供电技术第四版课件短路电流计算

1、西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 内容提要：本章概述短路电流的计算。首先说明无限大容量电源系内容提要：本章概述短路电流的计算。首先说明无限大容量电源系 统供电时短路过程的分析和无限大容量电源条件下短路电流的计算统供电时短路过程的分析和无限大容量电源条件下短路电流的计算 方法，低压配电网中短路电流的计算，不对称短路电流的计算方法，方法，低压配电网中短路电流的计算，不对称短路电流的计算方法， 介绍了感应电动机对短路电流的影响，最后介绍了供电系统中电气介绍了感应电动机对短路电流的影响，最后介绍了供电系统中电气 设备的选择与校验。设备的选择与校验。 西安理工大学自动化与信息工程学院

2、供电技术电子课件 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程的分析无限大容量电源系统供电时短路过程的分析 第三节第三节 无限大容量电源无限大容量电源条件下短路电流的计算方法条件下短路电流的计算方法 第四节第四节 低压配电网中短路电流的计算低压配电网中短路电流的计算 第五节第五节 不对称短路电流的计算方法不对称短路电流的计算方法 第六节第六节 感应电动机对短路电流的影响感应电动机对短路电流的影响 第七节第七节 供电系统中电气设备的选择与校验供电系统中电气设备的选择与校验 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 第一节第一节 概述概述 西安理工大学自动化与信

3、息工程学院 供电技术电子课件 一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地 线等）之间发生的低阻性短接。线等）之间发生的低阻性短接。 主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏，主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏， 其次是人员误操作、鸟兽危害等。其次是人员误操作、鸟兽危害等。 短路后果：短路后果： 短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏； 短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形

4、或损坏； 短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行； 严重的短路会影响系统的稳定性；严重的短路会影响系统的稳定性； 短路还会造成停电；短路还会造成停电； 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 二、短路的类型二、短路的类型 三相短路三相短路 负 荷 a) 电 源 0 C B A (3) k (3) k.A I (3) k.B I (3) k.C I (3) k.A I (3) k.B I (3) k.C I 西安

5、理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 (2) k.A I (2) k.B I b) 电 源 0 C B A 负 荷 (2) k 两相短路两相短路 (2) k.A I (2) k.B I 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 负荷 0 c) C k (1) 电源 B A 单相单相( (接地接地) )短路短路 (1) k I 负荷 0 d) N C k (1) 电源 B A 单相短路单相短路 (1) k I e) C 0 电源 A B k 负荷 (1,1) 两相接地短路两相接地短路 (1,1) k I f) C A 0 电源 B 负荷 (1,1) k k 两相接地短路两相接

6、地短路 (1,1) k I 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置， 需要计算三相短路电流；在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称需要计算三相短路电流；在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称 短路的短路电流值；校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用短路的短路电流值；校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用 到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量；但对瞬时动作的低压断路器，到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量；但对瞬时动作的低压断路器，

7、则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。 三、计算短路电流的目的 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 第二节第二节 无限大容量电源系统供电无限大容量电源系统供电 时短路过程的分析时短路过程的分析 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 一、无限大容量电源供电系统的概念一、无限大容量电源供电系统的概念 无限大容量电源无限大容量电源内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零时，不管输出的电流内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零时，不管输出的电流 如何变动，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。如何变动，电源内部均不产生压降，电

8、源母线上的输出电压维持不变。 二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析 图3-2 分析三相短路时的三相等效电路图和单相等效电路图 a） 三相等效电路图 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图3-2 分析三相短路时的三相等效电路图和单相等效电路图 b) 单相等效电路图 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 等效电路的电压方程为等效电路的电压方程为 解之得解之得, ,短路电流为短路电流为 则得短路电流则得短路电流 当当t0时刻，发生三相短路，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变时刻，发生三相短路，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变 式中，右端第一部分为短

9、路电流周期分量式中，右端第一部分为短路电流周期分量; ; 第二项为短路电流非周期分量。第二项为短路电流非周期分量。 短路前负载电流为短路前负载电流为 dt di LiRu k klkkl fizfi0klzmk fi siniieitIi T t fifi klzmkl kl m k sinsin T t T t cetIcet Z U i fi0klzmm sinsiniIIc tI sin m cII klzmm sinsin 解得解得 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 无限大容量系统发生三相短路时的电流曲线如下图：无限大容量系统发生三相短路时的电流曲线如下图： 图33

10、短路时电流波形图 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值， 必须具备以下的条件： 1)短路前为空载，即Im=0，这时 klzmfi0 sinIi 2)设电路的感抗X比电阻R大得多，即短路阻抗角kl90。 3)短路发生于某相电压瞬时值过零值时，即当t=0时，初相角=0。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 三、有关短路的物理量三、有关短路的物理量 短路电流周期分量短路电流周期分量： 短路电流非周期分量短路电流非周期分量： 短路全电流短路全电流： 短路冲击电流短路冲击电流： 短路稳态电流短路稳态电流： 短路冲击

11、电流有效值短路冲击电流有效值： 2 tfi 2 zkt iII 2 shzsh ) 1(21kII z t 0z tz IIII )1 ( fifi 01. 0 zm 01. 0 _ fi0zmsh TT eIeiIi fiz iiik klzmz sintIi fi fi0fi T t eii 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 第三节第三节 无限大电源条件下短路电流的计算方法无限大电源条件下短路电流的计算方法 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 一、一、标幺值法标幺值法 在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分在无限大容量电源供电系统中发生

12、三相短路时，短路电流的周期分 量的幅值和有效值是不变的。量的幅值和有效值是不变的。 在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故 按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sj和基准电压和基准电压UjUj， 基准电流基准电流IjIj和基准电抗和基准电抗XjXj 2 kl 2 kl av)3( k 3XR U I Nav 05. 1UU kl av)3( k 3X U I )( )( 与实际值同单位该量的基准值 任意单位该量的实际值 某量的标幺值 j j S S S j j U U U j

13、j I I I j j X X X 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 二、供电系统中各元件电抗标幺值二、供电系统中各元件电抗标幺值 1 1）输电线路）输电线路 jj j j IU S S S jj j j XI U U U *2 jj j jJ UU X IS 复数量的标幺值表示法可分别用其实部和虚部或模数对基准值的标幺值来表示 s j eQPjQP S S S 22 j z j eXRjXR Z jXR Z 22 j 2 j j 0 U S lxX 2 av j 0 U S lx 图35 多级电压的供电系统示意图 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 2 av

14、3 av4 2 av2 av3 2 av1 av2 l1 l1 U U U U U U XX 2 av1 j l1 2 j j 2 av3 av4 2 av2 av3 2 av1 av2 l1 j l1 l1 U S X U S U U U U U U X X X X 结论：不论短路发生在哪一电压等级区段，只要选取短路段的平均电压为基结论：不论短路发生在哪一电压等级区段，只要选取短路段的平均电压为基 准电压，则任一段线路电抗准电压，则任一段线路电抗(欧姆值欧姆值)对基准值的标幺值，等于该电抗有名值乘以基对基准值的标幺值，等于该电抗有名值乘以基 准容量后，被该线路所在区间段的平均电压的平方值去除

15、。即选取了短路段的平准容量后，被该线路所在区间段的平均电压的平方值去除。即选取了短路段的平 均电压为基准电压后，元件电抗的标幺值就只与元件所在段的平均电压有关，而均电压为基准电压后，元件电抗的标幺值就只与元件所在段的平均电压有关，而 与短路点发生在哪一段无关。这也是用标幺值法进行短路计算的特点之一。与短路点发生在哪一段无关。这也是用标幺值法进行短路计算的特点之一。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 2 2）变压器）变压器 100100 3 %u 2 TN TTN NT TTN k U XS U XI TN j k 2 j j TN 2 TNk j T T 100 %u 100

16、 %u S S U S S U X X X 3 3）电抗器）电抗器 100 3 % LRN LRLRN LR U XI X 2 j j LRNLRN 2 LRNLR j LR LR 3100 % U S IU UX X X X 4 4）电源）电源 k j s S S X 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 三、求电源至短路点的总电抗三、求电源至短路点的总电抗 计算出每个元件的电抗后，就可以画出由电源至短路点的等效电路图。图 3-6就是图3-5的等效电路图。求总电抗时，可根据元件间的串、并联关系求出 总的电抗标幺值 * X 。 图36 图35所示系统的等效电路图 西安理工大学自动

17、化与信息工程学院 供电技术电子课件 四、短路参数的计算四、短路参数的计算 X S 1 3 k 三相短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或断开容量(或称遮断容 量)是否满足可靠工作的要求。 供电系统的短路电流大小短路电流大小与系统的运行方式系统的运行方式有很大的关系。系统的运行方 式可分为最大运行方式最大运行方式和最小运行方式最小运行方式。最大运行方式下电源系统中发电机 组投运多，双回输电线路及并联变压器均全部运行。此时，整个系统的总的 短路阻抗最小，短路电流最大；反之，最小运行方式下由于电源中一部分发 电机、变压器及输电线路解列，一些并联变压器为保证处于最佳运行状态也 采用分列运行，这样将使

18、总的短路阻抗变大，短路电流也相应地减小。在用 户供电系统中，用最小运行方式求， 供继电保护校验灵敏度用。 )2( z I 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 标幺值法计算短路电流公式简明、清晰、数字简单，特别是在大型复杂、标幺值法计算短路电流公式简明、清晰、数字简单，特别是在大型复杂、 短路计算点多的系统中，优点更为突出。所以标幺值法在电力工程计算中短路计算点多的系统中，优点更为突出。所以标幺值法在电力工程计算中 应用广泛。应用广泛。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 例：设供电系统图如图3-7a所示，数据均标在图上，试求 3 2 3 1 kk及 处的三相短路

19、电流。 图37 例31的供电系统图 a) 电路图 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 AMV100 j S 1) 选 3 1 k kA 9.16kA 3 . 63 100 j1 I处，取Uj1=6.3kV 则 3 2 k kA 34.441kA 4 . 03 100 j2 I对于处，取Uj2=0.4kV 则 2)计算系统各元件阻抗的标幺值，绘制等效电路图，图上按顺序标出其阻抗值。 j max 3 k max 100 0.5 200 S X S j min 3 k min 100 0.6 166.7 S X S 146. 0 37 100 54 . 0 22 av1 j 1012

20、 U S lxX 222. 2 15. 3 100 100 7 100 % NT1 j k1 3 S S u X 2 . 0 3 . 6 100 108. 0 22 av2 j 2024 U S lxX 5 . 5 1 100 100 5 . 5 100 % NT2 j k2 5 S S u X 解： 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图37 例31的供电系统图 b）等效电路图 3)求电源点至短路点的总阻抗。 (3) 1 k 1 maxmax23 0.50.1462.222.868XXXX 1minmin23 0.60.1462.222.968XXXX 3 2 k 2 max

21、1 max45 2.6860.25.58.568XXXX 2 min1min45 8.668XXXX 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 4)求短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量。 (3) 1 k 处的短路参数： 最大运行方式时： 3 z1max 1max 11 0.349 2.868 I X 33 z1maxz1maxj1 0.349 9.16kA3.197 kAIII 33 sh1maxz1max 2.552.55 3.197kA8.152 kAiI 3 3 sh1max sh1max kA4.835 kA 1.686 i I 33 k1maxz1maxj 0.349

22、100MVA34.9 MVASIS 最小运行方式时: 3 z1min 1min 11 0.337 2.968 I X 33 z1minz1minj1 0.337 9.16kA3.086 kAIII 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 同理 (3) 2 k 点的短路参数为： 3 z2 max 1 0.177 8.586 I 3 z2 min 1 0.115 8.668 I 3 z2 max 0.117 144.34kA16.89 kAI 3 z2 min 0.115 144.34kA16.65 kAI 3 sh2 max 1.32 16.89kA31.05 kAi 33 sh2

23、maxz2 max 1.0918.41 kAII 33 k2 maxz2 maxj 11.7 MVASIS 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 第四节第四节 低压配电网中短路电流的计算低压配电网中短路电流的计算 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 一、低压电网短路计算的特点 sh k sh k X R ek 1 sh l kV以下的低压配电网中短路电流计算具有以下的特点： 1)配电变压器一次侧可以作为无穷大功率电源供电来考虑。 2) 低压配电网中电气元件的电阻值较大，电抗值较小，当XR3时才计算X的 影响。因X=R3时，用R代替Z，误差5.4%，在工程允许范围内

24、。 3)低压配电网电气元件的电阻多以m计，因而用有名值比较方便。 4)因低压配电网的非周期分量衰减快，值在11.3范围。 可通过求出XR比值后在图3-8中的曲线查出，也可按下式直接计算 图3-8 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 二、低压配电网中各主要元件的阻抗计算二、低压配电网中各主要元件的阻抗计算 1 1高压侧系统的阻抗高压侧系统的阻抗 SS 0.995XZ SS 0.1RX 2 2配电变压器的阻抗配电变压器的阻抗 应计及的电阻、电抗（单位均为应计及的电阻、电抗（单位均为 ）有）有 m 归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算：归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算： 归算

25、到低压侧的变压器阻抗可按下式计算：归算到低压侧的变压器阻抗可按下式计算： 2 3 av S (3) k 10 U Z S 2 TN 2 T2NTNCu T S UP R TN 2 T2N0 0 k T 100 S Uu Z 变压器的电抗 2 T 2 TT RZX 变压器电阻 变压器阻抗 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 母线的电阻 3 3母线的阻抗母线的阻抗 3 M 10 A l R 水平排列的平放矩形母线，每相母线的电抗 b D lX av M 4 lg145. 0 lX17. 0 M lX13. 0 M 在工程实用计算中，母线的电抗亦可采用以下近似公式计算： 母线截面积在

26、500 mm2以下时 母线截面积在500 mm2以上时 4.电流互感器一次线圈的阻抗、低压断路器过流线圈的阻抗以及刀开关和低电流互感器一次线圈的阻抗、低压断路器过流线圈的阻抗以及刀开关和低 压断路器的触头接触电阻压断路器的触头接触电阻通常由制造厂家提供，计算时可参考相应的产品手 册。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 三、低压配电网的短路计算三、低压配电网的短路计算 三相阻抗相同的低压配电系统、短路电流 (3) av Z 22 3 () U I RX 图3-9 三相系统中只有A、C两相装设电流互感器 )( 3 22 av)3( BZ XR U I 2 TA 2 TA av(3

27、) BCZ (3) ABZ )2()2(XXRR U II 校验低压断路器的最大短路容量时要用没有装设 电流互感器那一相（如B相）的短路电流 校验电流互感器的稳定度时，可按AB或BC相间 的短路电流值算 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 例：例：某用户某用户kV变电所的变压器为变电所的变压器为SCB10-1000/10型，型，Dyn11联结，已知联结，已知 变压器高压侧短路容量为变压器高压侧短路容量为150MVA，其低压配电网络短路计算电路如图所其低压配电网络短路计算电路如图所 示。求短路点示。求短路点k-1处的三相和单相短路电流。处的三相和单相短路电流。 解：解：1、计算有

28、关电路元件、计算有关电路元件 的阻抗的阻抗 0 .3 8 k V Y JV -3 9 5 + 2 5 0 k -2 T M Y -3 (1 0 0 1 0 )+ 8 0 8 k -1 S C B 1 0 -1 0 0 0 /1 0 1 0 k V k S 母 线W B L = 6 m 电 缆 线W L L = 5 0 m 1)高压系统阻抗（归算到高压系统阻抗（归算到 400V侧）侧） SS 0.995 0.995 1.07m1.065m XZ SS 0.10.106mRX 2 3 av S (3) k 10 U Z S m07. 110 150 400 3 2 西安理工大学自动化与信息工程学院

29、 供电技术电子课件 0 SS 2 0.71m 3 XX 相零阻抗相零阻抗( (Dyn11联接联接) ) 0 SS 2 0.071m 3 RR 2 2）变压器的阻抗（归算到低压侧）变压器的阻抗（归算到低压侧） 22 TTT XZR 因零序电流不能在高压侧流通，故高压侧系统的相零阻抗按每相阻因零序电流不能在高压侧流通，故高压侧系统的相零阻抗按每相阻 抗值的抗值的2/3计算，即计算，即 0 TT 1.134mRR 0 TT 9.533mXX 2 2 7.09kW (400V) 1.134m (1000kVA) 2 6 (400V) 9.6m 100 1000kVA 22 9.61.134 m9.53

30、3m 2 TN 2 T2NTNCu T S UP R TN 2 T2N0 0 k T 100 S Uu Z 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 2.2.三相短路回路总阻抗及三相短路电流三相短路回路总阻抗及三相短路电流 相零阻抗为相零阻抗为 0 WB0 0.380mm 6m2.280mXxL 0 WB0 0.056m/m 6m0.336mRrL 3) 3) 母线的阻抗母线的阻抗 (3) c k 22 3 () U I RX 22 400V 19.63kA 3 (1.3911.684 )m mrlRM15. 06025. 0 mxlX M 086. 16181. 0 mRRRR M

31、TS 39. 1 mXXXX MTS 684.11 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 00 S0 T0 WB (0.71+9.533+2.280)m =12.523m XXXX 00 S0 T0 WB (0.071+1.134+0.336)m =1.541m RRRR 3. 3.单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流 (1) k 22 00 U I RX 单相短路电流为单相短路电流为 单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电抗为 单相短路回路总相零电阻为单相短路回路总相零电阻为 22 220V 17.43kA 1.54112.523 m

32、西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 第五节第五节 不对称短路电流的计算方法不对称短路电流的计算方法 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 对称分量法指出，如果某组三相不对称的相量对称分量法指出，如果某组三相不对称的相量 , 可将每相的量分解为正序、负序和零序三个分量之和：即可将每相的量分解为正序、负序和零序三个分量之和：即 , ABC FFF 120 120 120 AAAA BBBB CCCC FFFF FFFF FFFF 2 1 2 2 0 1 () 3 1 () 3 1 () 3 AABC AABC AABC FFaFa F FFa FaF FFFF 式中，

33、式中， 0 120 13 22 j ae 一一 、对称分量法、对称分量法 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 A0 A2 A1 2 2 C B A 1 1 111 F F F F F F A120ABC FTF ABC 1 A120 FTF 111 1 1 3 1 2 2 1 T 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 二、利用对称分量法分析供电系统中不对称短路二、利用对称分量法分析供电系统中不对称短路 图310 用对称分量法分析供电系统的不对称短路 a）供电系统不对称短路的计算图 b)正序网络 c) 负序网络 d)零序网络 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技

34、术电子课件 k0 k2 k1 0 2 1 k0 k2 k1 .0.0 0.0 0.0. I I I jX jX jX U U U 三序网络的方程为 k0 k2 k1 0 2 1 k0 k2 k1 .0.0 0.0 0.0. 0 0 I I I jX jX jX U U U E 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 三、供电系统元件的各序阻抗三、供电系统元件的各序阻抗 (1)正序阻抗正序阻抗 正序阻抗即各个元件在三相对称工作时的基波阻抗值，也 就是在计算三相对称短路时所采用的阻抗值。 (2)(2)负序阻抗负序阻抗 因交流电路中同一静止元件相与相之间的互感抗与 相序无关，故各元件的负

35、序阻抗与正序阻抗相等，即X2=X1，如架 空线、电缆、变压器和电抗器等。至于作为负荷的主要成分的感 应电动机，其负序电抗可近似地认为等于它的短路电抗对其额定 容量的标幺值，此值在之间。因此，实际上综合电力负荷在额 定情况下负序电抗的标幺值 （3）零序阻抗）零序阻抗 供电系统各类元件各序电抗值如表3-1所示。 表表3-1各类元件的平均电抗值（见教材各类元件的平均电抗值（见教材74页）页） 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图311 双绕组变压器计算零序电抗时不同接法示意图 X 210 XXX 从结构来看，如果变压器的零序磁通可以在铁心中形成回路，即磁阻很 小，因而励磁电流很小，

36、在此条件下可以认为， 对于YN d联结法 的双绕组变压器，显然也可以认为 变压器的零序电抗决定于其绕组接法和结构绕组接法和结构 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图312 不同接线 方式情况 下变压器 的零序等 效电路 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 四、不对称短路的计算方法四、不对称短路的计算方法 A120ABC UTU A120ABC ITI A0 A2 A1 0 2 1 A0 A2 A1 0 0 I I I jX jX jXE U U U 由以上公式加上供电系统发生不对称短路时的初始条件，即可 求出在供电系统中发生不对称短路时的短路参数。 西安理工大

37、学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 五、正序等效定则五、正序等效定则 正序等效定则就是不对称短路下最大一相短路电流用正序短路电流分量来表示的方法。 a1 (n) k1 XX E I a1 )( )( k1 )(n) Z XX Em ImI n nn 计算供电系统不对称短路电流可按下列步骤进行： 1)求出短路点至供电电源的序阻抗，作出各序等效网络图，忽 略电阻，可得X1、X2、X0。 2)根据短路类型从表查出Xa和m(n)的算式，进行计算。 3)求出短路参数 等。 (n) Z I 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 第六节第六节 感应电动机对短路电流的影响感应电动机对短路电

38、流的影响 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图313 计算感应电动机端点上短路时的短路电流 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 电动机向短路点反馈的冲击电流为 MNMsh M M Msh 2 Ik X E i 因为感应电动机供给的反馈短路电流衰减很快，所以只考虑对短路冲击 电流的影响。当计及感应电动机的反馈冲击电流，系统短路电流冲击值为 Msh (3) sh (3) sh iii Msh i (3) sh i 在实际的工程计算中，如果在短路点附近所接的容量在100 kW以上的感应 电动机或总容量在100 kW以上的电动机群，当 值为短路冲击电流的 5以上时需考

39、虑其影响。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 第七节第七节 供电系统中电气设备的选择与校验供电系统中电气设备的选择与校验 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 一、短路电流的力效应和热效应一、短路电流的力效应和热效应 强大的短路电流通过电气设备和导体，将产生强大的短路电流通过电气设备和导体，将产生: : 电动力效应，可能使电气设备和导体受到破坏或产生永久性变形电动力效应，可能使电气设备和导体受到破坏或产生永久性变形; ; 热效应，可能使其绝缘强度降低，加速绝缘老化甚至损坏。热效应，可能使其绝缘强度降低，加速绝缘老化甚至损坏。 为了正确选择电气设备和导体，保证在短

40、路情况下也不损坏，必须校验为了正确选择电气设备和导体，保证在短路情况下也不损坏，必须校验 其动稳定和热稳定。其动稳定和热稳定。 对于两根平行导体，通过电流分别为对于两根平行导体，通过电流分别为i1和和i2，其相互间的作用力其相互间的作用力F( (单位单位 N）可用下面公式来计算：可用下面公式来计算： 1 1、短路电流的力效应、短路电流的力效应 7 21 102 a l ikiF k与载流体的形状和相对位置有关的形状系数。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图3-14 矩形母线的形状系数曲线 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 当发生三相短路故障时，短路电流冲击

41、值通过中间相导体所产生的当发生三相短路故障时，短路电流冲击值通过中间相导体所产生的最最 大电动力为：大电动力为： 7 2 )3( sh 3 10732. 1 a l ikF 图3-15 平行敷设的三相载流导体的短路受力分析 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 2 2、短路电流的热效应、短路电流的热效应 在线路发生短路时，强大的短路电流将产生很大的热量。在线路发生短路时，强大的短路电流将产生很大的热量。 工程上，可近似地认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。工程上，可近似地认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。 规范要求，导体在正常和短路情况下的温度都必须小于所允许的最高温度

42、（见规范要求，导体在正常和短路情况下的温度都必须小于所允许的最高温度（见 下表）下表） 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 导体种类和材料短路时导体允许 最 高 温 度 Nmax / 0 0c 导体长期允许 工 作 温 度 N / 0 0c 热稳定系数 C 值 铝母线及导线、硬铝及铝锰合金 硬铜母线及导线 200 300 70 70 87 171 钢母线（不与电器直接连接） 钢母线（与电器直接连接） 410 310 70 70 70 63 10kV铝心油浸纸绝缘电缆 10kV铜心油浸纸绝缘电缆 200 220 60 60 95 165 6kV铝心油浸纸绝缘电缆及10kV 铝心不

43、滴流电缆 2006590 6kV铜心油浸纸绝缘电缆及10kV 铜心不滴流电缆 22065150 3kV以下铝心绝缘电缆 3kV以下铜心绝缘电缆 200 250 80 80 铝心交联聚乙烯绝缘电缆 铜心交联聚乙烯绝缘电缆 200 230 90 90 80 135 铝心聚氯乙烯绝缘电缆 铜心聚氯乙烯绝缘电缆 130 130 65 65 65 100 表3-3 导体或电缆的长期允许工作温度和短路时允许的最高温度 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图3-16 短路后导体温度对时间的变化曲线 RdtIQ t t 1 0 2 ktk 24. 0 22 kjjzjfikzkfi 0.240

44、.24QI RtI R ttQQ QFbjz tttti T t eIi f zfi 2 fi 2 2 z 2 fikfi )1 (24. 0)(24. 0 fi 1 0 TeRIRdtiQ T t t t 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 ts, 且Ts时 jfi 2 kfi 24. 0RtIQ tjfi=0.05s k N j 2 24. 0 cdAll A tI Nk 2 j 2 MMAtI 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图3-17 M=f()关系曲线 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 图3-18 由N查k的步骤说明 利用图3-1

45、7曲线求 k 的步骤 1)从纵坐标上找出导体在正常负荷电流时的温度 N值。 N )(fM 2)由向右查得对应于该导体材料 曲线上的a点，进而求出横坐标上的MN值。 3)根据式 可求出 Nk 2 j 2 MMAtI j 2 Nk )(t A I MM k M)(fM 4)由计算出的值查出对应 曲线上的b点，进而求出纵坐标上的k值。 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 二、供电系统中电气设备的选择和校验二、供电系统中电气设备的选择和校验 供电系统中各种电气设备的选择是根据系统运行的要求和设备的安装环境条件， 保证在正常工作时，安全可靠、运行维护方便，投资经济合理。在短路情况下，能

46、满足动稳定和热稳定的要求而不致损坏，并在技术合理的情况下力求经济。 (一一) 按正常工作条件选择时要根据以下几个方面按正常工作条件选择时要根据以下几个方面 (1)环境 供电系统的电气设备在制造上分户内型及户外型 (2)电压 N etN UU (3)电流 N etr max II N1 N etN N0 II 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 (二二)按短路情况进行动稳定和热稳定校验按短路情况进行动稳定和热稳定校验 (1)动稳定校验 即以设备出厂时的最大动稳定试验电流与短路电流的冲击电流相比，且 (3) shet ii 某些电气设备(例如电流互感器)由制造厂家提供动稳定倍数kd

47、，选择设备时要求： (3) sh d N1TA 2 i k I (2)短路情况下的热稳定 热稳定应满足式 的要求。 Nk 2 j 2 MMAtI 对电流互感器则要满足下面的热稳定关系 2 2 tN1TAj k ItI t 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 (三三)电气设备的选择与校验电气设备的选择与校验 1.断路器断路器 在选择高压断路器时，除了考虑其额定电压、额定电流及动稳定和热稳定等因素外， 还应校验其断流容量。 （1）按工作环境选型 N QF U N QF I （2）按正常工作条件选择断路器的额定电压 及额定电流 N QF U N U N QF I fz max I （3）按短路电流校验动、热稳定性 max QF i sh i 动稳定性校验动稳定性校验 若要断路器在通过最大短路电流时，不致损坏，就必须要求断路器 的最大动稳定试验电流峰值 不小于断路器安装处的短路电流冲击值 max QF i sh i 西安理工大学自动化与信息工程学院 供电技术电子课件 热稳定性校验热稳定性校验 当断路器在通过最大短路电流时，为使断路器的最高 温升不超过最高允许温度，应满足： 22 t QFj ItI t （4）断流容量的校验 断路器能可靠切除短路故障的关键参数是它的额 定断流容量。因此，断路器的额定断流容量应大于安装处的最大三相短路容 量，才能保证断路器在分