第3章短路电流及其计算ppt课件

1、第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第1页第3章短路电流及其计算内容提要：本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流简内容提要：本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流简称短路电流），包括无限大容量系统中三相、两相、单相短路电流计称短路电流），包括无限大容量系统中三相、两相、单相短路电流计算。最后介绍短路电流的效应和稳定度校验。算。最后介绍短路电流的效应和稳定度校验。短路计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系短路计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保

2、证供配电系统统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。中出现短路时，保护装置能可靠动作。 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第2页 在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况，最严重的故障是短路故障。还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况，最严重的故障是短路故障。短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性

3、连接或经小阻抗连接。连接。 3.1 3.1 短路与短路电流有关概念短路与短路电流有关概念形成短路的原因主要有：形成短路的原因主要有：1、 元件损坏，例如设备绝缘材料老化，设计制造安装及维护不良等造元件损坏，例如设备绝缘材料老化，设计制造安装及维护不良等造成的设备缺陷发展成短路。成的设备缺陷发展成短路。2、 气象条件恶化，例如雷击过电压造成的闪络放电，由于风灾引起架气象条件恶化，例如雷击过电压造成的闪络放电，由于风灾引起架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等。空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等。3、 人为过失，例如运行人员带负荷拉刀闸，检修线路或设备时未排除人为过失，例如运行人员带负荷拉刀闸，检修线路

4、或设备时未排除接地线就合闸供电等。接地线就合闸供电等。4、 其他原因，例如挖沟损伤电缆，鸟兽风筝跨接在截流裸导体上等。其他原因，例如挖沟损伤电缆，鸟兽风筝跨接在截流裸导体上等。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第3页短路的危害：短路的危害：1、 在工业供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电在工业供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏

5、设备和电缆。产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆。2、 设备通过短路电流将使其发热增加，如短路持续时间较长，电气设备可设备通过短路电流将使其发热增加，如短路持续时间较长，电气设备可能由于过热造成导体熔化或绝缘损坏。能由于过热造成导体熔化或绝缘损坏。3、 短路时故障点往往有电弧产生，它不仅可能烧坏故障元件，且可能殃及短路时故障点往往有电弧产生，它不仅可能烧坏故障元件，且可能殃及周围设备。周围设备。4、 在短路点附近电压显著下降。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，在短路点附近电压显著下降。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电

6、动机的电磁转矩显著它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减少，转速随之下降，当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产减少，转速随之下降，当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废、设备损坏等严重后果。品报废、设备损坏等严重后果。5、 发生不对称短路时不平衡电流产生的磁通，可以在附近的电路内感应出发生不对称短路时不平衡电流产生的磁通，可以在附近的电路内感应出很大的电动势，对于架设在高压电力线路附近的通信线路或铁道信号系统会很大的电动势，对于架设在高压电力线路附近的通信线路或铁道信号系统会产生严重的影响。产生严重的影响。6、 当短路点离发电厂很近时，有可

7、能造成发电机失去同步，而使整个电力当短路点离发电厂很近时，有可能造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。这是短路故障的最严重后果。系统的运行解列。这是短路故障的最严重后果。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第4页在三相系统中在三相系统中,短路的基本形式有：短路的基本形式有：三相短路，三相短路， 两相短路，两相短路，单相短路，单相短路， 两相接地短路。两相接地短路。防止短路对策防止短路对策严格遵守操作规程严格遵守操作规程 文明施工文明施工 正确安装和维护防雷设备正确安装和维护防雷设备 预防性试验预防性试验 第第3 3章章 短路电流及其计算短

8、路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第5页短路故障的种类短路故障的种类 短路回路中流过很大的短路电流，短路回路中流过很大的短路电流，故障相电压为零故障相电压为零 不对称短路不对称短路 两相短路两相短路接地接地 三相电路中都流过很大的短路电三相电路中都流过很大的短路电流，短路时电压和电流保持对称，流，短路时电压和电流保持对称，短路点电压为零短路点电压为零 对称短路对称短路 三相短路三相短路 短路回路中流过很大的短路电流，短路回路中流过很大的短路电流，电压和电流的对称性被破坏电压和电流的对称性被破坏 不对称短路不对称短路 两相短路两相短路 短路电流仅在故障相中流过，故短路电流仅在故障相

9、中流过，故障相电压下降，非故障相电压会障相电压下降，非故障相电压会升高升高 不对称短路不对称短路 单相短路单相短路 特点特点 短路性质短路性质 示示 图图 表示表示符号符号 短路名称短路名称 )1(k)2(k) 1 , 1 (k)3(k第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第6页无限大容量系统三相短路分析无限大容量系统三相短路分析 一、无限大容量系统一、无限大容量系统（1目的：简化短路计算目的：简化短路计算（2定义：所谓定义：所谓“无限大容量系统无限大容量系统”是指端电压基本保持恒定的电力系统。是指端电压基本保持恒定的电力系统。如电力系统的电源总阻抗

10、不超过短路电路如电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的总阻抗的510，或电力系统容量大于，或电力系统容量大于用户供电系统容量用户供电系统容量50倍时。可视电力系统倍时。可视电力系统为容量无限大系统。为容量无限大系统。 （3合理性合理性 STSS 误差在允许范围误差在允许范围第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第7页无限大容量系统三相短路暂态过程无限大容量系统三相短路暂态过程（1正常工作时正常工作时 u=Umsin(t+) I=Imsin(t+-) （2k点三相短路定性分析：三相短路，阻抗突变，发生暂态过渡过程，k点右侧，没有电源，电流衰减到零，

11、k点左侧有电源，负荷L,I,I不突变，出现周期分量。定量分析：定量分析： 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第8页t=0时：i0-=i0+ i0=iK0Imsin(-)=IKmsin(-k)+inpoinpo=Imsin(-)-IKmsin(-k)iK=IKmsin(t+-K)Imsin(-)IKmsin(-K)e-t/=ip+inp第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第9页最严重三相短路电流时的短路电流最严重三相短路电流时的短路电流短路电流非周期分量初值最大时短路电流瞬时值亦最大。短路电流非周期分量

12、初值最大时短路电流瞬时值亦最大。最严重短路电流的条件为：最严重短路电流的条件为：（1短路回路纯电感，短路回路纯电感，K=90 高压网络高压网络K=90（2短路瞬间电压过零，短路瞬间电压过零，=0或或180（3短路前空载或短路前空载或cos=1即有即有 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第10页三相短路的有关物理量三相短路的有关物理量（1短路电流周期分量有效值短路电流周期分量有效值 Uav_: 短路计算电压或平均额定电压短路计算电压或平均额定电压 Uc1.05UN0.4, 6.3, 10.5, 37, 115, 230kV（2短路次暂态电流短路次暂

13、态电流I短路后第一个周期短路电流周期分量之有效值短路后第一个周期短路电流周期分量之有效值无限大容量系统无限大容量系统 I= IP =I第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第11页（3短路全电流有效值iK(t) （4短路冲击电流ish 短路全电流最大瞬时值 Ksh冲击系数1Ksh2短路冲击电流有效值Ish 高压系统Ksh=1.8, ish=2.55I, Ish=1.51I低压系统Ksh=1.3, ish=1.84I, Ish=1.09I 2)()(2)(tnptptkiII 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术

14、第3章第12页（5短路稳态电流I 对无限大容量系统 （6三相短路容量 式中，式中，SK为三相短路容量为三相短路容量MVA）；）；Uav为短路点所在级的线路平均额定电压为短路点所在级的线路平均额定电压kV）；）；Ik为短路电流为短路电流kA）。）。 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第13页 短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称为次暂态短路电短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称为次暂态短路电流有效值。用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量。应采用流有效值。用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量。应采用

15、电力系统在最大运行方式下，继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计电力系统在最大运行方式下，继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。算保护装置的整定值。 短路后经过半个周期即短路后经过半个周期即0.01s0.01s时的短路电流峰值，是整个短路过程时的短路电流峰值，是整个短路过程中的最大瞬时电流。这一最大的瞬时短路电流称为短路冲击电流。为三相短路冲中的最大瞬时电流。这一最大的瞬时短路电流称为短路冲击电流。为三相短路冲击电流峰值，用来校验电器和母线的动稳定度。击电流峰值，用来校验电器和母线的动稳定度。 三相短路冲击电流有效值，短路后第一个周期的短路电流的有效值。三相短路

16、冲击电流有效值，短路后第一个周期的短路电流的有效值。也用来校验电器和母线的动稳定度。也用来校验电器和母线的动稳定度。 短路计算的目的和短路参数 )3/(I)3(shi)3(shI第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第14页短路计算的方法简介 有名值法有名值法标幺值法标幺值法短路容量法短路容量法如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用短路如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用短路容量表示，称短路容量法。容量表示，称短路容量法。如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用相对如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用相对值表示，称标幺值法。

17、值表示，称标幺值法。如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用有名如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用有名值即有单位的值表示，称有名值法值即有单位的值表示，称有名值法( (欧姆法欧姆法) )。3.2 无限大容量系统中三相短路电流的计算无限大容量系统中三相短路电流的计算 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第15页（1 1用有名值法用有名值法( (欧姆法欧姆法) )进行短路计算的步骤进行短路计算的步骤归纳为：归纳为： 绘制短路回路等效电路绘制短路回路等效电路 计算短路回路中各元件的阻抗值计算短路回路中各元件的阻抗值 求等效阻抗，化简电路求等

18、效阻抗，化简电路 计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路参数计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路参数 列短路计算表列短路计算表第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第16页有名值法欧姆法）有名值法欧姆法）无限大容量系统发生三相短路时，三相短路电流周期分量有效值：无限大容量系统发生三相短路时，三相短路电流周期分量有效值：22)3(33 XRUZUICCK高压电路：三相短路电流周期分量有效值：高压电路：三相短路电流周期分量有效值： XUICK3)3(三相短路容量：三相短路容量：)3()3(3KCKIUS几个主要元件的阻抗计算略）几个主要元件的阻抗计

19、算略）第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第17页2ccURRU2ccUXXU式中式中 R、X 和和Uc为换算前元件的电阻、电抗和元件所在处的短路计算电压；为换算前元件的电阻、电抗和元件所在处的短路计算电压； R 、X 和和Uc 为换算后元件的电阻、电抗和短路点的计算电压。为换算后元件的电阻、电抗和短路点的计算电压。实际上只有电力线路的阻抗需要按上列公式换算。实际上只有电力线路的阻抗需要按上列公式换算。留意：在计算短路电路阻抗时，假如电路内含有电力变压器时，电路留意：在计算短路电路阻抗时，假如电路内含有电力变压器时，电路内各元件的阻抗都应统一换算到

20、短路点的短路计算电压去，阻抗等效内各元件的阻抗都应统一换算到短路点的短路计算电压去，阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。换算的条件是元件的功率损耗不变。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第18页例例3-1 某供电系统如图某供电系统如图3-5所示。已知电力系统出口断路器为所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10型。试求工厂型。试求工厂变电所高压变电所高压10kV母线上母线上k-1点短路和低压点短路和低压 380V母线上母线上k-2点短路的三相短路电流和短点短路的三相短路电流和短路容量。路容量。 例例3-1的短路计算电路图的短路计算电路图 解

21、：解：1. 求求k-1点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量Uc1= 10.5 kv） (1) 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1) 电力系统的电抗：由附录表电力系统的电抗：由附录表8可查得可查得SN10-10型断路器的断流容量型断路器的断流容量Soc=500 MVA，因此，因此S91000(DYn11)S91000(DYn11)2211(10.5)0.22500cocUkVXSMVA第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第19页 2) 架空线路的电抗：由表架空线路的电抗：由表3-1查得查得X0 =

22、0.35/km ,因此因此 3)绘绘k -1点短路的等效电路如图所示。点短路的等效电路如图所示。图上标出各元件的序号分子和电抗值分母），并计算其总电抗为图上标出各元件的序号分子和电抗值分母），并计算其总电抗为 200.35(/)51.75XX lkmkm(1)120.221.751.97kXXX 例例3-1的短路等效电路图欧姆法）的短路等效电路图欧姆法）第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第20页(2) 计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量 1) 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 2) 三相短路次暂态电流和稳态电

23、流三相短路次暂态电流和稳态电流 3) 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 4) 三相短路容量三相短路容量 (3)11(1)10.53.08331.97ckkUkVIkAX( 3 )( 3 )( 3 )13 .0 8kIIIkA(3)(3)2.552.55 3.087.85shiIkAkA(3)(3)1.511.513.084.65shIIkAkA(3)(3)11133 10.53.0856.0kckSU IkVkAMVA第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第21页 2. 求求k -2点的短路电流

24、和短路容量点的短路电流和短路容量Uc2= 0.4kV ） (1) 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1) 电力系统的电抗电力系统的电抗 2) 架空线路的电抗架空线路的电抗 3) 电力变压器的电抗：由附录表电力变压器的电抗：由附录表5查得查得Uk5，因此，因此 22421(0.4)3.210500cocUkVXSMVA32224310810004 . 01005100%kVAkVSUUXXNck32212021054. 25 .104 . 05)/(35. 0kVkVkmkmUUlXXcc第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电

25、技术第3章第22页4) 绘绘k -2点短路的等效电路如图点短路的等效电路如图b所示，并计算其总电抗所示，并计算其总电抗 (2) 计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量 1) 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 2) 三相短路次暂态电流和稳态电流三相短路次暂态电流和稳态电流 43432143212/XXXXXXXXXXXK 33341086. 621081054. 2102 . 3kAkVXUIkck7 .331086. 634 . 033)2(2)3(2kAIIIk7 .33)3(2)3()3( 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂

26、供配电技术第3章第23页 3) 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 4) 三相短路容量三相短路容量 表表3-2 例例3-1的短路计算表的短路计算表 kAkAIish0 .627 .3384.184.1)3()3( kAkAIIsh7 .367 .3309.109.1)3()3( MVAkAkVIUSkck3 .237 .334 . 033)3(22)3(2 23.3 36.7 62.033.733.733.7 56.04.657.853.083.083.08三相短路容量 / MVA 三相短路电流 / kA 短路计算点(3)kI(3)I(3)

27、I(3)shi(3)kS1k2k) 3(shI第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第24页（2 2用标幺值法进行短路计算的步骤归纳为：用标幺值法进行短路计算的步骤归纳为： 选择基准容量、基准电压、计算短路点的基准电流选择基准容量、基准电压、计算短路点的基准电流 绘制短路回路的等效电路绘制短路回路的等效电路 计算短路回路中各元件的电抗标幺值计算短路回路中各元件的电抗标幺值 求总电抗标幺值，化简电路求总电抗标幺值，化简电路 计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数 列短路计算表列短路计算表 第第3 3章章

28、 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第25页通常采用标幺值计算，以简化计算，便于比较分析。通常采用标幺值计算，以简化计算，便于比较分析。一、标幺制一、标幺制用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标 幺值没有单位。即幺值没有单位。即 容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第26页基准容量基准容量SdSd，基准电压，

29、基准电压UdUd，基准电流，基准电流IdId和基准阻抗和基准阻抗ZdZd亦应遵守功率方亦应遵守功率方程程 和电压方程和电压方程 。故有。故有 通常通常Sd=100MVA, Ud= Sd=100MVA, Ud= 线路平均额定电压为基准电压。线路平均额定电压为基准电压。 二、短路回路元件的标幺值阻抗二、短路回路元件的标幺值阻抗 短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电气元件的阻抗及短路短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电气元件的阻抗及短路回路总阻抗。回路总阻抗。1线路的电阻标幺值和电抗标幺值线路的电阻标幺值和电抗标幺值第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术

30、第3章第27页2变压器的电抗标幺值变压器的电抗标幺值 3电抗器的电抗标幺值电抗器的电抗标幺值 Ud为电抗器安装处的基准电压。为电抗器安装处的基准电压。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第28页4电力系统的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值（1已知电力系统电抗有名值已知电力系统电抗有名值XS 系统电抗标幺值为系统电抗标幺值为 （2 2已知电力系统出口断路器的断流容量已知电力系统出口断路器的断流容量SocSoc （3已知电力系统出口处的短路容量SK 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第29页5短路回路总阻抗

31、短路回路总阻抗 假设假设 时，可略去电阻，即时，可略去电阻，即 = 三、三相短路电流计算三、三相短路电流计算1 1三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 由于由于 ， ，上式即为上式即为 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第30页3三相短路容量三相短路容量 或或 短路电流具体计算步骤：短路电流具体计算步骤：根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。画出计算短路电

32、流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。标序号，分母标阻抗值。选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、化方法都可以使用，如串联、并联、-Y或或Y-变换、等电位法等。变换、等电位法等

33、。按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第31页1kV以下的低压电力网中的短路电流计算的特点：以下的低压电力网中的短路电流计算的特点：1、 供电电源可以看作是无限大容量系统。供电电源可以看作是无限大容量系统。2、 电阻值电阻值R相对较大而电抗值相对较大而电抗值X相对较小，所以低压电网中电阻不能忽略，相对较小，所以低压电网中电阻不能忽略，

34、为避免复数运算，一般可用阻抗的模为避免复数运算，一般可用阻抗的模|Z|2=R2+X2进行计算。进行计算。3、 直接使用有名值计算更方便。直接使用有名值计算更方便。4、 非周期分量衰减快。所以非周期分量衰减快。所以Ksh取取11.3。5、 必须计及下列元件阻抗的影响：必须计及下列元件阻抗的影响： 长度为长度为1015m或更长的电缆和母线阻抗。或更长的电缆和母线阻抗。 多匝电流互感器原绕组的阻抗。多匝电流互感器原绕组的阻抗。 低压自动空气开关过流线圈的阻抗。低压自动空气开关过流线圈的阻抗。 闸刀开关和自动开关的触点电阻。闸刀开关和自动开关的触点电阻。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算

35、工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第32页 例例3-2 试用标幺制法计算例试用标幺制法计算例 3-1所示供电系统中所示供电系统中 k -1点和点和 k -2点的三相短路电流和短路容量。点的三相短路电流和短路容量。 解：解： (1) 确定基准值确定基准值 取取 (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) 电力系统的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值 由附录表由附录表8查得查得 ，因此，因此 2) 架空线路的电抗标幺值架空线路的电抗标幺值 由表由表3-1查得查得 ，因此，因此 3) 电力变压器的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值 由附录表由附录表5查得查得 ，

36、因此，因此500ocSMVA11000.2500docSMVAXSMVA00.35/Xkm202211000.35(/)51.5910.5dcSMVAXX lkmkmUkV5% kU0 . 5100010010100510001001005343kVAkVAkVAMVAXXkVUkVUMVASccd4 . 0,5 .10,10021kAkVMVAUSIcdd50. 55 .103100311kAkVMVAUSIcdd1444 .03100322第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第33页例例3-2的短路等效电路图标幺制法）的短路等效电路图标幺制法）

37、 (3) 计算计算 k -1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1) 总电抗标幺值总电抗标幺值 2) 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) 其他三相短路电流其他三相短路电流 4) 三相短路容量三相短路容量(1)120.2 1.591.79kXXX(3)11(1)5.53.071.79dkkIkAIkAX(3)(3)(3)13.07kIIIkA(3)(3)(3)(3)2.552.553.077.831.511.51 3.074.64shshiIkAkAIIkAkA(3)1(1)10055.91.79dkkSMVA

38、SMVAX35.045.0第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第34页 (4) 计算计算k -2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1) 总电抗标幺值总电抗标幺值 2) 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) 其他三相短路电流其他三相短路电流 4) 三相短路容量三相短路容量29. 420 . 559. 12 . 0/4321)2(XXXXXkkAkAXIIkdk6 .3329. 4144)2(2)3(2kAIIIk6.33)3(2)3()3( kAkAish8.616

39、.3384.1)3(kAkAIsh6.366.3309.1)3(MVAMVAXSSkdk3 .2329. 4100)2()3(2 由此可见，采用标幺制法的计算结果与例由此可见，采用标幺制法的计算结果与例3-1采用欧姆法计算的结果基本相同。采用欧姆法计算的结果基本相同。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第35页3.3 两相和单相短路电流计算两相和单相短路电流计算 一、两相短路电流的计算一、两相短路电流的计算无限大容量系统发生两相短路时，其短路电流可由下式求得无限大容量系统发生两相短路时，其短路电流可由下式求得 UavUav为短路点的平均额定电压，为

40、短路点的平均额定电压，ZkZk为短路回路一相总阻抗。为短路回路一相总阻抗。 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第36页二、单相短路电流的计算二、单相短路电流的计算在工程计算中，大接地电流系统或三相四线制系统发生单相在工程计算中，大接地电流系统或三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流可用下式进行计算：短路时，单相短路电流可用下式进行计算： 为短路点的平均额定电压；为短路点的平均额定电压；ZP-0为单相短路回路相线与大地或中线的阻抗，为单相短路回路相线与大地或中线的阻抗，可按下式计算：可按下式计算： RT、XT为变压器的单相等效电阻和电抗；为变压

41、器的单相等效电阻和电抗；RP-0、XP-0为相线与大地或中线回路的电阻和电抗。为相线与大地或中线回路的电阻和电抗。0)1( ZUIK U第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第37页3.4 短路电流的效应和稳定度校验短路电流的效应和稳定度校验 导体或电气设备的热效应是指导体或电气设备短路时的最高温度小于或等于导体或电气设备的最高允许温度，保证导体或电气设备不被损坏。 导体或电气设备的电动效应是指导体或电气设备短路时，导体中将流过很大的冲击电流，从而产生很大的电动力。这时如果导体和它的支撑物的机械强度不够，必将造成变形而引起严重事故。为此，必须研究短路

42、电流冲击值所产生电动力的大小和特征，以便在选择电气设备时考虑它的影响，保证具有足够的稳定性，使电气设备可靠地运行。 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第38页一、短路电流的电动力效应一、短路电流的电动力效应 导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。正常工作时导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时，特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电电流不大，电动力很小。短路时，特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。动力最大。1 1两平行载流导体间的电动力两平行载流导体间的电动力由电工基础可知，位

43、于空气中的两平行导体中流过的电流分别为由电工基础可知，位于空气中的两平行导体中流过的电流分别为i1i1和和i2i2A A时，时，i1i1产生的磁场在导体产生的磁场在导体2 2处的磁感应强度为处的磁感应强度为B1B1，i2i2产生的磁场在导体产生的磁场在导体1 1处的磁感应强度为处的磁感应强度为B2B2，两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定，两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决定，大小相等，由下式决定则决定，大小相等，由下式决定 式中，为导体的两相邻支持点间的距离式中，为导体的两相邻支持点间的距离cmcm）；）；a a为两导体为两导体轴线间距离轴线间距离cmcm）；）；KfK

44、f为形状系数，圆形、管形导体为形状系数，圆形、管形导体Kf=1Kf=1，矩形导体根据矩形导体根据 和和 查曲线。查曲线。l第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第39页2短路电流的电动力短路电流的电动力由式由式3-45计算三相短路产生的最大电动力中间相为计算三相短路产生的最大电动力中间相为 由式由式3-44计算两相短路产生的最大电动力为计算两相短路产生的最大电动力为 由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为 因此，两相短路和三相短路产生的最大电动力也具有下列关系因此，两相短路和三相短路产生的最大电动

45、力也具有下列关系 由此可见，三相短路时中间相导体受到的电动力比两相短路时导体受到由此可见，三相短路时中间相导体受到的电动力比两相短路时导体受到的电动力大。因此，校验电器设备或导体的动稳定时，应采用三相短路冲击的电动力大。因此，校验电器设备或导体的动稳定时，应采用三相短路冲击电流或冲击电流有效值。电流或冲击电流有效值。272)3()3(/103ANaliKFhsf 272)2()2(/102ANaliKFhsf 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第40页二短路动稳定度的校验条件二短路动稳定度的校验条件（1 1对一般电器：对一般电器：要求电器的极限通

46、过电流动稳定电流峰值大于最大短路电流峰值要求电器的极限通过电流动稳定电流峰值大于最大短路电流峰值 式中式中 电器的极限通过电流动稳定电流峰值；电器的极限通过电流动稳定电流峰值； 最大短路电流峰值。最大短路电流峰值。（2 2对绝缘子：对绝缘子：要求绝缘子的最大允许抗弯载荷大于最大计算载荷，即要求绝缘子的最大允许抗弯载荷大于最大计算载荷，即式中式中 绝缘子的最大允许载荷；绝缘子的最大允许载荷； 最大计算载荷。最大计算载荷。shiimaxCalFFmaxishialFCF第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第41页3. 硬母线的动稳定度校验条件硬母线的动

47、稳定度校验条件alccMW图图3-9 水平排列的母线水平排列的母线a) 平放平放 b) 竖放竖放第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第42页三、电动机对三相短路电流的影响三、电动机对三相短路电流的影响供配电系统发生三相短路时，从电源到短路点的系供配电系统发生三相短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。同时

48、电动时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一般只考虑机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一般只考虑电动机对冲击短路电流的影响，如下图所示。电动机提供的冲电动机对冲击短路电流的影响，如下图所示。电动机提供的冲击短路电流可按下式计算；击短路电流可按下式计算； 式中，式中，KshMKshM为电动机的短路电流冲击系数，低压电动机取为电动机的短路电流冲击系数，低压电动机取1.01.0，高压电机取高压电机取1.41.61.41.6； 为电动机的次暂态电势标幺值；为电动机的次暂态电势标幺值； 为电动机的次暂态电抗标幺值；为电动机的次暂态电抗

49、标幺值；INMINM为电动机额定电流；为电动机额定电流； 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第43页 电动机有关参数电机种类电机种类同步电动机同步电动机异步电动异步电动机机 调相机调相机综合负载综合负载 1.11.10.90.91.21.20.80.8 0.20.20.20.20.160.160.350.35因此，考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电流为因此，考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电流为ish.= isish.= is + is+ is.M .M 第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第

50、44页 因此母线在三相短路时所受的最大电动力为因此母线在三相短路时所受的最大电动力为 例例3-3 设例设例3-1所示工厂变电所所示工厂变电所380V侧母线上接有侧母线上接有380V感应电动机感应电动机250kW，平，平均均 ，效率，效率 。该母线采用。该母线采用LMY-10010的硬铝母线，水平平放，档距为的硬铝母线，水平平放，档距为900mm，档数大于，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为，相邻两相母线的轴线距离为160mm。试求该母线三相短路时所受的最大。试求该母线三相短路时所受的最大电动力，并校验其动稳定度。电动力，并校验其动稳定度。 cos0.70.75解解 (1) (1) 计算母线三

51、相短路时所受的最大电动力计算母线三相短路时所受的最大电动力由例由例3-13-1的计算知，的计算知，380V380V母线的短路电流母线的短路电流 ， ；而接于；而接于380V380V母线母线的感应电动机额定电流为的感应电动机额定电流为 由于由于 ，故需计入感应电动机组的反馈电流的影响，该电动机组的反，故需计入感应电动机组的反馈电流的影响，该电动机组的反馈冲击电流值为馈冲击电流值为kAIk7 .33)3(kAish0.62)3()3(01. 0kMNIIkAVkWIMN724. 075. 07 . 03803250272)3()3(/10)(3ANaliiFMshshNANmmAA4334/101

52、6. 09 . 0)107 . 4100 .62(327233kAkAiMsh7 .4724.015 .6第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第45页母线的截面系数为母线的截面系数为 (2) (2) 校验母线短路时的动稳定度校验母线短路时的动稳定度母线在母线在 作用时的弯曲力矩为作用时的弯曲力矩为 (3)F2253(0.1 )0.011.667 1066b hmmWm(3)43340.93901010F lNmMN m故母线在三相短路时所受到的计算应力为故母线在三相短路时所受到的计算应力为63339023.4 1023.41.667 10cMN m

53、PaMPaWm而硬铝母线而硬铝母线LMY的允许应力为的允许应力为7023.4alcMPaMPa由此可见，该母线满足短路动稳定度的要求。由此可见，该母线满足短路动稳定度的要求。第第3 3章章 短路电流及其计算短路电流及其计算工厂供配电技术工厂供配电技术第3章第46页四、短路电流的热效应四、短路电流的热效应1短路发热的特点短路发热的特点 导体通过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温导体通过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。度上升。 正常运行时，导体通过负荷电流，产生的热能使导体温正常运行时，导体通过负荷电流，产生的热能使导体温度升高，同时向导体周围介质散失。度升高，同时向导体周围介质散失。 当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。度维持不变。 短路时由于继电保护装置动作切除故障，短路电流的持续短路时由于继电保护装置动作切除故障，短路电流的持续时间很短，可近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的很时间很短，可近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的很大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热，即短路大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热，即短路发热是一个绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和发热是一个绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度变化