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1、內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：本章概述短路電流的計算。本章概述短路電流的計算。無限大容量電源系統(tǒng)供電時無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程的分析短路過程的分析和無限大容量電源條件和無限大容量電源條件下下短路電流的計算短路電流的計算方法；低壓配電網(wǎng)中短路電流的計算；不對稱短方法；低壓配電網(wǎng)中短路電流的計算；不對稱短路電流的計算方法；感應(yīng)電動機對短路電流的影響；供電系統(tǒng)中路電流的計算方法；感應(yīng)電動機對短路電流的影響；供電系統(tǒng)中電電氣設(shè)備的選擇與校驗氣設(shè)備的選擇與校驗。第3章 短路電流的計算第3章 短路電流的計算第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程的分析無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路

2、過程的分析第三節(jié)第三節(jié) 無限大容量電源無限大容量電源條件下短路電流的計算方法條件下短路電流的計算方法第四節(jié)第四節(jié) 低壓配電網(wǎng)中短路電流的計算低壓配電網(wǎng)中短路電流的計算 第五節(jié)第五節(jié) 不對稱短路電流的計算方法不對稱短路電流的計算方法 第六節(jié)第六節(jié) 感應(yīng)電動機對短路電流的影響感應(yīng)電動機對短路電流的影響第七節(jié)第七節(jié) 供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、短路的含義一、短路的含義短路短路：供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸,并產(chǎn)生超并產(chǎn)生超 出規(guī)定值的大電流。出規(guī)定值的大電流。即不同電位的導(dǎo)電部分之間的

3、即不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻性短接低阻性短接。二、短路發(fā)生的原因二、短路發(fā)生的原因1.主要原因：電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞主要原因：電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞2.違反操作規(guī)程而發(fā)生誤操作違反操作規(guī)程而發(fā)生誤操作 約占故障總數(shù)的約占故障總數(shù)的704.鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或咬壞鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或咬壞 設(shè)備導(dǎo)線電纜的絕緣。設(shè)備導(dǎo)線電纜的絕緣。3.雷擊或過電壓擊穿雷擊或過電壓擊穿三、短路的后果三、短路的后果短路電流很大短路電流很大，可達幾萬安甚至幾十萬安。，可達幾萬安甚至幾十萬安。1.短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路短路

4、時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路 電路中的其他元件損壞。電路中的其他元件損壞。2.短路時電壓要驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。短路時電壓要驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。3.短路時要造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟短路時要造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟造成的損失也越大。造成的損失也越大。4.嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機失去同步，造成系統(tǒng)解列。失去同步，造成系統(tǒng)解列。5.單相短路，其電流將產(chǎn)生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線單相短路，其電流將產(chǎn)

5、生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。路、電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。四、短路的類型四、短路的類型三相短路三相短路兩相短路兩相短路單相單相(接地接地)短路短路單相短路單相短路兩相接地短路兩相接地短路兩相接地短路兩相接地短路三相短路三相短路兩相短路兩相短路單相短路單相短路兩相接地短路兩相接地短路對稱短路對稱短路不對稱短路不對稱短路表示方法：表示方法：3.校校驗驗電電氣氣設(shè)設(shè)備備及及載載流流導(dǎo)導(dǎo)體體的的力力穩(wěn)穩(wěn)定定和和熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定，就就要要用用到到短短路路沖沖擊擊電電流流、穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)短短路路電電流流及及短短路路容

6、容量量；但但對對瞬瞬時時動動作作的的低低壓壓斷斷路路器器，則則需需用用沖擊電流有效值來進行其動穩(wěn)定校驗。沖擊電流有效值來進行其動穩(wěn)定校驗。五、計算短路電流的目的1.為了為了選擇和校驗電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝選擇和校驗電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置置，需要計算三相短路電流；，需要計算三相短路電流；2.在在校驗繼電保護裝置的靈敏度校驗繼電保護裝置的靈敏度時還需計算不對稱短路的短路電流值；時還需計算不對稱短路的短路電流值；第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程的分析的分析一、一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念無限大容量電源供電

7、系統(tǒng)的概念無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念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是指內(nèi)阻抗為零的電源。是指內(nèi)阻抗為零的電源。即其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當用戶供電即其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當用戶供電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電電壓壓能基本維持不變。能基本維持不變。當電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路電路總阻抗的當電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路電路總阻抗的510，或電力系統(tǒng)容量超過用戶供電系統(tǒng)容量或電力系統(tǒng)容量超過用戶供電系統(tǒng)容量 的的50倍時，可將電力系統(tǒng)倍

8、時，可將電力系統(tǒng)視為無限大容量供電系統(tǒng)。視為無限大容量供電系統(tǒng)。對一般工廠供電系統(tǒng)來說，對一般工廠供電系統(tǒng)來說，電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)可視為無限大容量電源?？梢暈闊o限大容量電源。二、短路過程的簡單分析二、短路過程的簡單分析線路L，R負載L，RU1.單線供電圖單線供電圖2.三相等值電路三相等值電路UcUaUb（一）正常情況下的電路分析（一）正常情況下的電路分析三相電源電壓為三相電源電壓為假設(shè)電源容量很大，無論線路發(fā)生任何變化，電源電壓保持不變。假設(shè)電源容量很大，無論線路發(fā)生任何變化，電源電壓保持不變。UcUaUb 3.單相等值電路（三相對稱）用單相表示單相等值電路（三相對稱）用單相表示初相角初相角阻抗

9、角阻抗角iUcUaUb（二）（二）三相短路情況下，短路電路的變化規(guī)律三相短路情況下，短路電路的變化規(guī)律1.三相短路時等值電路三相短路時等值電路 三相短路仍是對稱電路。三相短路仍是對稱電路。2.過渡過程分析過渡過程分析 (短路暫態(tài)過程短路暫態(tài)過程)暫態(tài)過程暫態(tài)過程i ik正常工作狀態(tài)短路的穩(wěn)定狀態(tài)短路的穩(wěn)定狀態(tài)ikikK(3)圖33 短路時電流波形圖 正常運行狀態(tài)正常運行狀態(tài)短路暫態(tài)過程短路暫態(tài)過程短路穩(wěn)定狀態(tài)短路穩(wěn)定狀態(tài)短路回路方程為短路回路方程為ikikK(3)解微分方程得解微分方程得C為積分常數(shù)，由初為積分常數(shù)，由初始條件決定始條件決定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

10、電流非周期分量積分常數(shù)積分常數(shù)C的確定的確定 a.短路前短路前b.t=0-c.t=0+d.根據(jù)根據(jù)t=0 時刻電流不能突變原理時刻電流不能突變原理短路全電流中非周期分量的初始值短路全電流中非周期分量的初始值iikikK(3)三相短路全電流三相短路全電流三相短路全電流三相短路全電流短路時電壓、電流向量圖及電流波形圖短路時電壓、電流向量圖及電流波形圖短路時電壓、電流向量圖及電流波形圖短路時電壓、電流向量圖及電流波形圖（1）無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，經(jīng)過一個短路暫態(tài)）無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，經(jīng)過一個短路暫態(tài)過程，進入短路穩(wěn)定狀態(tài)。過程，進入短路穩(wěn)定狀態(tài)。（2）在短路暫態(tài)過程中短路電流存在短

11、路非周期分量電流）在短路暫態(tài)過程中短路電流存在短路非周期分量電流和短路電流周期分量。和短路電流周期分量。（3）短路電流非周期分量是由于短路初始瞬間電流不能突）短路電流非周期分量是由于短路初始瞬間電流不能突變而產(chǎn)生的一個按指數(shù)規(guī)律衰減的電流，該電流衰減完，變而產(chǎn)生的一個按指數(shù)規(guī)律衰減的電流，該電流衰減完，短路暫態(tài)過程結(jié)束而達到短路穩(wěn)定狀態(tài)。短路暫態(tài)過程結(jié)束而達到短路穩(wěn)定狀態(tài)。（4）短路電流周期分量是短路后短路回路阻抗突然減小而）短路電流周期分量是短路后短路回路阻抗突然減小而增大很多倍的電流，短路后一直存在，短路暫態(tài)過程結(jié)束增大很多倍的電流，短路后一直存在，短路暫態(tài)過程結(jié)束后只有該分量存在。后只有

12、該分量存在。無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路，短路電流的變化規(guī)律：無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路，短路電流的變化規(guī)律：短路前為空載，即短路前為空載，即Im=0，設(shè)電路的感抗設(shè)電路的感抗X比電阻比電阻R大的多，即短路阻抗角大的多，即短路阻抗角 短路發(fā)生于某相電壓瞬時值過零值時，即短路發(fā)生于某相電壓瞬時值過零值時，即t=0時，時，=0 此時此時三、三相短路電流中的幾個物理量三、三相短路電流中的幾個物理量三、三相短路電流中的幾個物理量三、三相短路電流中的幾個物理量1.最嚴重短路最嚴重短路的三相短路的三相短路 發(fā)生發(fā)生最嚴重短路最嚴重短路最嚴重短路最嚴重短路的條件（即短路全電流達到最大值）的條件（即短路全電流達

13、到最大值）最嚴重短路時的最嚴重短路時的最嚴重短路時的最嚴重短路時的向量圖與波形圖向量圖與波形圖t=T/2=0.01s 時，短路電流幅值達到最大值時，短路電流幅值達到最大值ish(沖擊電流沖擊電流)2.沖擊電流沖擊電流沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)對高壓供電系統(tǒng)對高壓供電系統(tǒng)對低壓供電系統(tǒng)對低壓供電系統(tǒng) 沖擊系數(shù)沖擊系數(shù) 的范圍的范圍假設(shè)短路阻抗為純電感時假設(shè)短路阻抗為純電感時假設(shè)短路阻抗為純電阻時假設(shè)短路阻抗為純電阻時的大致范圍的大致范圍 沖擊電流的有效值沖擊電流的有效值所以所以高壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，一般可取高壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，一般可取則則低壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，一般可取低壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，一般可

14、取則則3.三相短路穩(wěn)態(tài)電流有效值三相短路穩(wěn)態(tài)電流有效值短路電流非周期分量一般經(jīng)過短路電流非周期分量一般經(jīng)過0.2s就衰減完畢。就衰減完畢。短路電流非周期分量衰減完后，短路電流達到穩(wěn)定狀態(tài)。這時的短路短路電流非周期分量衰減完后，短路電流達到穩(wěn)定狀態(tài)。這時的短路電流成為電流成為短路穩(wěn)態(tài)電流，短路穩(wěn)態(tài)電流，其有效值記為其有效值記為在無限大容量系統(tǒng)中，短路電流周期分量有效值在無限大容量系統(tǒng)中，短路電流周期分量有效值 在短路全過程中始在短路全過程中始終是恒定不變的，因此終是恒定不變的，因此為表示短路種類為表示短路種類把短路電流周期分量有效值記為把短路電流周期分量有效值記為第三節(jié)第三節(jié) 無限大電源條件下短

15、路電流的計算方法無限大電源條件下短路電流的計算方法一、短路電流的計算步驟一、短路電流的計算步驟1.繪出計算電路圖。繪出計算電路圖。2.在計算電路圖上，將計算短路電流所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示在計算電路圖上，將計算短路電流所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號。出來，并將各元件依次編號。3.確定短路計算點。確定短路計算點。短路計算點要選擇的使需要進行短路校驗的電氣短路計算點要選擇的使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。元件有最大可能的短路電流通過。4.按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖。按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖。5.計算等效電路圖中各主要元件的阻

16、抗，并標在等效電路圖中。計算等效電路圖中各主要元件的阻抗，并標在等效電路圖中。6.簡化等效電路，求出等效阻抗即總阻抗。簡化等效電路，求出等效阻抗即總阻抗。7.計算短路電流和短路容量。計算短路電流和短路容量。二、求短路電流的兩個假設(shè)二、求短路電流的兩個假設(shè)假設(shè)一：不管短路點發(fā)生在何處，在計算短路電流時，均可假定作用于短路點的電壓假設(shè)一：不管短路點發(fā)生在何處，在計算短路電流時，均可假定作用于短路點的電壓 是該電壓等級線路電壓的平均值是該電壓等級線路電壓的平均值Uav假設(shè)二：由電源至短路點之間的短路阻抗假設(shè)二：由電源至短路點之間的短路阻抗 應(yīng)包括電阻應(yīng)包括電阻 和和 電抗電抗 。計算短路電流時。計算短路電流時在高壓系統(tǒng)中：若在高壓系統(tǒng)中：若 ,可忽略可忽略 ，在低壓系統(tǒng)中，若在低壓系統(tǒng)中，若 ,可忽略可忽略 ，線路L，R負載L，RUikikK(3)K(3)UN（kV）361035110220330500Uav（kV）3.15 6.310.537115230345525常用的各個電壓等級的平均額定電壓常用的各個電壓等級的平均額定電壓三、計算短路電流的方法三、計算短路電流的方法有名值法有名值法標