供电技术-第3章-短路计算

1、第三章第三章 短路电流计算短路电流计算第一节第一节 概述概述 第二节第二节 无限大容量电源供电系统短路过程分析无限大容量电源供电系统短路过程分析 （重点重点） 第三节第三节 高压电网短路电流计算高压电网短路电流计算 （重点重点）第四节第四节 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算 （重点重点/ /难点难点）第五节第五节短路电流的效应短路电流的效应 （重点重点）第六节第六节 供电电气设备的选择及校验供电电气设备的选择及校验（重点重点）第一节第一节 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路短路指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、指供电系统中不同电位的导电部分（各相导

2、体、地线等）之间发生的低阻性短接。地线等）之间发生的低阻性短接。 主要原因主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏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： 短路电流短路电流产生的产生的热量，使导体热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；温度急剧上升，会使绝缘损坏； 短路电流短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏； 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

3、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。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0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CIb)电源0CBA负荷(2)k两相短路两相短路(2)k.AI(2)k.BI(2)k.AI(2)k.BI续上页续上页正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。三、计算短路电流的目的负荷0c)Ck(1)电源BA单相单相( (接地接地) )短路短路(1)kI负荷

4、0d)NCk(1)电源BA单相短路单相短路(1)kIe)C0电源ABk负荷(1,1)两相接地短路两相接地短路(1,1)kIf)CA0电源B负荷(1,1)k k两相接地短路两相接地短路(1,1)kI第二节第二节 无限大容量电源供电系统无限大容量电源供电系统 的短路过程分析的短路过程分析一、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指电源内阻抗为零，供电容量相对无指电源内阻抗为零，供电容量相对无限大的电力系统，电源母线上的输出电压不变。限大的电力系统，电源母线上的输出电压不变。 二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析Q电源a)k(3)GRXLR

5、LXub)GRLki续上页续上页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msin()iIt则则得短路电流得短路电流 当当t0时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，即即ik0=i0，可求得积分常数，即可求得积分常数，即式中，式中，ip为短路电流周期分量为短路电流周期分量; ; inp为短路电流非周期分量。为短路电流非周期分量。短路前负荷电流为短路前负荷电流为kmkmsinsinCIIkkmsindiR iLUtdtkkmksin()tiItCekkmkkmkmsin()(sinsin )tiItIIek

6、pnpiii续上页续上页 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：正常运行状态0.01sO暂态稳态uii, uinp(0)i正常运行状态0.01sip(0)i0O暂态稳态ikuishi,uuipinpiti正常运行状态0.01sO暂态稳态t(t)u2Ikipinpiushi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： pkmksin()iItnpkmtiIek.tpnpiii22k(t)

7、p(t)np(t)IIishp(0.01)np(0.01)iiishsh2ikI短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值： 22shp(0.01)np(0.01)III2shsh1 2(1)IkIpIIIp(0)km2iII 短路次暂态电流短路次暂态电流短路冲击短路冲击系数系数ksh可查曲线或计算可查曲线或计算 0.012 (1)Ie0.0122( 2)II e2tI e第三节第三节 高压电网短路电流计算高压电网短路电流计算一、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，短路电流的周期分量的幅值流的周期分量的幅值和和有效值是不变的

8、。有效值是不变的。 (3)cck223 |3UUIZRX(3)ck3UIX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cN1.05UU*dAAA 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Sd和和基准电压基准电压Ud。标幺值标幺值续上页续上页基准容量取基准容量取基准电流基准电流二、供电系统各元件电抗标幺值二、供电系统各元件电抗标幺值 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值 基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即dcN1.

9、05UUUd100MVAS ddd3SIU基准电抗基准电抗ddd3UXI*SSdXXX式中，式中，Sk为为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。22cckdUUSSdkSS2cdUSdc3SU续上页续上页 2 2）电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值式中，式中，L为线路长度，为线路长度，x0为线路单位长度的电抗，可查手册。为线路单位长度的电抗，可查手册。*WLWLdXXX 3 3）电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值NTkN.T3%() 100I XUU2ckTN T%100UUXS因为因为 所以所以 *TTdXXX标幺值标幺值 02cd

10、x LUSd02cSx LUN TT2c() 100SXU2ckN.T2cd%100UUSUSdkN T%100SUS三、三相短路电流的计算三、三相短路电流的计算三相短路三相短路电流电流周期分量有效值的标么值周期分量有效值的标么值: : (3)(3)*kkkIII由此可得三相短路电流周期分量有效值：由此可得三相短路电流周期分量有效值： (3)(3)*kkdIII其他其他短路电流：短路电流： (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（对高压系统）（对高压系统）（对低压系统）（对低压系统）cd*3U

11、 IXd*SXcdc33USXU2cdUS X*1Xd*IX(3)(3)(3)(3)shsh1.841.09iIII 例例3-1某供电系统如图所示。己知电力系统出口处的短路容某供电系统如图所示。己知电力系统出口处的短路容量为量为Sk=250MVA，试求工厂变电所试求工厂变电所10kV母线上母线上k-1点短路和两点短路和两台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压380V母线上母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。点短路的三相短路电流和短路容量。架 空 线 5 k mG1 0 k VQ电 源kS 9 - 1 0 0 01 0 k V0 .3 8 k V

12、S 9 - 1 0 0 0k - 2k - 1S例例3-13-1dc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c13SIUd2100MVA144.34kA30.4kVI解：1.1.确定基准值确定基准值 100MVA5.50kA3 10.5kV续上页续上页2.2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值*d1kSXS 2 2）电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*d202c1SXx LU 3 3）电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值*dk34N T%100SUXXS124k - 13k

13、- 2X1X2X3X4*100MVA0.4250MVA2100MVA0.35(/km) 5km1.59(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA续上页续上页3.求求k-1点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值*(k 1)12XXX2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值(3)*k 1d1(k 1)/IIX3）其他三相短路电流）其他三相短路电流(3)(3)(3)k 1k 1k 1(3)sh(3)sh2.76kA2.55 2.76kA7.04kA1.51 2.76kA4.17

14、kAIIIiI 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续上页续上页4求求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量两台变压器并联运行情况下：两台变压器并联运行情况下：1）总电抗标么值）总电抗标么值(k 2)1234/XXXXX2)三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值(3)d2k 2(k 2)IIX3)其他三相短路电流其他三相短路电流(3)k-2d(k-2)/SSX4）三相短路容量三相短路容量(3)(3)

15、(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续上页续上页两台变压器分列运行情况下：两台变压器分列运行情况下：1）总电抗标么值）总电抗标么值(k-2)123XXXX2)三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值(3)d2k-2(k-2)IIX3)其他三相短路电流其他三相短路电流(3)2(2)/kdkSSX4）三相短路容量三相短路容量(3)(3)(3)k-2k-2k-2(3)sh(3)

16、sh20.65kA2.26 20.65kA46.67kA1.31 20.65kA27.05kAIIIiI0.4 1.5956.99144.34kA20.65kA6.99100MVA/6.9914.31MVA 补 例补 例 某 用 户某 用 户 3 5 / 1 0 k V 总 降 压 变 电 所 装 有 一 台总 降 压 变 电 所 装 有 一 台 S 9 -3150/35/10.5kV变压器，变压器，Uk%=7。采用一条采用一条5km长的长的35kV架空线架空线路供电，路供电，x0=0.4/km。从总降压变电所出一路从总降压变电所出一路10kV电缆线路（电缆线路（x0=0.08/km）向向1k

17、m远处的远处的S9-1000/10/0.4kV车间变压器，车间变压器，Uk%=5）供电。已知地区变电所出口处短路容量为供电。已知地区变电所出口处短路容量为400MVA，试试（1）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；（2）计算总降压变电所）计算总降压变电所10kV母线母线k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，ish，I （3）计算车间变电所）计算车间变电所0.38kV母线母线k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，I。补例补例S 9 - 3 1 5 0k3 5 k V电 源架 空 线 5 k mG0 .3 8 k V电 缆 线 1 k m1 0

18、 k VS 9 - 1 0 0 0k - 2k - 1S续上页续上页解：（解：（1 1）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值； 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值*d1kSXS2）35kV电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*d202cSXx LU 3 3）35kV电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值*dk3N T%100SUXSdc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c1100MVA5.50kA33 10.5kVSIUd2100MVA=144.34kA30.4kVI100MVA0.25400MVA2100

19、MVA0.4(/km) 5km0.146(37kV)3710010 kVA2.221003150kVA续上页续上页4）10kV电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*d402cSXx LU 5 5）10kV电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值*dk5N T%100SUXSK-1K-2X1X2X3X4X5*（2）计算）计算k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，ish，I*(k-1)123XXXX(3)*k-1d1(k-1)/IIX(3)(3)(3)shk2.55 1.9kA4.87kA1.9kAiII2100MVA0.08(/km) 1km0.073(10.5kV)3510010

20、 kVA51001000kVA0.250.1462.222.6165.50kA/2.6161.9kA续上页续上页K-1K-2X1X2X3X4X5*(k-2)(k-1)45XXXX(3)*k-2d2(k-2)/IIX（3）计算）计算k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，I。(3)(3)k18.77kAII2.616+0.073+5=7.689144.3kA/2.78918.77kA四、两相短路电流的估算 (2)ck2UIX 在远离发电机的无限大容量系统中发生两相短路时，其两在远离发电机的无限大容量系统中发生两相短路时，其两相短路电流可由下式求得相短路电流可由下式求得: :Q电 源GkXLR

21、Lc( 2 )k( 2 )IURX而三相短路电流而三相短路电流(3)ck3UIX所以所以 (2)(3)(3)kkk30.8662III第四节第四节 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算一、低压电网短路计算的特点 1.1.配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑；配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑；2.2.电阻值较大，电抗值较小；电阻值较大，电抗值较小；3.3.低压系统元件电阻多以毫欧计，用有名值法比较方便。低压系统元件电阻多以毫欧计，用有名值法比较方便。4.4.因低压系统的非周期分量衰减快，因低压系统的非周期分量衰减快，ksh值在值在11.3范围范围。5.5.在计

22、算单相短路电流时，假设计算温度升高，电阻值增大在计算单相短路电流时，假设计算温度升高，电阻值增大。 二、三相短路电流的计算二、三相短路电流的计算 (3)ck223 ()UIRXc400VU 电源至短路点的总阻抗包括变压器高压侧系统、变压器、低电源至短路点的总阻抗包括变压器高压侧系统、变压器、低压母线及配电线路等元件的阻抗；开关电器及导线等接触电阻可压母线及配电线路等元件的阻抗；开关电器及导线等接触电阻可忽略不计。忽略不计。 续上页续上页1 1高压侧系统的阻抗高压侧系统的阻抗23cSk10UZS3 3母线及电缆的阻抗，其单位长度值可查母线及电缆的阻抗，其单位长度值可查手册手册。 SS0.995X

23、ZSS0.1RX2 2变压器的阻抗变压器的阻抗2kcT2N.TPURS2kcTN.T%100UUZS22TTTXZR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： c400VU 归算到低压侧的归算到低压侧的变压器变压器阻抗可按下式计算：阻抗可按下式计算： c400VU (2)(3)(3)kkk30.8662III两相短路电流两相短路电流 三、单相短路电流的计算 根据根据对称分量法对称分量法，单相短路电流为单相短路电流为(1)k120/3UIZZZ(1)k220.S0 T0 W0.S0 T0

24、W220V()()IRRRXXX 工程计算公式为工程计算公式为正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗低压侧低压侧单相短路电流的大小与变压器单相短路时的单相短路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗相零阻抗密切相关。密切相关。高压系统、变压器、母线及电缆高压系统、变压器、母线及电缆的相零电阻的相零电阻高压系统、变压器、母线及电高压系统、变压器、母线及电缆的相零电抗缆的相零电抗负荷负荷d)(1)kIABCNO电源电源(1)k 例例3 3-2 -2 某用户某用户10/0.38kV变电所的变压器为变电所的变压器为SCB10-1000/10型，型，Dyn11联结，已知变压器高压侧短路容量为联结

25、，已知变压器高压侧短路容量为150MVA，其其低压配电网络短路计算电路如图所示。求短路点低压配电网络短路计算电路如图所示。求短路点k-1处的三相处的三相和单相短路电流。和单相短路电流。例例3 32 2解：解：1、计算有关电路、计算有关电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 线W B L = 6 m电 缆 线W L L = 5 0 m 1)高压系统阻抗（归算高压系统阻抗（归算到到400V侧）侧）23cSk2310(

26、400V)101.07m150MVAUZSSS0.9950.995 1.07m1.065mXZ SS0.10.106mRX续上页续上页0 SS20.71m3XX 相零阻抗相零阻抗( (Dyn11联接联接) ) 0 SS20.071m3RR 2 2）变压器的阻抗（）变压器的阻抗（归算到低压侧归算到低压侧）2kcTN.T%100UUZS2kcT2N.TPURS22TTTXZR 因零序电流不能在高压侧流通，故因零序电流不能在高压侧流通，故高压侧系统的高压侧系统的相零阻相零阻抗按每相抗按每相阻阻抗值的抗值的2/3计算计算，即，即 0 TT1.134mRR 0 TT9.533mXX 227.09kW(4

27、00V)1.134m(1000kVA)26 (400V)9.6m100 1000kVA229.61.134 m9.533m 续上页续上页WB0.181mm 6m1.086mXxL2 2. .三相短路回路总阻抗三相短路回路总阻抗及及三相短路电流三相短路电流 WB0.025mm 6m0.15mRrL相零阻抗为相零阻抗为 0 WB00.380mm6m2.280mXxL 0 WB00.056m/m6m0.336mRrL STWB(0.1061.1340.15)m1.39mRRRR 3) 3) 母线的阻抗母线的阻抗 (3)ck223 ()UIRXSTWB(1.065 9.533 1.086)m11.68

28、4mXXXX22400V19.63kA3 (1.3911.684 )m续上页续上页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.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)k2200UIRX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22220V17.43kA1.54112.523 m第五节第五节 短路电流的效应短路电流的效应一、短路电流的电

29、动力效应一、短路电流的电动力效应强大的短路电流通过电器和导体，将产生强大的短路电流通过电器和导体，将产生: : 电动力效应电动力效应，可能使电器和导体受到破坏或产生永久性变形，可能使电器和导体受到破坏或产生永久性变形; ; 热效应热效应，可能使其绝缘强度降低，加速绝缘老化甚至损坏。，可能使其绝缘强度降低，加速绝缘老化甚至损坏。 为了正确选择电器和导体，保证在短路情况下也不损坏，为了正确选择电器和导体，保证在短路情况下也不损坏，必须校验其必须校验其动稳定动稳定和和热稳定热稳定。由由电工基础电工基础知，处于空气中的两平行直导体分别通过电流知，处于空气中的两平行直导体分别通过电流i i1 1、i i

30、2 2（A A），而导体间轴线距离为，而导体间轴线距离为a a，导体的两支持点距离（档距）为，导体的两支持点距离（档距）为l l, ,则导体间所则导体间所产生的电磁互作用力即电动力为：产生的电磁互作用力即电动力为：（一）短路时的最大电动力（一）短路时的最大电动力2721210/1022ANali iali iF第五节第五节 短路电流的效应短路电流的效应1.如果三相线路中发生两相短路，则两相短路冲击电流 通过两相导体时产生的电动力最大，其值为：2.如果三相线路中发生三相短路则三相短路冲击电流在中间相产生的电动力最大：)2(shi272)2(0)2(/10ANaliFsh272)3()3(/103

31、ANaiiFsh3.三相短路时的电动力与两相短路时电动力的关系15. 132)2()3(FF 载流导体和电器承受短路电流作用时满足电动力稳定的载流导体和电器承受短路电流作用时满足电动力稳定的原始条件是原始条件是(3)maxalFF （二）短路动稳定的校验条件（二）短路动稳定的校验条件 电器应能承受短路电流电动力效应的作用，不致产生永久电器应能承受短路电流电动力效应的作用，不致产生永久变形或遭到机械损伤，即具有足够的动稳定性。变形或遭到机械损伤，即具有足够的动稳定性。 工程上，电器的动稳定通常用电器的极限通过电流（即工程上，电器的动稳定通常用电器的极限通过电流（即额定峰值耐受电流）来表示。满足动

32、稳定的等效条件是：额定峰值耐受电流）来表示。满足动稳定的等效条件是：(3)maxshiin1.一般电器的动稳定度校验一般电器的动稳定度校验（包括开关电器和电流互感器等）2.绝缘子的动稳定度校验条件绝缘子的动稳定度校验条件满足动稳定度校验条件是满足动稳定度校验条件是 母线在绝缘子上平放：母线在绝缘子上平放： 竖放竖放)3(max)3(maxshshIIii)3(calFF)3()3(FFc)3()3(4 . 1 FFc满足动稳定度的校验条件:硬铜（TMY）最大允许应力：硬铝（LMY）最大允许应力：上述最大计算应力按右式计算：式中：M为母线通过三相短路冲击电流时所受到的弯曲力矩。 当母线挡数为12

33、时， 当母线档数大于2时W为母线的截面系数。calMPaal140MPaal70WMc8)3(lFM 10)3(lFM 二、二、短路点附近交流电动机的反馈冲击电流影响短路点附近交流电动机的反馈冲击电流影响 当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过短路电当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过短路电流的流的1%时，按时，按规定，应计入电动机反馈电流的影响。规定，应计入电动机反馈电流的影响。 s h . MQ电源s hkMGii 当交流电动机进线端发生三相短路时，它反馈的最大短路当交流电动机进线端发生三相短路时，它反馈的最大短路电流瞬时值（即电动机反馈冲击电流）可按下式计算：电流瞬时值（即

34、电动机反馈冲击电流）可按下式计算： Msh.MSh.MN.MM2()EikIX 由于交流电动机在外电路短路后很快受到制动，因此它产由于交流电动机在外电路短路后很快受到制动，因此它产生的反馈电流衰减很快。生的反馈电流衰减很快。sh.shsh.Miii此时短路点的短路冲击电流为此时短路点的短路冲击电流为三、短路电流的热效应（一）短路时导体的发热（一）短路时导体的发热 在线路发生短路时，在线路发生短路时，强大的短路电流将产生强大的短路电流将产生很大的热量。很大的热量。 工程上，可近似地工程上，可近似地认为导体在短路时间内认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。是与周围介质绝热的。 规范要求，导体在正

35、常和短路情况下的温度都必须小于所规范要求，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。允许的最高温度。O12ttt短路前后导体的温度变化短路前后导体的温度变化kL0续上页续上页2imak0.05()IttI根据根据Q值可以确定出短路时导体所达到的最高温度值可以确定出短路时导体所达到的最高温度k。发热假想时间发热假想时间kopocttt继电保护动作时间继电保护动作时间断路器开断时间断路器开断时间kimak1tstt当时， 在实际短路时间在实际短路时间tk内内, ,短路电流的热量为短路电流的热量为k2kk .t0tQIR d t2kim aQIRt工程计算公式工程计算公式k22pn p

36、 (t)0()tIiR d tk0.05tk22kn p (t)0tIR tiR d t续上页续上页 载流导体和电器承受短路电流作用时满足热稳定的原始条载流导体和电器承受短路电流作用时满足热稳定的原始条件是件是kal （二）短路热稳定的校验条件（二）短路热稳定的校验条件 工程上，对于一般电器，满足热稳定的等效条件是：工程上，对于一般电器，满足热稳定的等效条件是： 22timaI tI t电器的电器的额定短时耐受电流有效值额定短时耐受电流有效值及时间及时间 对于对于载流导体，满足热稳定的等效条件是：载流导体，满足热稳定的等效条件是： 3ima10IAtC导体的热稳定系数导体的热稳定系数本章小结本

37、章小结 供电系统中危害最大的故障是短路，进行短路供电系统中危害最大的故障是短路，进行短路计算计算的的目的是正确选择目的是正确选择和检验电气设备及其保护装置。和检验电气设备及其保护装置。 本章首先简介短路的有关概念本章首先简介短路的有关概念; ;然后然后分析了无限大容量电源供电系统分析了无限大容量电源供电系统短路过程短路过程; ;接着讲述了接着讲述了高压电网短路电流的计算方法和低压电网短路电流高压电网短路电流的计算方法和低压电网短路电流的计算方法；的计算方法；最后介绍了最后介绍了短路电流的效应。短路电流的效应。本章重点：本章重点：高压电网短路电流的计算方法、低压电网短路电流的计算高压电网短路电流

38、的计算方法、低压电网短路电流的计算方法、短路电流的效应。方法、短路电流的效应。本章难点：本章难点：低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算。 教学基本要求：教学基本要求：了解短路的原因、后果及形式；了解短路的原因、后果及形式；理解理解无限大容量电源无限大容量电源供电系统短路过程和短路电流的效应供电系统短路过程和短路电流的效应；掌握高压掌握高压电网短路电流的计算方法电网短路电流的计算方法和低压电网短路电流的计算方法；和低压电网短路电流的计算方法；导体种类和材料导体种类和材料最高允许温度最高允许温度/热稳定系数热稳定系数C/Amm2额定负荷额定负荷时时短路时短路时母线或绞线母线或绞线铜铜703

39、00171铝铝7020087500V橡皮绝缘导线和橡皮绝缘导线和电力电缆电力电缆铜芯铜芯65150131500V聚氯乙烯绝缘导线和聚氯乙烯绝缘导线和16kV电力电缆电力电缆铜芯铜芯70160115110kV交联聚乙烯绝缘电交联聚乙烯绝缘电力电缆，乙丙橡胶电力电缆力电缆，乙丙橡胶电力电缆铜芯铜芯90250143附录表附录表1616附录表附录表1616导体在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数导体在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数对称分量法计算不对称短路对称分量法指出，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

40、相的量分解为正序、负序和零序三个分量之和：即,ABCFFF120120120AAAABBBBCCCCFFFFFFFFFFFF212201()31()31()3AABCAABCAABCFFaFa FFFa FaFFFFF式中，式中，01201322jae 续上页续上页Q电源kGUk1Ik0Ik2I120,ZZZk1k2k0,UUU不对称短路计算电路图不对称短路计算电路图GUk1I1Zk1U正序网络正序网络2Zk2Uk2I负序网络负序网络20Zk0Uk0I零序网络零序网络k1k11UUI Zk2k22UI Z k0k00UI Z 续上页续上页k1k2k00UUU又k11k22k000UI ZIZI

41、 Z故(1)k1k2k0k13IIII=对于单相短路，由对称分量法得对于单相短路，由对称分量法得(1)k1201()03UIZZZ故(1)k1201()3UIZZZ所以(1)k12013UIZZZ有效值供电系统各元件的相零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关,，故，故取决于零序等效电路情况。取决于零序等效电路情况。120,ZZZ而1.电力系统的相零阻抗电力系统的相零阻抗1.S2.SSZZZ已知0.S0Z（三线制电路）0.SS23ZZ-故2.电力变压器的相零阻抗电力变压器的相零阻抗12003ZZZZ元件相零阻抗元件相零阻抗1

42、.T2.TTZZZ已知0.TZ与变压器连接组别有关与变压器连接组别有关续上页续上页绕组连接图CBAabcn0（1）对于）对于D,yn11联接组联接组零序等效电路0.TZ1Z2ZmZ0.TTZZ（2）对于）对于Y,yn0联接组联接组绕组连接图CBAabcn0零序等效电路0.TZ1Z2ZmZ0.TmZZ0.TTZZ-故0.TmZZ-故续上页续上页3.线路的相零阻抗线路的相零阻抗1.W2.W0.W0.W3ZZZZ1.W2.WW.ZZZ又0.WW.W.0ZZZ而+3零线中零序电流叠加零线中零序电流叠加0.WW.W.0ZZZ则第六节第六节 供电系统电气设备的选择与校验供电系统电气设备的选择与校验（一）选

43、择校验项目及条件（一）选择校验项目及条件 1. 按正常工作条件选择按正常工作条件选择 考虑电气设备的环境条件和电气要求。考虑电气设备的环境条件和电气要求。 环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以及有防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构类及有防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构类型。型。电气要求是指电气设备在电压、电流等方面的要求，即电气要求是指电气设备在电压、电流等方面的要求，即高压电器的选择与检验 对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，

44、则要求其最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流。，则要求其最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流。 1）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即路最大短路电流。即(3)ock.maxII 2 2）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大负荷电流。即路最大负荷电流。即ocL.maxII 3 3）对熔断器）对熔断器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即最大短路电流。即(3)ocshII（对非限流型熔断器）（对非限流型熔断器）(3)ock.maxII（对限流型熔断器）（对限流型熔断器） 按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时的按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时的动稳定性和热稳定性进行校验。动稳定性和热稳定性进行校验。 2. 按短路故障条件校验按短路故障条