建筑供配电与照明课件5

课题5短路电流及其计算5.1短路概述5.2短路电流的计算5.3短路电流的效应5.1短路概述

所谓短路，就是系统中各种类型不正常的相与相之间或相与地之间的短接。系统发生短路的原因很多，主要包括：

（1）设备原因指电气设备、元件的损坏。如设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿导致短路；设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路等。5.1.1短路故障产生的原因（2）自然原因由于气候恶劣，如大风、低温、导线覆冰等引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，导致设备过电压或绝缘被击穿等。（3）人为原因工作人员违反操作规程，带负荷拉闸造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程，带接地刀闸合闸造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路；运行管理不善，造成小动物进入带电设备内形成短路事故等。

（1）短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。

（2）短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。5.1.2短路故障的危害（3）短路时系统电压下降短路造成系统电压突然下降，给用户带来很大影响。例如，作为主要动力设备的异步电动机，其电磁转矩与端电压平方成正比。电压大幅下降将造成电动机转速降低甚至停止运转，给用户带来损失；同时，电压降低会造成照明负荷，如电灯突然变暗或一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。（4）不对称短路的磁效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势，这对于附近的通信线路、铁路信号系统及其他电子设备、电动控制系统可能产生强烈干扰。

（5）短路时的停电事故短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。

（6）破坏系统稳定性，造成系统瓦解短路可能造成的最严重后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定性，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。在三相系统中，可能发生的短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相短路。

三相短路是对称短路，用k(3)表示，如图5.1（a）所示。因为短路回路的三相阻抗相等，所以三相短路电流和电压仍然是对称的，只是电流比正常值增大，电压比额定值降低。三相短路发生的概率最小，只有5％左右，但它却是危害最严重的短路形式。5.1.3短路故障的类型

两相短路是不对称短路，用k(2)表示，如图5.1（b）所示。两相短路的发生概率为10％～15％。

两相接地短路也是一种不对称短路，用k(1.1)表示，如图5.1（c）、（d）所示。它是指中性点不接地系统中两个不同的相均发生单相接地而形成的两相短路，亦指两相短路后又接地的情况。两相接地短路发生的概率为10％～20％。相短路用k(1)表示，如图5.1（e）、（f）所示，也是一种不不对称短路。。它的危害虽虽不如其他短短路形式严重重，但在中性性点直接接地地系统中发生生的概率最高高，占短路故故障的65％～70％。图5.1短路的类型图5.1短路的类型图5.1短路的类型（1）电气主接接线比选短路电流计算算可为不同方方案进行技术术经济比较，，并为确定是是否采取限制制短路电流措措施等提供依依据。5.1.4短路电流计算算的目的（2）选择导体体和电器如选择断路器器、隔离开关关、熔断器、、互感器、母母线、绝缘子子、电缆、架架空线等。其其中包括计算算三相短路冲冲击电流、冲冲击电流有效效值以校验电电气设备电动动力稳定度，，计算三相短短路电流稳态态有效值用以以校验电气设设备及载流导导体的热稳定定性，计算三三相短路容量量以校验断路路器的遮断能能力等。（3）确定中性性点接地方式式对于35kV、10kV供配电系统，，根据单相短短路电流可确确定中性点接接地方式。（4）验算接地地装置的跨步步电压和接触触电压。（5）选择继电电保护装置和和整定计算在考虑正确、、合理地装设设保护装置和和校验保护装装置灵敏度时时，不仅要计计算短路故障障支路内的三三相短路电流流值，还需知知道其他支路路短路电流分分布情况；不不仅要算出最最大运行方式式下电路可能能出现的最大大短路电流值值，还应计算算最小运行方方式下可能出出现的最小短短路电流值；；不仅要计算算三相短路电电流，而且也也要计算两相相短路电流，，或根据需要要计算单相接接地电流等。。（1）短路点的选取取短路点为各各级电压母线线、各级线路路末端。（2）短路时间的确确定根据电气气设备选择和和继电保护整整定的需要，，确定计算短短路电流的时时间。（3）短路电流的计计算包括最大大运行方式下下最大短路电电流、最小运运行方式下最最小短路电流流以及各级电电压中性点不不接地系统的的单相接地短短路电流，计计算的具体项项目及其计算算条件取决于于计算短路电电流的目的。。5.1.5短路电流计算算的内容1.基本假定短路电流计算算中，为简化化分析，通常常采用以下基基本假定：（1）正常运行行时，三相系系统对称运行行。（2）所有电源源的电动势相相位角相同。。（3）系统中所所有同步和异异步电动机均均为理想电机机，即不考虑虑电机磁饱和和、磁滞、涡涡流及导体集集肤效应等影影响，转子结结构完全对称称，定子三相相绕组空间位位置相差120°电气角度。5.1.6短路电流计算算条件（4）电力系统统中各元件的的磁路不饱和和，即带铁芯芯的电气设备备电抗值不随随电流大小发发生变化。（5）同步电机机都具有自动动调整励磁装装置。（6）不考虑短短路点的电弧弧电阻。（7）不考虑变变压器的励磁磁电流。（8）除计算短短路电流的衰衰减时间常数数和低压电网网的短路电流流外，元件的的电阻略去不不计。（9）输电线路路的电容略去去不计。（10）元件的计计算参数取额额定值。2.一般规定（1）验算导体体和电器动稳稳定、热稳定定以及电器开开断电流所用用的短路电流流应按本工程程的规划容量量计算，并考考虑电力系统统的远景规划划（一般为本本工程预期投投产后5～10年的发展规划划考虑）。确定短路电流流时，应按可可能发生最大大短路电流的的正常接线方方式计算，不不应按仅在切切换过程中可可能并列运行行的接线方式式计算。（2）验算导体体和电器用的的短路电流，，在电气连接接的网络中，，应考虑具有有反馈作用的的异步电动机机的影响和电电容补偿装置置放电电流的的影响。1.标幺制法标幺制是一种种相对单位制制，标幺值是是一个无单位位的量，为任任一参数对其其基准值的比比值。标幺制制法就是将电电路元件各参参数均用标幺幺值表示。在在短路电流计计算中通常涉涉及四个基准准量，即基准准电压Ud、基基准准电电流流Id、基基准准视视在在功功率率Sd和基基准准阻阻抗抗Zd。在在高高压压系系统统中中，，由由于于回回路路电电抗抗一一般般远远大大于于电电阻阻，，为为了了方方便便，，在在工工程程上上一一般般可可忽忽略略电电阻阻，，直直接接用用电电抗抗代代替替各各元元件件的的阻阻抗抗，，这这样样Zd≈≈Xd。由由于于电电力力系系统统有有多多个个电电压压等等级级的的网网络络组组成成，，采采用用标标幺幺制制法法可可以以省省去去不不同同电电压压等等级级间间电电气气参参量量的的折折算算。。在在高高压压系系统统中中宜宜采采用用标标幺幺制制法法进进行行短短路路电电流流计计算算。。5.1.7短路路电电流流计计算算方2.有名名值值法法有名名值值法法就就是是以以实实际际有有名名单单位位给给出出电电路路元元件件参参数数，，这这种种方方法法通通常常用用于于1kV以下下低低压压供供配配电电系系统统短短路路电电流流的的计计算算。。5.2短路路电电流流的的计计算算5.2.1三相相短短路路过过程程当短短路路突突然然发发生生时时，，系系统统原原来来的的稳稳定定工工作作状状态态遭遭到到破破坏坏，，需需要要经经过过一一个个暂暂态态过过程程才才能能进进入入短短路路稳稳定定状状态态。。供供电电系系统统中中的的电电流流在在短短路路发发生生时时也也要要增增大大，，经经过过暂暂态态过过程程达达到到新新的的稳稳定定值值。。短短路路电电流流变变化化的的这这一一暂暂态态过过程程不不仅仅与与系系统统参参数数有有关关，，而而且且与与系系统统的的电电源源容容量量有有关关。。为为了了便便于于分分析析问问题题，，假假设设系系统统电电源源电电势势在在短短路路过过程程中中近近似似地地看看做做不不变变，，因因而而便便引引出出了了无无限限大大容容量量电电源源系系统统的的概概念念。。所谓谓无无限限大大容容量量系系统统，是是指指当当电电力力系系统统的的电电源源距距短短路路点点的的电电气气距距离离较较远远时时，，由由短短路路而而引引起起的的电电源源输输出出功功率率的的变变化化ΔS=√√(ΔΔP2+ΔΔQ2)远小小于于电电源源的的容容量量S，即即S≥≥ΔΔS，所所以以可可设设S→→∞∞。由由于于P≥≥ΔΔP，可可认认为为在在短短路路过过程程中中无无限限大大容容量量电电源源系系统统的的频频率率是是恒恒定定的的。。又又由由于于Q≥≥ΔΔQ，所所以以可可以以认认为为在在短短路路过过程程中中无无限限大大容容量量电电源源系系统统的的端端电电压压是是恒恒定定的的。。实际际上上，，真真正正的的无无限限大大容容量量电电源源系系统统是是不不存存在在的的。。然然而而对对于于容容量量相相对对于于用用户户供供电电系系统统容容量量大大得得多多的的电电力力系系统统，，当当用用户户供供电电系系统统的的负负荷荷变变动动甚甚至至发发生生短短路路时时，，电电力力系系统统变变电电所所馈馈电电母母线线上上的的电电压压能能基基本本维维持持不不变变。。如如果果电电力力系系统统的的电电源源总总阻阻抗抗不不超超过过短短路路电电路路总总阻阻抗抗的的5％～～10％，，或或当当电电力力系系统统容容量量超超过过用用户户供供电电系系统统容容量量50倍时，可将将电力系统统视为无限限大容量系系统。图5.2（a）是一个电源源为无限大大容量的供供电系统发发生三相短短路时的电电路图，由由于三相对对称，因此此这个三相相短路电路路可用图5.2（b）所示的等效单相相电路图来来分析。系统正常运运行时，电电路中电流流取决于电电源和电路路中所有元元件包括负负荷在内的的总阻抗。。当发生三相相短路时，，图5.2（a）所示的电路将被被分成两个个独立的回回路，一个个仍与电源源相连接，，另一个则则成为没有有电源的短短接回路。。在这个没没有电源的的短接回路路中，电流流将从短路路发生瞬间间的初始值值按指数规规律衰减到到零。在衰衰减过程中中，回路磁磁场中所储储藏的能量量将全部转转化成热能能。与电源源相连的回回路由于负负荷阻抗和和部分线路路阻抗被短短路,所以电路中中的电流要要突然增大大。但是，，由于电路路中存在着着电感，根根据楞茨定定律，电流流又不能突突变，因而而引起一个个过渡过程程，即短路路暂态过程程，最后达达到一个新新稳定状态态。图5.3表示了无限限大容量电电源系统发发生三相短短路前后电电流、电压压的变化曲曲线。从图图中可以看看出，与无无限大容量量电源系统统相连电路路的电流在在暂态过程程中包含两两个分量，，即周期分分量和非周周期分量。。周期分量量属于强制制电流，它它的大小取取决于电源源电压和短短路回路的的阻抗，其其幅值在暂暂态过程中中保持不变变；非周期期分量属于于自由电流流，是为了了使电感回回路中的磁磁链和电流流不突变而而产生的一一个感生电电流，它的的值在短路路瞬间最大大，接着便便以一定的的时间常数数按指数规规律衰减，，直到衰减减为零。此此时暂态过过程即告结结束，系统统进入短路路的稳定状状态。图5.2无限大容量量系统发生生三相短路路时的电路路图（a）三相电路路图；（b）等效单单相电路图图图5.2无限大容量量系统发生生三相短路路时的电路路图（a）三相电路路图；（b）等效单单相电路图图图5.3无限大容量量系统发生生三相短路路时的电压压与电流曲曲线1.短路电流周周期分量如图5.3所示，假设短路路发生在电电压瞬时值值u=0时，这时负负荷电流为为i0，由于短路路时电路阻阻抗减小很很多，电路路中将要出出现一个短短路电流周周期分量ip，又由于短短路电抗一一般远大于于电阻，所所以，ip滞后电压u大约90°，因此短路路瞬间（t=0时刻）ip突然增大到到幅值，即即ip(0)=Im″=√2I″5.2.2三相短路电电流的有关关参数2.短路电流非非周期分量量由于电路中中存在着电电感，在短短路发生时时电感要产产生一个与与ip（0）方向相反的的感生电流流，以维持持短路瞬间间（t=0时刻）电路路中的电流流和磁链不不突变。这这个反向电电流就是短短路电流非非周期分量量inp，它的初始始绝对值为为inp(0)=|i0-Im″|≈Im″=√2I″由于电路中中还存在着着电阻，所所以inp要衰减，它它按指数函函数衰减的的表达式为为inp=inp(0)e-t/τ≈2I″e-t/τ如果用R∑、L∑和X∑分别表示短短路电路的的总电阻、、总电感和和总电抗，，则τ=L∑/R∑=X∑/(314R∑)3.短路全电流流任一瞬间的的短路全电电流ik为其周期分分量ip和非周期分分量inp之和,即ik=ip+inp在无限大容容量电源系系统中，短短路电流周周期分量的的幅值和有有效值是始始终不变的的，习惯上上将周期分分量的有效效值写作Ik，即Ip=Ik。4.短路冲击电电流从图5.3可以看出，，短路后经经过半个周周期（0.01s）短路电流流瞬时值达达到最大值值，这一瞬瞬时电流称称为短路冲冲击电流ish，即ish=ip(0.01)+inp(0.01)≈√2I″(1+e-0.01/τ)=Ksh√2I″Ksh可用下式确确定:Ksh=1+e-0.01/τ短路冲击电电流有效值值Ish为在高压电路路中发生三三相短路时时，一般可可取Ksh=1.8，所以有ish=2.55I″Ish=1.51I″在1000kV·A及以下的电电力变压器器二次侧及及低压电路路中发生三三相短路时时，一般可可取Ksh=1.3，所以有ish=1.84I″Ish=1.09I″5.短路稳态电流流短路电流非周周期分量一般般经过0.2s就衰减完毕，，短路电流达达到稳定状态态，这时的短短路电流称为为短路稳态电电流I∞。在无限大容量量系统中，短短路电流周期期分量有效值值在短路全过过程中始终是是恒定的，所所以有I″=I∞=Ik=Ip图5.3无限大容量系系统发生三相相短路时的电电压与电流曲曲线三相短路电流流常用的计算算方法有欧姆姆法和标幺制制法两种。欧欧姆法是最基基本的短路计计算方法，适适用于两个及及两个以下电电压等级的供供电系统；而而标幺制法适适用于多个电电压等级的供供电系统。短路计算中有有关物理量一一般采用以下下单位：电流流为“kA”（千安）；电电压为“kV”（千伏）；短短路容量和断断流容量为““MV·A”（兆伏安）；；设备容量为为“kW”（千瓦）或““kV·A”（千伏安）；；阻抗为“Ω”（欧姆）等。。5.2.3三相短路电流流的计算1.短路计算公式式欧姆法是因其其短路计算中中的阻抗都采采用有名单位位“欧姆”而而得名。对无无限大系统，，三相短路电电流周期分量量有效值可按按下式计算。。5.2.3.1欧姆法在高压电路的的短路计算中中，通常总电电抗远比总电电阻大，所以以一般只计电电抗，不计电电阻。在低压电路的的短路计算中中，也只有当当短路电路R∑＞X∑/3时才需要考虑虑电阻。若不计电阻，，三相短路周周期分量有效效值为:I(3)k=Uc/(√3X∑)三相短路容量量为:S(3)k=√3UcI(3)k2.供电系统元件件阻抗的计算算（1）电力系统统的阻抗电力系统的电电阻相对于电电抗来说很小小，可不计。。其电抗可由由变电站高压压馈电线出口口断路器的断断流容量Soc计算，即Xs=U2c/Soc（2）电力变压压器的阻抗①变压器的的电阻RT可由变压器的的短路损耗ΔPk近似地求出，，即RT≈ΔPk(Uc/SN)2②变压器的的电抗XT可由变压器的的短路电压Uk%近似地求出，，即XT≈Uk%/100··U2c/SN（3）电力线路路的阻抗①线路的电电阻RWL可由线路长度度l和已知截面的的导线或电缆缆的单位长度度电阻R0求得，即RWL=R0l②线路的电电抗XWL可由线路长度度l和导线或电缆缆的单位长度度电抗X0求得，即XWL=X0l（4）电抗器的的阻抗由于电抗器的的电阻很小，，故只需计算算其电抗值。。XR=XR%/100··UN/(√3IN)注意：在计算算短路电路阻阻抗时，若电电路中含有变变压器，则各各元件阻抗都都应统一换算算到短路点的的短路计算电电压中去，阻阻抗换算的公公式为R′=R(Uc′/Uc)2X′=X(Uc′/Uc)23.欧姆法短路计计算步骤(1)绘出计算电路路图，将短路路计算中各元元件的额定参参数都表示出出来，并将各各元件依次编编号；确定短短路计算点,短路计算点应应选择在可能能产生最大短短路电流的地地方。一般来来说，高压侧侧选在高压母母线位置，低低压侧选在低低压母线位置置；系统中装装有限流电抗抗器时，应选选在电抗器之之后。(2)按所选择的短短路计算点绘绘出等效电路路图,在图上将短路路电流所流经经的主要元件件表示出来，，并标明其序序号。(3)计算电路中各各主要元件的的阻抗，并将将计算结果标标于等效电路路元件序号下下面分母的位位置。(4)将等效电路化化简，求系统统总阻抗。对对于供电系统统来说，由于于将电力系统统当做无限大大容量电源，，而且短路电电路也比较简简单，因此一一般只需采用用阻抗串、并并联的方法即即可将电路化化简，求出其其等效总阻抗抗。(5)按照式（5.14）或式（5.15）计算短路电电流I（3）k，然后按式（（5.9）～式（5.13）分别求出其其他短路电流流参数，最后后按式（5.16）求出短路容容量S(3)k。【例5.1】某供电系统如图5.4所示。已知电力系系统出口断路路器的断流容容量为500MV·A，试计算变电电所10kV母线上k-1点短路和变压压器低压母线线上k-2点短路的三相相短路电流和和短路容量。。【解】（1）求k-1点的三相短路路电流和短路路容量(Uc1=105%UN=105%×10=10.5kV)①计算短短路电电路中中各元元件的的电抗抗及总总电抗抗电力系系统电电抗为为:X1=U2c1Soc=10.52/500=0.22(ΩΩ)架空线线路电电抗X2=X0l=0.38××5=1.9(Ω)绘k-1点的等等效电电路图图如图5.5(a)所示。其总总电抗抗为：：X∑1=X1+X2=0.22+1.9=2.12(Ω)②计计算k-1点的三三相短短路电电流和和短路路容量量三相短短路电电流周周期分分量的的有效效值为为:I(3)k-1=Uc1/(√3X∑1)=10.5/(√3×2.12)=2.86(kA)三相次次暂态态短路路电流流及短短路稳稳态电电流为为:I″(3)=I(3)∞=I(3)k-1=2.86(kA)三相短短路冲冲击电电流为为:i(3)sh=2.55I″″(3)=2.55×2.86=7.29(kA)三相短短路容容量为为:S(3)k-1=√3Uc1I(3)k-1=√3×10.5××2.86=52.0(MV·A)（2）求求k-2点的短短路电电流和和短路路容量量（Uc2=0.4kV）①计计算短短路电电路中中各元元件的的电抗抗及总总电抗抗电力系系统电电抗为为X1′=U2c2Soc=0.42/500=3.2××10-4(Ω)架空线线路电电抗为为:X2′=X0l(Uc2/Uc1)2=0.38×5×(0.4/10.5)2=2.76×10-3(Ω)电缆线线路电电抗为为:X3′=X0l(Uc2/Uc1)2=0.08×0.5×(0.4/10.5)2=5.8××10-5(Ω)电力变变压器器电抗抗(SN=1000kV··A=1MV·A)为：X4′≈Uk%U2c2/(100SN)=4.5/100×0.42/1=7.2××10-3(Ω)绘k-2点的等等效电电路图图如图5.5(b)所示。其其总电电抗为为:X∑2=X1′+X2′+X3′+X4′=3.2××10-4+2.76×10-3+5.8××10-5+7.2××10-3=0.01034(Ω)②计计算k-2点的三三相短短路电电流和和短路路容量量三相短短路电电流周周期分分量的的有效效值为为:I(3)k-2=Uc2/(√3X∑2)=22.3(kA)三相次暂态态短路电流流及短路稳稳态电流为为：I″(3)=I(3)∞=I(3)k-2=22.3(kA)三相短路冲冲击电流为为：i(3)sh=1.84I″(3)=1.84×22.3=41.0(kA)三相短路容容量为：S(3)k-2=√3UC2/I(3)k-2=√3×0.4×22.3=15.5(MV·A)图5.4例5.1的短路计算算电路图图5.5例5.1的短路等效效电路图图5.5例5.1的短路等效效电路图1.标幺值的概概念任一物理量量的标幺值值是它的实实际值与所所选定的基基准值的比比值,它是一个相相对量，没没有单位。。标幺值用用上标［*］表示，，基准值用用下标［d］表示。2.基准值的选选取按标幺制法法进行短路路计算时，，一般是先先进行基准准值的选取取。（1）基准容容量Sd基准容量在在工程设计计中通常取取Sd=100MV·A。5.2.3.2标幺制法（2）基准电电压基准电压取取各级的额额定平均电电压。根据据线路一般般允许有10%的电压损失失，当线路路末端电压压维持在额额定电压Un时，线路首首端电压为为1.1Un，所以各电电压等级线线路的平均均电压为1.05Un。根据我国电电网的电压压等级，各各电压等级级电网的额额定电压和和额定平均均电压值对对照见表5.1。基准电压通通常取元件件所在处的的短路计算算电压，即即Ud=Uc。（3）基准电电流和基准准电抗基准电流和和基准电抗抗按下式计计算：3.电抗标幺值值的计算取Sd=100MV·A，Ud=Uc，则（1）电力系系统电抗标标幺值X*s=Sd/Soc（2）电力变变压器电抗抗标幺值X*T=Uk%100··Sd/SN（3）电力线线路电抗标标幺值X*WL=X0lSd/U2c（4）电抗器器电抗标幺幺值X*R=XR%/100UN/IN·Sd/(√3U2c)短路电路中中各主要元元件的电抗抗标幺值求求出以后，，即可利用用其等效电电路图进行行电路化简简，计算其其总电抗标标幺值。由由于各元件件电抗均采采用标幺值值（即相对对值），与与短路计算算点的电压压无关，因因此无需进进行电压换换算，这也也是标幺制制法的优点点。4.标幺制法短短路计算公公式在无限大容容量系统中中，三相短短路电流周周期分量有有效值的标标幺值可按按下式计算算：I（3）*k=I(3)kId=Uc/√3X∑Id=Xd/X∑=1/X*∑由此可求得得三相短路路电流周期期分量有效效值及三相相短路容量量的计算公公式，即I(3)k=I(3)*kId=Id/X*∑S(3)k=√3UcI(3)k=√3UcId/X*∑=Sd/X*∑求出I(3)k后，可利用用前面的公公式求出其其他短路电电流。5.标幺制法短短路计算步步骤(1)绘制短路电电路计算电电路图，确确定短路计计算点。(2)确定标幺值值基准，取取Sd=100MV·A和Ud=Uc(有几个电压压等级就取取几个Ud)，并求出所所有短路计计算点电压压下的Id。(3)绘出短路电电路等效电电路图，并并计算各元元件的电抗抗标幺值，，标示在图图上。(4)根据不同的的短路计算算点分别求求出各自的的总电抗标标幺值，再再计算各短短路电流和和短路容量量。【例5.2】】试用用标标幺幺制制法法求求例5.1所示示的供供电电系系统统中中k-1点及及k-2点的的短短路路电电流流及及短短路路容容量量。。【解】①选定定基基准准值值：：Sd=100MV··A,Uc1=10.5kV,Uc2=0.4kVId1=Sd/√3Uc1=5.5(kA)Id2=Sd/√3Uc2=144(kA)②绘绘出出等等效效电电路路图图如图图5.6所示示，并并求求各各元元件件电电抗抗标标幺幺值值。。电力力系系统统电电抗抗标标幺幺值值为为:X*s=100Soc=100/500=0.2架空空线线路路电电抗抗标标幺幺值值为为：：X*WL1=X0l1Sd/U2c=0.38××5××100/10.52=1.72电缆缆线线路路电电抗抗标标幺幺值值为为:X*WL2=X0l2Sd/U2c=0.08××0.5××100/10.52=0.036变压压器器电电抗抗标标幺幺值值（（Sd=100MV··A=100××103kV··A）为为:X*T=Uk%Sd/(100SN)=4.5××100××103/(100××1000)=4.5③计计算算短短路路电电流流和和短短路路容容量量k-1点短短路路时时总总电电抗抗标标幺幺值值为为：：X*∑1=X*s+X*WL1=0.2+1.72=1.92k-1点短短路路时时的的三三相相短短路路电电流流和和三三相相短短路路容容量量为为:I(3)k-1=Id1/X*∑1=5.5/1.92=2.86(kA)I″(3)=I(3)∞∞=I(3)k-1=2.86(kA)i(3)sh=2.55I″(3)=2.55××2.86=7.29(kA)S(3)k-1=Sd/X*∑1=100/1.92=52.0(MV··A)k-2点短短路路时时总总电电抗抗标标幺幺值值为为:X*∑2=X*s+X*WL1+X*WL2+X*T=0.2+1.72+0.036+4.5=6.456k-2点短短路路时时的的三三相相短短路路电电流流及及三三相相短短路路容容量量为为：：I(3)k-2=Id2/X*∑2=1446.456=22.3(kA)I″(3)=I(3)∞=I(3)k-2=22.3(kA)i(3)sh=1.84I″(3)=1.84×22.3=41.0(kA)S(3)k-2=Sd/X*∑2=100/6.456=15.5(MV·A)可见，，上述述计算算结果果与例例5.1完全相相同。。图5.4例5.1的短路路计算算电路路图图5.6例5.2的等效效电路路图1.无限大大容量量系统统单相相短路路计算算在无限限大容容量系系统中中发生生两相相短路路时，，其短短路电电流可可由下下式求求得:如果只只计电电抗，，则短短路电电流为为:将上式式与式式(5.15)对照，，则两两相短短路电电流可可做如如下计计算:I(2)k=√3/2I(3)k=0.866I(3)k5.2.4两相及及单相相短路路电流流的计计算2.无限大大容量量系统统单相相短路路计算算在大电电流接接地系系统或或三相相四线线制系系统中中发生生单相相短路路时，，根据据对称称分量量法可可知单单相短短路电电流为为:在工程程设计计中，，经常常用来来计算算低压压配电电系统统单相相短路路电流流的公公式为为:1.大容量量电机机对短短路电电流的的影响响当短路路点附附近接接有大大容量量电动动机时时，应应把电电动机机作为为附加加电源源考虑虑，电电动机机会向向短路路点反反馈短短路电电流。。短路路时，，电动动机受受到迅迅速制制动，，反馈馈电流流衰减减得非非常快快，因因此该该反馈馈电流流仅影影响短短路冲冲击电电流，，而且且仅当当单台台电动动机或或电动动机组组容量量大于于100kW时才考考虑其其影响响。由电动动机提提供的的短路路冲击击电流流可按按下式式计算算:ish,M=CKsh,MIN,M5.2.计入电电动机机反馈馈冲击击的影影响后后，短短路点点总短短路冲冲击电电流为为:ish∑=ish+ish,M2.发电机机供电电系统统短路路电流流计算算电力系系统中中的短短路，，在很很多情情况下下，供供电系系统的的线路路电压压是下下降的的,所以在在计算算短路路电流流时不不能将将短路路回路路的电电源看看成是是无限限大容容量系系统，，而应应看成成是一一个等等值发发电机机,这个等等值发发电机机容量量为系系统的的总容容量，，阻抗抗为系系统的的总阻阻抗。。讨论发发电机机供电电回路路内短短路时时，计计算条条件与与无限限大容容量电电源系系统相相同，，即短短路前前处于于空载载、某某相电电压过过零时时（u＝0）发生生三相相短路路，在在此条条件下研研究该该相的的短路路电流流。短短路后后发电电机的的端电电压或或电势势在整整个短短路的的暂态态过程程中是是一个个变化化值，，由它它所决决定的的短路路电流流周期期分量量幅值值或有有效值值也随随着变变化,这是与与无限限大容容量系系统供供电电电路内内发生生短路路的主主要区区别。。三相短短路冲冲击电电流为为:i(3)sh=Ksh√2I″(3)对直接由由发电机机供电的的母线短短路时，，取Ksh＝1.9，则i(3)sh=2.7I″(3)对发电厂厂内其他他线路短短路时，，取Ksh＝1.8，则i(3)sh=2.55I″(3)5.3短路电流流的效应应1.短路时导导体的发发热过程程与发热热计算发生短路路故障时时，巨大大的短路路电流通通过导体体，能在在极短时时间内将将导体加加热到很很高的温温度，造造成电气气设备的的损坏。。由于短短路后线线路的保保护装置置很快动动作，将将故障线线路切除除，所以以短路电电流通过过导体的的时间很很短（一一般不会会超过2～3s），其热热量来不不及向周周围介质质中散发发，因此此可以认认为全部部热量都都用来升升高导体体的温度度了。5.3.1短路电流流的热效效应根据导体体的允许许发热条条件，导导体在正正常负荷荷和短路路时最高高允许温温度如表表5.2（见P119）所示。。如果导导体和电电器在短短路时的的发热温温度不超超过允许许温度，，则认为为其短路路热稳定定满足要要求。导体达到到的最高高发热温温度与导导体短路路前的温温度、短短路电流流的大小小及通过过短路电电流的时时间长短短等因素素有关。。由于短短路电流流是一个个变动的的电流，，而且含含有非周周期分量量，因此此要准确确计算短短路时导导体产生生的热量量和达到到的最高高温度是是非常困困难的。。一般采用用短路稳稳态电流流来等效效计算实实际短路路电流所所产生的的热量。