供配電技術(shù)短路電流的計(jì)算

供配電技術(shù)短路電流的計(jì)算第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日（2）短路故障的種類①單相短路短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會升高。

②二相短路短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞。

③二相短路接地短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零。④三相短路三相電路中都流過很大的短路電流，短路時(shí)電壓和電流保持對稱，短路點(diǎn)電壓為零。

第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日（3）短路的危害①大電流產(chǎn)生巨大電動力，造成機(jī)械損壞（動穩(wěn)定）；②燒毀設(shè)備（熱穩(wěn)定）；③電網(wǎng)大面積電壓下降；④破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；⑤影響電力系統(tǒng)通訊。第三頁，共六十三頁，2022年，8月28日最嚴(yán)重三相短路時(shí)的電流波形圖

第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日2003年8月14日－美國大停電?美國東部(EDT)時(shí)間2003年8月14日16:11開始（北京時(shí)間8月15日晨4:11），美國東北部和加拿大東部聯(lián)合電網(wǎng)發(fā)生了大面積停電事故?紐約:

交通癱瘓、公路堵塞、人困在電梯和地下隧道里、冒酷熱步行回家?停電影響美國：俄亥俄州、密歇根州、紐約州、馬薩諸塞州、康涅狄克州、新澤西州、賓夕法尼亞州、佛蒙特州（8個(gè)州）加拿大：安大略省、魁北克省（2個(gè)?。┑谖屙摚擦?，2022年，8月28日停電前后衛(wèi)星拍到的美國上空照片第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日短路計(jì)算的目的

為確保設(shè)備在短路情況下不致破壞，減輕短路危害和防止故障擴(kuò)大，必須事先對短路電流進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算短路電流的具體目的是：①選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備；②進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的選型與整定計(jì)算；③分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能，選擇限制短路電流的措施；④確定電力線路對通信線路的影響等。第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日（4）短路計(jì)算方法簡介短路計(jì)算方法有名單位制法標(biāo)幺制法短路容量法如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用有名值表示，稱為有名單位制法。低壓系統(tǒng)的短路電流計(jì)算通常采用這種方法，簡單明了。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用相對值表示，稱為標(biāo)幺值法。這種計(jì)算方法通常用于高壓系統(tǒng)。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用短路容量表示，稱為短路容量法。這種方法比較適用于高壓系統(tǒng)。第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日短路計(jì)算步驟有名單位制法標(biāo)幺制法短路容量法繪制短路回路等效電路；計(jì)算短路回路中各元件的阻抗值；求等效阻抗，化簡電路；計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)；列短路計(jì)算表。略講選擇短基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓、計(jì)算短路點(diǎn)的基準(zhǔn)電流；繪制短路回路的等效電路；計(jì)算短路回路中各元件的電抗標(biāo)幺值；求總電抗標(biāo)幺值，化簡電路；計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)；列短路計(jì)算表。

第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日（5）短路電流的計(jì)算概述

在計(jì)算電路圖上將短路計(jì)算所需考慮的各元件額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接下來要按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，如上圖所示。第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

工廠供電系統(tǒng)通常把電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，短路電路一般只采用阻抗串、并聯(lián)的方法進(jìn)行化簡。對簡化電路求出其等效總阻抗，最后計(jì)算短路電流和短路容量。短路計(jì)算中有關(guān)物理量的單位：電流為kA；電壓為kV；短路容量和斷流容量單位為MVA；設(shè)備容量單位為kW或kVA；阻抗單位為Ω等。如果采用工程上常用的單位來計(jì)算，則應(yīng)注意所用公式中各物理量單位的換算系數(shù)。第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

采用歐姆法進(jìn)行短路計(jì)算

歐姆法即有名單位制法。因其短路計(jì)算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名。在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，其三相短路電流周期分量有效值可按下式計(jì)算：

式中UC是短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓，也稱為平均額定電壓。由于線路首端短路時(shí)其短路最為嚴(yán)重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計(jì)算電壓取為比線路額定電壓UN高5%。在高電壓的短路計(jì)算中，通?？傠娍惯h(yuǎn)比總電阻大，所以一般可只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。在計(jì)算低壓側(cè)短路時(shí)，也只有當(dāng)短路電路的電阻大于電抗的三分之一時(shí)才需考慮電阻。第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日（1）電力系統(tǒng)的阻抗

電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗由電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口斷路器的斷流容量SOC來估算，SOC可看作是電力系統(tǒng)的極限短路容量Sk，因此電力系統(tǒng)的電抗：XS＝UC2/SOC

式中，UC是高壓饋電線的短路計(jì)算電壓，SOC是系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，如只有開斷電流IOC的數(shù)據(jù)，則斷流容量：不計(jì)電阻時(shí)，三相短路電流的周期分量有效值為：

三相短路容量為：

第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日（2）電力變壓器的阻抗式中UC、SN、ΔPk、Uk%均可從相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本查閱。

變壓器的短路損耗

由短路損耗可近似地求出變壓器的電阻：變壓器的短路電壓

由短路電壓可近似地求出變壓器的電抗：第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日（3）電力線路的阻抗

求出短路電路中各元件的阻抗后，就化簡了短路電路，求出其總阻抗，然后可計(jì)算短路電流周期分量①線路的電阻RWL可由導(dǎo)線、電纜的單位長度電阻R0值求得

②線路的電抗XWL可由導(dǎo)線、電纜的單位長度電抗X0值求得

式中R0、X0是分別為導(dǎo)線、電纜單位長度的電阻和電抗，l是線路長度。均可從相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本查閱。第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日（3）電力線路的阻抗

必須注意：在計(jì)算短路電路的阻抗時(shí)，假如電路內(nèi)含有電力變壓器，則電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)統(tǒng)一換算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓。阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。阻抗換算的公式為

式中，R、X和UC為換算前元件的電阻、電抗和元件所在處的短路計(jì)算電壓；R’、X’和UC’為換算后元件的電阻、電抗和短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓。第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日

采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算

電壓［kV］，電流［kA］，容量［kVA］，電阻和電抗［Ω］等物理量均可用標(biāo)幺值表示。標(biāo)幺值無量綱。

按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算，通常先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud。工程設(shè)計(jì)中通常取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA；通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即取Ud=Uc

則基準(zhǔn)電流Id和基準(zhǔn)電抗Xd可按下述公式計(jì)算：標(biāo)幺值(相對值)＝有名值(有單位的物理量)基準(zhǔn)值(與有名值同單位的物理量)第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日線路的額定電壓和基準(zhǔn)電壓（kV）額定電壓0.3861035110220500基準(zhǔn)電壓0.46.310.537115230550

假設(shè)短路發(fā)生在4WL，選基準(zhǔn)容量為Sd，各級基準(zhǔn)電壓分別為Ud1=Uav1，Ud2=Uav2，Ud3=Uav3，Ud4=Uav4，則線路1WL的電抗X1WL歸算到短路點(diǎn)所在電壓等級的電抗X1WLˊ為～1WL的標(biāo)幺值電抗為第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式

上述分析表明：變壓器的變比標(biāo)幺值等于1，這種近似估算法避免了多級電壓系統(tǒng)中阻抗的換算，使得計(jì)算簡單、結(jié)果清晰。這也是采用標(biāo)幺制法計(jì)算短路電流具有的突出優(yōu)點(diǎn)。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式電力線路的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日

短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值求出以后，即可根據(jù)其電路圖進(jìn)行電路化簡，計(jì)算其總電抗標(biāo)幺值。由于各元件電抗相對值與短路計(jì)算點(diǎn)的電壓無關(guān)，因此不需要進(jìn)行電壓換算，這一點(diǎn)也是標(biāo)幺制法的優(yōu)越之處。

無限大容量電源系統(tǒng)的概念

無限大容量電源系統(tǒng)是指其容量相對于一個(gè)工廠（或任意一個(gè)電力用戶）的用電設(shè)備容量大得多的電力系統(tǒng)，以致饋電用戶的線路上無論如何變動甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓能始終維持基本不變。在實(shí)際應(yīng)用中，為了簡化短路計(jì)算，通常把內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10%的電源或系統(tǒng)均作為無窮大容量電源進(jìn)行分析。第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值

無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值三相短路容量的計(jì)算公式第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日試用標(biāo)幺制法計(jì)算下圖所示供電系統(tǒng)中k-1點(diǎn)和k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。

解例①確定基準(zhǔn)值Sd=100MVA，Uc1=10.5kV；Uc2=0.4kV第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日解②計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值

查有關(guān)資料得電力線路的Soc=500MVA，所以查有關(guān)資料得架空線路的Xo=0.38Ω/km，所以查有關(guān)資料得電力變壓器的Uk%=0.45，所以繪出短路等效電路如下圖所示第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日解③求k-1點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其它三相短路電流三相短路容量第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日解④求k-2點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其它三相短路電流三相短路容量第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日

兩相短路電流的計(jì)算

圖示電路發(fā)生兩相短路時(shí)，短路電流為Uc為短路點(diǎn)的平均額定電壓XΣ為短路回路一相總阻抗其他兩相短路電流、、、等，都可以按前面的三相短路對應(yīng)短路電流的公式進(jìn)行計(jì)算。關(guān)于兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系，可由

和兩式比較可知，兩相短路電流較三相短路電流小。第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日

單相短路電流的計(jì)算

在中性點(diǎn)接地電流系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，根據(jù)對稱分量法可求得其單相短路電流為

通?？砂聪率角蟮?/p>

式中是電源的相電壓；是單相短路回路的阻抗，

式中RT和XT分別為變壓器單相的等效電阻和電抗，Rφ-0和Xφ-0分別為相與零線或與PE線或PEN線的回路電阻和電抗，包括回路中低壓斷路器過流線圈的阻抗、開關(guān)觸頭的接觸電阻及電流互感器一次繞組的阻抗等，可查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本獲得。

第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日

在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的用戶變電所低壓側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)，正序阻抗Z1Σ約等于負(fù)序阻抗Z2Σ，單相短路電流為

三相短路電流為

比較上述兩式可得出結(jié)論：在無限大容量系統(tǒng)中或遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)處短路時(shí)，兩相短路電流和單相短路電流均較三相短路電流小，因此用于選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)的短路電流，應(yīng)采用三相短路電流；兩相短路電流主要用于相間短路保護(hù)的靈敏度檢驗(yàn)；單相短路電流主要用于單相短路保護(hù)的整定及單相短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。

第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日電力系統(tǒng)故障后的一般計(jì)算方法示意圖等值對稱分量法疊加原理第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日

短路故障的原因有哪些？有哪幾種短路形式？它們各自的特點(diǎn)是什么？

問題與思考

某供電系統(tǒng)如下圖所示。試求工廠配電所10kV母線上k-1點(diǎn)短路和車間變電所低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。

第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日任務(wù)四

供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)

電氣設(shè)備選擇的一般原則

電氣設(shè)備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。電氣設(shè)備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工作電流或計(jì)算電流。應(yīng)考慮設(shè)備的安裝地點(diǎn)、環(huán)境及工作條件，合理地選擇設(shè)備的類型，如戶內(nèi)戶外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防爆等。按正常工作條件選擇第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日電氣設(shè)備校驗(yàn)的一般原則短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：系統(tǒng)中有短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度(或熱量)不應(yīng)超過允許值，應(yīng)滿足熱穩(wěn)定的條件短路動穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電動力應(yīng)不超過設(shè)備的允許應(yīng)力，即滿足動穩(wěn)定的條件開關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn)對斷路器、熔斷器等能開斷短路電流的開關(guān)設(shè)備，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即按短路情況校驗(yàn)第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日試選擇下圖所示電路中高壓斷路器的型號和規(guī)格。已知10kV側(cè)母線短路電流為5.3kA，控制QF的線路繼電保護(hù)裝置實(shí)際最長的動作時(shí)間為1.0s。

解例變壓器高壓側(cè)最大工作電流按變壓器的額定電流計(jì)算得

線路首端短路時(shí)流過斷路器的電流最大，而線路首端k1點(diǎn)短路與母線k2點(diǎn)短路，其短路電流相等，即短路電流沖擊值：第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日解短路容量

擬選用高壓真空斷路器，斷路時(shí)間toc=0.1s。故短路假想時(shí)間高壓斷路器選擇和校驗(yàn)結(jié)果序號安裝處的電氣條件短路電流校驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目技術(shù)數(shù)據(jù)結(jié)論1UNI30Ik(3)Ish(3)10kV57.7A5.3kA13.5kAUNINIOCImax10kV630A16kA40kA合格合格合格合格234

根據(jù)選擇條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，可選用ZN3─10Ⅰ/630型高壓真空斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)可由相關(guān)手冊查出。

校驗(yàn)結(jié)果表明所選高壓真空斷路器滿足要求。第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日

高壓熔斷器的選擇額定電壓選擇對于—般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。對于充填石英砂具有限流作用的熔斷器，則只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中，因?yàn)檫@種類型的熔斷器能在電流達(dá)最大值之前就將電流截?cái)?，致使熔斷器熔斷時(shí)產(chǎn)生過電壓。熔斷器熔體額定電流選擇：

熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體額定電流，即：IN.FU≥IN.FE第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日還應(yīng)必須滿足以下幾個(gè)條件：①正常工作時(shí)熔斷器的熔體不應(yīng)熔斷，要求熔體額定電流大于或等于通過熔體的最大工作電流。②在電動機(jī)啟動時(shí)，熔斷器的熔體在尖峰電流的作用下不應(yīng)熔斷。③對于6~10kV變壓器，凡容量在1000kVA及以下者，可采用熔斷器作為變壓器的短路及過載保護(hù)，其熔體額定電流可取為變壓器一次側(cè)額定電流的1.4～2倍。④低壓網(wǎng)絡(luò)中用熔斷器作為保護(hù)時(shí)，為了保證熔斷器保護(hù)動作的選擇性，一般要求上級熔斷器的熔體額定電流比下級熔斷器的熔體額定電流大兩級以上。⑤應(yīng)保證線路在過載或短路時(shí)，熔斷器熔體未熔斷前，導(dǎo)線或電纜不至于過熱而損壞。

高壓熔斷器的選擇第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日

高壓熔斷器的校驗(yàn)極限熔斷電流或極限熔斷容量的校驗(yàn)①對有限流作用的熔斷器，由于它們會在短路電流到達(dá)沖擊值之前熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流能力：

IOFF≥I"或SOFF≥S"式中：IOFF和SOFF是熔斷器極限熔斷電流和容量；

I"和S"分別是熔斷器安裝處三相短路次暫態(tài)有效值和短路容量②對無限流作用的熔斷器，由于它們會在短路電流到達(dá)沖擊值之后時(shí)熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流能力：

IOFF≥Ish

或SOFF≥Ssh式中：Ish和Ssh是熔斷器安裝處三相短路沖擊電流有效值和短路容量③對有斷流容量上、下限值的熔斷器，其斷流容量的上限值按上式進(jìn)行校驗(yàn)；其斷流容量的下限值IOFFmin和SOFFmin在小電流接地系統(tǒng)中應(yīng)小于或等于最小運(yùn)行方式下熔斷器所保護(hù)線路末端兩相短路電流的有效值和容量。第三十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日低壓斷路器過電流脫扣器的選擇、整定與校驗(yàn)①低壓斷路器過電流脫扣器的選擇過流脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于線路的計(jì)算電流，即：

IN.OR≥I30②低壓斷路器過流脫扣器的整定a.瞬時(shí)過流脫扣器動作電流應(yīng)躲過和大于線路的尖峰電流，即

IOp(o)≥KrelIpk

式中：Krel——可靠系數(shù)。對動作時(shí)間在0.02s以上的DW系列斷路器可取1.35；對動作時(shí)間在0.02s及以下的DZ系列斷路器宜取2~2.5?？梢姡瑪嗦菲鲃幼鲿r(shí)間越短，越不易防止尖峰電流使其動作，所以可靠系數(shù)越要取大。b.短延時(shí)過流脫扣器動作電流和時(shí)間的整定應(yīng)使過流脫扣器的動作電流IOp(s)躲過線路短時(shí)間出現(xiàn)的負(fù)荷尖峰電流Ipk，即

IOp(s)≥KrelIpk

式中：Krel——可靠系數(shù)。取1.2。第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日低壓斷路器過電流脫扣器的選擇、整定③長延時(shí)過流脫扣器動作電流和時(shí)間的整定其動作電流只需躲過線路的計(jì)算電流I30，即IOp(1)≥KrelI30式中：Kel——可靠系數(shù)。取1.1。長延時(shí)過流脫扣器的動作電流應(yīng)躲過線路過負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，其動作特性通常為反時(shí)限，即過負(fù)荷電流越大，動作時(shí)間越短，一般動作時(shí)間為1~2h。④過流脫扣器與被保護(hù)線路的配合允許絕緣導(dǎo)線或電纜短時(shí)過負(fù)荷，過負(fù)荷越嚴(yán)重允許運(yùn)行的時(shí)間越短。反之，過電流保護(hù)的動作時(shí)間越短，過電流保護(hù)的動作電流允許整定的越大；動作時(shí)間越長，動作電流整定的越小。只有這樣，當(dāng)線路過負(fù)荷或短路時(shí)，才能避免絕緣導(dǎo)線或電纜因過熱燒毀而低壓斷路器不會跳閘的事故發(fā)生，因此要求:IOp≤KOLIal式中：Ial——絕緣導(dǎo)線或電纜的允許載流量；

KOL——絕緣導(dǎo)線或電纜的允許短時(shí)過負(fù)荷系數(shù)。對瞬時(shí)和短延時(shí)過流脫扣器取4.5；對長延時(shí)過流脫扣器取1；對保護(hù)有爆炸性氣體區(qū)域內(nèi)的線路，應(yīng)取0.8。第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日低壓斷路器過電流脫扣器的靈敏度校驗(yàn)

為了保證低壓斷路器的瞬時(shí)或短延時(shí)過流脫扣器在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下在其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生最輕微的短路故障時(shí)就能可靠地動作，過流脫扣器動作電流的整定值必須滿足過電流保護(hù)靈敏度的要求。保護(hù)靈敏度可按下式進(jìn)行校驗(yàn)：

Ksen=Ik.min/Iop≥1.3

式中：Iop——低壓斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)過流脫扣器的動作電流。

Ik.min——被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流。對TT、TN系統(tǒng)取單相接地短路電流；對IT系統(tǒng)取兩相短路電流。第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日低壓斷路器型號規(guī)格的選擇和校驗(yàn)選擇低壓斷路器應(yīng)滿足如下條件：①低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于安裝處的額定電壓。②低壓斷路器的額定電流應(yīng)不低于它所安裝的脫扣器額定電流。③低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝條件、保護(hù)性能的要求，并應(yīng)確定操作方式，即選擇斷路器的同時(shí)應(yīng)選擇其操作機(jī)構(gòu)。④低壓斷路器還應(yīng)滿足安裝處對斷流能力的要求。低壓斷路器必須進(jìn)行斷流能力的校驗(yàn)：①對動作時(shí)間在0.02s以上的斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鱅oc應(yīng)不小于通過它的最大三相短路電流周期分量有效值，即

②對動作時(shí)間在0.02s及以下的斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鱅oc或ioc應(yīng)不小于通過它的最大三相短路沖擊電流或，即

第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日電流互感器的選擇①電流互感器型號的選擇根據(jù)安裝地點(diǎn)和工作要求選擇電流互感器的型號。②電流互感器額定電壓的選擇電流互感器額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓。③電流互感器變比選擇電流互感器一次側(cè)額定電流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000（A）等多種規(guī)格，二次側(cè)額定電流均為5A。一般情況下，計(jì)量用的電流互感器變比的選擇應(yīng)使其一次額定電流I1N不小于線路中的計(jì)算電流I30。保護(hù)用的電流互感器為保證其準(zhǔn)確度要求，可以將變比選得大一些。④電流互感器準(zhǔn)確度選擇及校驗(yàn)準(zhǔn)確度選擇的原則：計(jì)量用的電流互感器的準(zhǔn)確度選0.2～0.5級，測量用的電流互感器的準(zhǔn)確度選1.0～3.0級。為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過規(guī)定值，互感器二次側(cè)負(fù)荷S2應(yīng)不大于二次側(cè)額定負(fù)荷S2N，所選準(zhǔn)確度才能得到保證。第四十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日電流互感器的校驗(yàn)①電流互感器準(zhǔn)確度校驗(yàn)

準(zhǔn)確度校驗(yàn)公式為：S2≤S2N

二次回路的負(fù)荷S2取決于二次回路的阻抗Z2的值，即：式中I2N是電流互感器二次側(cè)額定電流，一般取5A；│Z2│是電流互感器二次回路總阻抗。電流互感器的二次負(fù)載阻抗為計(jì)算等效阻抗，并不一定等于二次側(cè)實(shí)際測量阻抗。②電流互感器的動穩(wěn)定校驗(yàn)電流互感器動穩(wěn)定校驗(yàn)條件為：式中Kes為電流互感器的動穩(wěn)定系數(shù)。③電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件為：式中Kt為電流互感器的熱穩(wěn)定系數(shù)。第四十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日電壓互感器的選擇

電壓互感器的一、二次側(cè)均有熔斷器保護(hù)，所以不需要校驗(yàn)短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。電壓互感器的選擇如下：①按裝設(shè)點(diǎn)環(huán)境及工作要求選擇電壓互感器型號。②電壓互感器的額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓。③按測量儀表對電壓互感器準(zhǔn)確度要求選擇并校驗(yàn)準(zhǔn)確度。計(jì)量用電壓互感器準(zhǔn)確度選0.5級以上，測量用的準(zhǔn)確度選1.0～3.0級，保護(hù)用的準(zhǔn)確度為3P級和6P級。第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日電壓互感器的校驗(yàn)為了保證準(zhǔn)確度的誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，二次側(cè)負(fù)荷S2應(yīng)不大于電壓互感器二次側(cè)額定容量，即

S2≤S2N

其中：

儀表、繼電器電壓線圈消耗的總有功功率和總無功功率。式中和分別為第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日你能回答嗎？高低壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高低壓斷路器及低壓刀開關(guān)在選擇時(shí)，哪些需校驗(yàn)斷流能力？

問題與思考在低壓斷路器的選擇中，為什么過流脫扣器的動作電流要與被保護(hù)的線路相配合？

在熔斷器的選擇中，為什么熔體的額定電流要與被保護(hù)線路相配合？

第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日

供配電線路母線、導(dǎo)線和電纜的選擇母線、導(dǎo)線和電纜都是用來輸送和分配電能的導(dǎo)體。在供配電系統(tǒng)中，它們選擇的是否恰當(dāng)，關(guān)系到供配電系統(tǒng)能否安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。（1）硬母線

工廠變電所中，硬母線通常用來匯集和分配電流，因此也被稱為匯流排，簡稱母線。

硬母線按所使用的材料不同分為硬銅母線和硬鋁母線、鋁合金母線等；按截面形狀不同硬母線又分為矩形、圓形和槽形、管形等結(jié)構(gòu)。第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日

母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（1）硬母線

硬銅母線的電阻率較低、機(jī)械強(qiáng)度較大、抗腐蝕能力較強(qiáng)，因此在硬母線材料中屬于最好的。因其價(jià)格較貴，所以實(shí)用中僅用于空氣中含有腐蝕性氣體的屋外配電裝置中。

硬鋁母線電阻率略高于銅，但鋁輕且相對銅母線價(jià)格低，因此廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)的變電所。硬鋼母線的電阻率大，交流電路使用會產(chǎn)生鐵損耗，電壓損失也較大，但機(jī)械強(qiáng)度高且最便宜，所以在工作電流不大于200~300A的電路中，尤其在接地裝置中，采用鋼母線作為接地母線仍較普遍。

第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日

母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇

母線的排列方式應(yīng)考慮散熱條件好、且短路電流通過時(shí)具有一定的熱、動穩(wěn)定性。常用的排列方式有水平布置和垂直布置兩種。

對于容量不大的工廠變電所多采用矩形截面的母線。另外，母線表面涂漆可以增加熱輻射能力，而且有利于散熱和防腐。因此，電力系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)定：交流母線A、B、C三相按黃、綠、紅標(biāo)示，接地的中性線用紫色，不接地的中性線用藍(lán)色，十分方便識別各相的母線。第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日母線的型號表達(dá)說明第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（2）架空母線

架空導(dǎo)線是構(gòu)成工廠供配電網(wǎng)絡(luò)的主要元件，在屋外配置中也常采用架空導(dǎo)線作母線，又稱為軟母線。高壓架空線路，一般采用鋁絞線，當(dāng)擋距較大、電桿較高時(shí)，宜采用鋼芯鋁絞線。

通常架空導(dǎo)線選用裸導(dǎo)線，按其結(jié)構(gòu)不同可分為單股線和多股絞線。絞線又有銅絞線、鋁絞線和鋼芯鋁絞線之分。在工廠中最常用的是鋁絞線；在機(jī)械強(qiáng)度要求較高的35kV及以上架空線路多采用鋼芯鋁絞線。第五十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日（3）電力電纜電力電纜廣泛應(yīng)用于工廠配電網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層三部分組成。其中導(dǎo)體一般由多股銅線鋁線絞合而成，以便于彎曲。線芯成扇形，以減小電纜的外徑。絕緣層用于將導(dǎo)體線芯之間及線芯與大地之間良好地絕緣。保護(hù)層用來保護(hù)絕緣層，使其密封并具有一定的強(qiáng)度，以承受電纜在運(yùn)輸和敷設(shè)時(shí)所受的機(jī)械力，也可防止潮氣侵入。

第五十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日

母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（3）電力電纜

電纜的主要優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，不受雷擊、風(fēng)害等外力破壞；可埋于地下或電纜溝內(nèi)，使環(huán)境整齊美觀；線路電抗小，可提高電網(wǎng)功率因數(shù)。缺點(diǎn)是投資大，約為同級電壓架空線路投資的10倍；而且電纜線路一旦發(fā)生事故難于查尋和檢修。

低壓電纜線路，一般采用鋁芯電纜；但特別重要的或有特殊要求的線路，可采用銅芯絕緣線。

第五十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日

母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（1）選擇條件

為保證供配電線路安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，供配電線路的母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇必須滿足以下幾個(gè)條件：（1）通過正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的溫度不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。（2）通過正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對于廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。（3）35kV及以上高壓線路及電壓35kV以下但距離長、電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用支出最小，企業(yè)內(nèi)的10kV及以下線路可不按此原則選擇。（4）裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，由于有內(nèi)外護(hù)套，機(jī)械強(qiáng)度一般滿足要求，不需校驗(yàn)，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。除此之外，絕緣導(dǎo)線和電纜截面的選擇還要滿足工作電壓的要求。第五十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日

母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（2）按發(fā)熱條件選擇截面

電流通過導(dǎo)線時(shí)，要產(chǎn)生能耗，使導(dǎo)線發(fā)熱。裸導(dǎo)線溫度過高還會使接頭處氧化加劇，增大接觸電阻，使之進(jìn)一步氧化最后可發(fā)展到斷線。而絕緣導(dǎo)線和電纜的溫度過高時(shí)，又可使絕緣加速老化甚至燒毀。因此，母線、導(dǎo)線和電纜的截面還應(yīng)按發(fā)熱條件來選擇。使其允許載流量Ial不小于通過相線的計(jì)算電流I30。即：

Ial≥I30

在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而不致使其穩(wěn)態(tài)溫度超過允許值的最大電流稱為導(dǎo)線的允許載流量。導(dǎo)線和電纜的允許載流量可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。當(dāng)給出鋁線的載流量時(shí)，銅線的載流量可按相同截面的鋁線載流量乘以1.29即可得出。第五十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日

母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（2）按發(fā)熱條件選擇截面

為了滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，對于室內(nèi)明敷的絕緣導(dǎo)線，其最小截面不得小于4mm2；對于低壓架空導(dǎo)線，其最小截面不得小于16mm2。架空裸導(dǎo)線的最小允許截面見表3-1表3-1架空裸導(dǎo)線的最小允許截面單位：mm2導(dǎo)線種類備

注35kV3~10kV低壓鋁及鋁合金線353516**與鐵路交叉跨越時(shí)應(yīng)為35mm2鋼芯鋁絞線352516第五十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日（3）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面

導(dǎo)線截面大小，直接影響線路投資和年計(jì)算費(fèi)用。根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面，應(yīng)從兩個(gè)方面來考慮:

1.

選擇大截面電能損耗降低，投資及維修管理費(fèi)用高；

2.

選擇小截面電能損耗增加，投資及維修管理費(fèi)用降低；

綜合上述兩方面因素，制定出比較合理的經(jīng)濟(jì)效益最好的截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面。對應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。我國規(guī)定的導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟(jì)電流密度見下表3-2

線路類別導(dǎo)線材料年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)（h）3000以下3000~50005000以上架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.54第五十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日（1）選擇經(jīng)濟(jì)