已知高壓配電所母線處三相短路電流電。已知高壓配電所母線處三相短路電流Ik為為2.86kA，試，試?yán)m(xù)上頁續(xù)上頁（1）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值；）計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值； （2）計算變壓器高壓側(cè)）計算變壓器高壓側(cè)k-1處的最大三相短路電流處的最大三相短路電流Ik，ish，Ish，I; （3）計算兩臺變壓器分列遠行時低壓側(cè)）計算兩臺變壓器分列遠行時低壓側(cè)