短路電流計(jì)算

關(guān)于短路電流計(jì)算第1頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路分析第3節(jié)無(wú)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2頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第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。

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(wèn)題；操作過(guò)電壓或大氣過(guò)電壓引起的過(guò)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(kāi)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3頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路故障的種類:第4頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路的危害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(lái)?yè)p失，給人民生活帶來(lái)不便。第5頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路的危害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(lái)危害。如誤操作隔離開(kāi)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6頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四、防止短路對(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7頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五“無(wú)限大容量”電源——指電力系統(tǒng)中某局部無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)限大容量電源的輸出點(diǎn)。第2節(jié)無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路分析第8頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五無(wú)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(méi)有內(nèi)部阻抗以及容量無(wú)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(guò)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),可以按照無(wú)限容量系統(tǒng)來(lái)近似計(jì)算,則選擇的設(shè)備線路可擴(kuò)展性好:

實(shí)際XS≠0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9頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五以最嚴(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10頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五設(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(guò)渡過(guò)程，k點(diǎn)右側(cè)為無(wú)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)間常數(shù)τ＝LK/RK第11頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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(guò)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(guò)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12頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五最嚴(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(guò)零α=0或1800

(2)短路前空載或cosΦ=1(3)短路回路純電感ΦK=900第13頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路計(jì)算的短路參數(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(wú)限大容量系統(tǒng)中=IP短路后經(jīng)過(guò)半個(gè)周期（即0.01s）時(shí)的短路電流峰值，是整個(gè)短路過(guò)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5~7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(wú)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,短路總阻抗第14頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路計(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1≤ksh≤2。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)τ＝LK/RKish主要用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性。第15頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第16頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三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(wú)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(wú)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(shuō)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(wú)限大容量短路點(diǎn)IkRsLsVav第17頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第3節(jié)無(wú)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18頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五有名值法進(jìn)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19頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五采用歐姆法進(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20頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電抗斷流容量

第21頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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?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(guò)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22頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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(lái)查得。線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kV及以上6～10kV220/380V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(Ω/km)估算值第23頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五電力線路的阻抗這里要說(shuō)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24頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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25頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五采用標(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(wú)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)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26頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五采用標(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27頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五額定標(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：與額定標(biāo)幺制的轉(zhuǎn)換第28頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五標(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29頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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①無(wú)限大容量系統(tǒng)XS=0則:②已知系統(tǒng)電抗有名值XS

③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路器的斷流容量Soc第30頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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(guò)變換即可得到在所選定的基準(zhǔn)值下的阻抗。第31頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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32頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五標(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33頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路計(jì)算

無(wú)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34頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路計(jì)算無(wú)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35頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五舉例說(shuō)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380V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36頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五解：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37頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五線路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38頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（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39頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4．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40頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（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I'K2,有二種計(jì)算方法。第41頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五K2點(diǎn)短路時(shí)流經(jīng)變壓器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42頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五標(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————————0.570.57電抗標(biāo)幺值0.330.240.701.530.53.30第43頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五示例2各電壓等級(jí)短路電流有名值分別為：35

1.67第44頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第45頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第46頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第47頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第48頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第49頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第50頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第51頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第52頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四、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53頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五異步電動(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(méi)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54頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五式中，Ksh·M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1.4~1.6；IN·M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55頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五GB50054-1995低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范:

實(shí)際計(jì)算中，當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)額定電流之和超過(guò)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.Σ=isｈ

+isｈ.M

第56頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五電力系統(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)（如變壓器短路阻抗）也會(huì)發(fā)生變化，需通過(guò)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57頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五不對(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(wèn)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58頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(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59頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(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60頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(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61頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(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62頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(duì)稱分量法可以證明，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63頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(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(guò)中性線的零序電流是流過(guò)相線零序電流的三倍，故在用單相等效電路計(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(wú)電流通過(guò)，不計(jì)入中性線阻抗。第64頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五兩相和單相短路電流計(jì)算

一、兩相短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量系統(tǒng)兩相短路示意圖第65頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.

無(wú)限大容量系統(tǒng)兩相短路電流無(wú)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66頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五因此：無(wú)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67頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五式中，Ｕav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(wú)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68頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五結(jié)論:在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的無(wú)限大容量系統(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69頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第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(guò)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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(guò)的短路電流稱為短路穿越電流。第70頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五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71頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五變壓器穿越電流Y,yn0變壓器二次側(cè)

單相短路kkk第72頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五變壓器穿越電流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73頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第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(wàn)安培至幾十萬(wàn)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74頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)導(dǎo)體通過(guò)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(guò)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75頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.兩平行載流導(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76頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.三相平行載流導(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(guò)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77頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五⑵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(jiàn)，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78頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)一般電器：要求電器的極限通過(guò)電流（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79頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路電流的熱效應(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(guò)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80頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五導(dǎo)體的發(fā)熱過(guò)程

1.未通電時(shí)當(dāng)導(dǎo)體中沒(méi)有電流通過(guò)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(guò)，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81頁(yè)，共90頁(yè)，2023年，2月20日，星期五短路電流的熱效應(yīng)3.短路發(fā)生后從短路發(fā)生時(shí)刻開(kāi)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(guò)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(guò)導(dǎo)體的時(shí)間不長(zhǎng)，通常不超過(guò)2～3s。因此在短路過(guò)程中，可不考