短路电流计算及电气设备的选择校验

第四章短路电流计算

及电气设备的选择校验3.1概述3.2无限大容量电源供电系统的短路过程分析

3.3无限大容量电源条件下短路电流的计算方法3.4低压电网中短路电流的计算3.5短路电流的效应3.6电气设备的选择与校验2023/7/6第一节概述一、短路及其原因、后果短路是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。

造成短路的主要原因是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。

在供电系统中发生短路故障后，短路电流往往要比正常负荷电流大许多倍，有时高达几十万安培。当它通过电气设备时，温度急剧上升，会使绝缘老化或损坏；同时产生的电动力，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；严重的短路会影响系统的稳定性；短路还会造成停电；不对称短路的短路电流会产生较强的不平衡交变磁场，对通信和电子设备等产生电磁干扰等。2023/7/6二、短路的类型在供电系统中，短路的基本类型有三相短路(a)、两相短路(b)、单相短路(c,d)和两相接地短路(e,f)。

2023/7/6续上页进行短路计算的目的是正确选择和检验电气设备及其保护装置。三相短路电流是选择和检验电气设备的基本依据。另外还要用到不对称短路的短路电流、短路冲击电流、稳态短路电流等。三、计算短路电流的目的2023/7/6第二节无限大容量电源供电系统

的短路过程分析一、无限大容量电源供电系统的概念无限大容量电源，就是指电源内阻抗为零，供电容量相对于用户负荷容量大得多的电力系统，不管用户的负荷如何变动甚致发生短路时，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压均维持不变。

二、短路过程的简单分析2023/7/6续上页等效电路的电压方程为

解之得,短路电流为则得短路电流当t＝0时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，即ik0=i0＝

，可求得积分常数，即式中，iz为短路电流周期分量;

ifi为短路电流非周期分量。短路前负荷电流为2023/7/6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：2023/7/6三、有关短路的物理量

短路电流周期分量iz

短路电流非周期分量ifi

短路全电流ik.t

短路冲击电流ish

短路稳态电流I∞

短路冲击电流有效值Ish

I∞=Iz.t=Iz

2023/7/6第三节无限大容量电源条件下

短路电流的计算方法一、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Uj。标幺值2023/7/6续上页基准容量，工程设计中通常取基准电流

二、供电系统各元件电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即取

基准电抗

Sk为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。2023/7/6续上页2）电力线路的电抗标幺值式中，L为线路长度，x0为线路单位长度的电抗，可查手册。3）电力变压器的电抗标幺值因为

所以

标幺值

短路电路中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简求总电抗标么值。2023/7/6三、三相短路电流的计算无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算:

由此可得三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：（对高压系统）（对低压系统）2023/7/6某厂磨一1幼0/执0.榴4kV车间忽变电尺所装诸有一辆台S9兽－8两00型变愧压器电（△uk%=冻5）碑，由厂侨10kV高压狱配电嘱所通疤过一画条长达0.幸5km的1健0kV电缆斑（x0＝0财.0模8Ω恼/k库m）供电炉。已砌知高瞎压配肌电所采10kV母线k-记1点三译相短假路容旗量为爹52MV职A，试计征算该唱车间崖变电五所3渣80V母线k-康2点发隆生三请相短邻路时哥的短丸路电撇流。例题山1解：1眯.确源定基经准值2.帽计算停短路裕电路惯中各臂主要拥元件申的电太抗标锯幺值1）遵电力逼系统送的电项抗标火幺值20件23户/6部/3友0续上忠页2）电力递线路较的电抗胡标幺播值3）电力霜变压穿器的电抗萝标幺棚值3．求k-2点的汪短路将电路脸总电伟抗标护么值咐三相丸短路扬电流音的短填路容哭量1）总笨电抗偶标么威值2)牲三贸相短游路电碎流周栏期分歇量有隔效值3)其他沟三相预短路酿电流20端23和/6努/3拨0某供梦电系图统如蒜图所堵示。耳己知甜电力抢系统洲出口妇处的贤短路呈容量古为Sk=2流50代MV雄A，试求丛工厂舰变电舰所1疯0kV母线司上k-1点短旨路和群两台汇变压乳器并公联运锹行、课分列闹运行垫两种冬情况碗下低汁压3拍80V母线欧上k-2点短恰路的返三相酱短路姥电流贵和短姑路容扩量。例题的2解：1震.确滴定基版准值20惭23坚/6叼/3疮0续上同页2.准计算丈短路殊电路际中各缓主要躲元件抢的电饱抗标贤幺值1）逢电力坡系统科的电秩抗标恢幺值2）电力耕线路致的电抗喉标幺桃值3）电力言变压充器的电抗予标幺欢值20棋23纪/6营/3挠0续上疗页3.厕求k-1点的慌短路艳电路进总阻棒抗标津么值响及三英相短荣路电伸流和攀短路林容量1）烟总电屠抗标痰么值2）练三相哥短路链电流忆周期堂分量杀有效蜻值3）其摄他三冶相短匠路电蒸流4）三辛相短爬路容瞎量20次23踏/6勿/3翁0续上田页4．求k-2点的震短路蒜电路移总电族抗标金么值腊三相魄短路煎电流恳的短恢路容夜量两台压变压粉器并追联运遇行情纸况下码：1）总德电抗驾标么比值2)垮三汗相短蛾路电发流周面期分还量有壁效值3)其他吸三相丛短路锄电流4）三相魂短路足容量20鸦23应/6陵/3伙0续上冈页两台芽变压斑器分匠列运篇行情锯况下辟：1）总舅电抗面标么王值2)羽三株相短杀路电酒流周颗期分申量有脉效值3)其他思三相匠短路油电流4）三相惩短路躬容量20叠23助/6怕/3期0四、非两相纲短路端电流厌的估逗算两相冈短路偿电流而三圣相短消路电者流所以20立23黎/6如/3踪蝶0第四挡节低压省电网宰中短泰路电拴流的淋计算一、筹低压济电网决短路宰计算蓄的特予点1、配电录变压敌器一统次侧芒可以傅作为疤无穷同大容缺量电射源供循电来完考虑露；2、涨电阻疲值较讨大，恐电抗专值较师小；3、丝式低压皆系统刊元件棉的电琴阻多汪以毫碎欧计说，因斥此用瓜有名半值法律比较象方便公。4、暂因低何压系携统的哀非周肺期分援量衰商减快榨，ksh值在1～胡1.锅3范运围。二、煤三相素短路刷电流蔬的计轰算电源南至短矮路点语的总辞阻抗荒包括袍变压那器高槐压侧粗系统季、变梅压器舍、低舅压母肢线及体配电汉线路千等元赴件的原阻抗冻；开帝关电业器及概导线命等接秒触电萍阻可闯忽略正不计防。20贸23假/6摩/3盏0续上哀页1．使高压漫侧系铅统的寄阻抗3．督母线鹅及电赛缆的继阻抗殿，其骗单位破长度鲁值可吓查手册。2．箩变压哑器的爬阻抗应计及的电阻、电抗（单位均为）有

归算耀到低南压侧析的高当压系爬统阻熄抗可忠按下蚕式计积算：归算趁到低荣压侧虽的变压款器阻抗牢可按烤下式勒计算允：20部23宜/6丢/3条0三、起单相宜短路叹电流盏的计洁算根据浓对称逼分量考法，喘单相遥短路惊电流办为工程撇计算量公式填为高压异系统筒的相是－零鹿电阻变压温器的郊相－扶零电巾阻母线彼及电事缆的剖相－娱零电殃阻正序时阻抗负序面阻抗零序扑阻抗低压案侧单相理短路资电流喂的大独小与医变压饮器单炸相短跌路时庸的相等零阻序抗密屠切相傅关。各元妄件的船相－怒零电粪阻与槽电抗知值可按通过隙计算作或查砖有关女设计季手册避。20翼23瞧/6伯/3陵0某用双户1雪0/当0.宣38kV变电疗所的场变压庆器为SC临B1童0-子10移00扣/1膊0型，Dy罗n1钳1联结饼，已课知变猴压器眉高压刷侧短荡路容卖量为者15锐0MV候A，其低跑压配炭电网地络短盘路计雅算电恩路如盈图所训示。膝求短但路点k-1处的免三相辣和单骗相短妄路电吼流。例题写3解：1厦、计旗算有胡关电缴路元设件的炸阻抗1)边高压挺系统阻抗（清归算顶到4泳00V侧）20陡23趟/6颜/3笋0续上努页相零停阻抗俘(Dy在n1沸1联接缎)2）速变压唤器的笛阻抗俊（归算歇到低丽压侧）因零鹅序电圣流不泰能在蜓高压总侧流营通，足故高压泽侧系膀统的相零事阻抗次按每手相阻抗值蠢的2伪/3剩计算，即20顷23萄/6检/3皮0续上炮页2.三相跑短路册回路耍总阻醋抗及三相豆短路夫电流相零缺阻抗壶为3)售母鼻线的扮阻抗20浮23今/6共/3餐0续上谢页3.单相律短路妹回路碎总相致零阻瞒抗及淋单相逝短路葡电流单相窝短路秧电流焦为单相砌短路蔑回路偿总相昂零电括抗为单相鸣短路晓回路装总相鸡零电萝阻为20迫23也/6估/3项0第五高节短路和电流矮的效耀应一、予短路监电流则的力洪效应强大冈的短渡路电术流通肝过电吧气设演备和肉导体公，将半产生砖很大带的电乐动力楼，即呜电动阶力效骑应，稿可能昼使电细气设药备和榜导体产受到丘破坏到或产讯生永杂久性单变形忆。短路架电流龄产生怜的热稍量，鲜会造剥成电盈气设着备和援导体枯温度奏迅速蚂升高抓，即葬热效姐应，坛可能煌使电搏气设举备和唤导体绵绝缘苏强度太降低赵，加桐速绝迹缘老侍化甚旷至损猫坏。为了洒正确绵选择值电气宾设备违和导格体，丢保证听在短翼路情述况下灿也不楼损坏远，必擦须校始验其狮动稳蓄定和品热稳悔定。对于艰两根睛平行喘导体屿，通色过电酱流分冻别为i1和i2，其相炮互间纪的作傻用力F(单位N）可用岩下面石公式能来计酬算：20补23馅/6坝/3律0在三替相系惩统中杨，当赠三相筐导体骆在同表一平载面平推行布拘置时伴，受夹力最适大的包是中剂间相晶。当钥发生瞎三相泽短路甜故障历时，篮短路按电流游冲击陈值通中过导墨体中谷间相诞所产扮生的棉最大记电动转力为休：续上早页二、短路辅点附捞近交骗流电森动机求的反搭馈冲屈击电高流影替响当短矛路点找附近对所接语交流铁电动通机的助额定搂电流陵之和僵超过纵短路爪电流质的1%抢时，节按GB吓50燥05乒4-燥95《低压屑配电逢设计甚规范惜》规酷定，侵应计全入电丛动机嘴反馈晕电流洁的影集响。载流夜导体厉和电涂气设腊备承政受短复路电告流作越用时痒满足伙力稳榜定的粪条件记是20偷23闹/6短/3炕0当交事流电啦动机舌进线桃端发抬生三纯相短熔路时惑，它刺反馈均的最病大短惕路电垒流瞬驾时值岭（即奴电动鸟机反副馈冲荣击电虫流）香可按咏下式旅计算：续上苗页由于跳交流雅电动蹲机在港外电岂路短系路后层很快些受到汇制动统，因封此它钟产生岭的反示馈电伞流衰戚减很仓快，稀所以最只有腾在考委虑短肉路冲毛击电拐流的背影响帽时，贱才需要计入射电动证机的惨反馈慈电流宝。此时塑短路奖点的壶短路录冲击档电流猫为三、堡短路狐电流秋的热再效应（一间）短建路时壮导体悟的发骨热在线辣路发晒生短雁路时跪，强缴大的惜短路吐电流再将使浮导体拐温度棉迅速寸升高暂。短路前后导体的温度变化20喷23甩/6固/3寒0续上律页在实膝际短鲜路时锦间tk内,错短路顶电流怒的热叛量为根据Q值可彼以确闭定出务短路拔时导虫体所斧达到板的最叼高温造度θk。发热夕假想陶时间继电保护动作时间断路器开断时间工程夏计算旁公式载流帆导体凭和电乓气设患备承宿受短连路电虏流作刃用时散满足楼力稳浇定的漂条件背是20庙23循/6渗/3医0第六望节电气伍设备杆的选绪择及死校验一、芹选择喜校验摘项目许及条侦件电气序设备贞的选尸择，椒必须良满足作供电蹄系统的正常宇工作色条件扁下和额短路茫故障专条件蝴下工锦作要斗求，穷同时必电气椒设备傻应工怒作安鹊全可盗靠，京运行检维护紧方便兵，投沿资经航济合等理。1.按正浓常工祸作条抛件选续择按正相常工剪作条腾件选锡择，趴就是脆要考欢虑电苹气设草备的浴环境企条件缝和电吓气要宅求。环境嗓条件舰是指拿电气夫设备旧的使悄用场温所、油环境也温度吉，海夜拔高拖度以歇及有熟无防炮尘、槐防腐池、防珍火、寸防爆雾等要富求，巴据此倾选择修电气攻设备殊结构磨类型久。电气泛要求锄是指劣电气抢设备涨在电另压、圈电流蔬频率违等方港面的阶要求吧，即置所选绩电气说设备减的额映定电解压应坊不低培于所欲在线比路的刮额定吹电压算、电酬气设烟备的谁额定土电流台应不找小于信该回瓣路在渴各种带合理幕运行偿方式沉下的树最大踏持续链工作宣电流零；即20骑23破/6联/3著0续上鲜页对一幼些开余断电忙流的守电器堪，如粗熔断刑器、殊断路肤器和刮负荷供开关毛等，悄则还把有断溉流能弯力的微要求棋，即摘最大徒开断袖电流包应不片小于新它可末能开债断的秆最大朴电流酱。1）躺对断判路器浊，其德最大孔开断文电流翻应不便小于邻它可周能开太断的析线路舟最大把短路项电流苗。即2）希对负荡荷开胸关，她其最影大开镇断电舞流应遮不小宽于它繁可能怎开断村的线离路最腐大负糠荷电呢流。茫即3）患对熔组断器，其最份大开会断电序流应根不小百于它光可能顿开断便的线孤路最聪大短逐路电巨流。点即（对非限流型熔断器）（对限流型熔断器）20银23元/6伤/3阁0续上熔页按短县路故眯障条现件校少验，童就是腐要按蒜最大爸可能挤的短证路故咐障时魔的力羞稳定少性和栏热稳李定性控进行肤校验沙。2.按短蝇路故片障条燃件校昂验对于愿一般采电器，满降足力死稳定凑的条魄件是岸：电器保的额希定峰哥值耐抄受电执流对于铲一般眼电器，满压足热侵稳定骄的条任件是溉：电器枝的额定脉短时情耐受伞电流溪有效咏值对于载流刮导体视，满叮足热厚稳定怎的条僵件是怪：导体番的热哄稳定廉系数20导23芒/6烧/3接0二、愈高压霜断路体器的燥选择毙与校称验高压塞断路圆器的费选择饲与校信验，艺主要芽是按级环境感条件漂选择回结构烂类型哑，按猎正常胖工作怕条件歇选择晒额定贸电压凤、额疮定电检流并同校验合开断陆能力荷，按液短路壁故障顿条件菌校验粒动稳权定性调和热翻稳定鞠性，命并同啄时选监择其匆操动唇机构侄和操德作电及源。例4瘦-1肥试献选择汉某1颠0KV高压飘配电拌所进铜线侧扔的高潜压户麦内真斧空断喜路器择的型铃号规说格。阴已知缎该进蓄线的亩计算被电流的为2晴95A，配电陶所母尽线的廉三相季短路忍电流桥周期挥分量伐有效蜜值为3.2k宅A齿，继电询保护限的动合作时过间为港1.芦1s。解：命初步导选VS引1-香12打/6蜂30深-1屯6型进敢行校防验，膀如表宅所示誉，所本选正蓄确。

序号安装地点的电气条件VS1-12/630-16型断路器项

目数

据项

目数

据结

论1UN10kVUN.QF12kV合格2Ic295AIN.QF630A合格33.2kAIoc16kA合格42.55×3.2kA=8.16kAiet40kA合格5(3.2kA)2×(1.1+0.2)s=13.3kA2·s(16kA)2×4s=1024kA2·s合格20团23研/6钻/3捡0三、布高压买熔断清器的赴选择今与校控验高压喝熔断厦器的衔选择候与校赖验，岭主要跑是按部环境咽条件塌选择手结构敏类型蜜，按郑正常凝工作乔条件霜选择市额定搂电压奸、额惕定电罪流并津校验端开断朽能力押。高压尸熔断带器的法额定协电流班应不灰小于舟它所磁安装带的熔栗体电盐流。狐熔体相电流增的选勺择应寸满足弓下列洪条件启：1）崇保护约高压挽线路秋的熔宝断器酷的熔哲体电葱流应炕大于溜线路慌的计沈算电房诚流，壳一般毁取线晓路计粒算电镜流的雨1.瓜1～生1.节3倍挽。2）确保护恰电力置变压黎器的见熔断胆器的爆熔体妇电流悔，考蚕虑到泡变压肺器的姿正常话过负逐荷电祸流、熔励磁及涌流颈（即糕空载揭合闸古电流胡）及垫低压鼠侧电武动机活自起聋动引准起的捞尖峰广电流骗等因角素，福一般提取一坏次侧相额定兴电流专的1纳.5浸～2运倍。3）保锄护电弟压互绍感器酿的熔暑断器众的熔废体电皇流，羞因互定感器症二次懒侧负眉荷很镰小，港一般猛取为谱0.矮5A。20止23皱/6患/3脏0四