页数：54页文件大小：420.2 KB来源： 供配电技术ppt课件
本课件可查阅短路种类、原因与危害、无限大容量系统三相短路暂态、短路冲击电流与短路容量、标幺制与短路回路电抗，含各知识点的公式、例题与逐页文字说明，便于检索短路电流计算相关概念、参数取值与计算步骤。
第三章短路电流计算第一节概述第二节无限大容量系统三相短路分析第三节无限大容量系统三相短路电流计算第四节两相和单相短路电流计算第五节短路电流的效应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连接。
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），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。
第一节概述一、短路的种类三相交流系统的短路的种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。
3.短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。
4.短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。
5.严重的短路将电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。
6.单相短路产生的不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。
四、防止短路对策预防性试验正确安装和维护防雷设备文明施工严格遵守操作规程五、短路电流计算的目的1.正确地选择和校验各种电器设备2.计算和整定保护短路的继电保护装置3.选择限制短路电流的电器设备
第二节无限大容量系统三相短路分析一、无限大容量系统所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部阻抗以及容量无限大的系统。
无限大容量系统：US=常数α，XS=0, SS=∞二、无限大容量系统三相短路暂态过程1、正常运行设电源相电压为
阻抗角式中，电流幅值正常运行电流为：2.三相短路分析无限大容量系统三相短路图（a）系统图
无限大容量系统三相短路图（b）三相电路图（c）单相等效电路图
设在图中K点发生三相短路。
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，k点左侧有电源，L↓,I↑,I不突变，出现周期容量定量分析：短路电流应满足微分方程其解为其中短路电流周期分量幅值：
为短路回路阻抗角；为短路回路时间常数；为短路电流非周期分量初值。
在短路瞬间t=0时，短路前工作电流与短路后短路电流相等，即由上式求出inp0，并带入ik表达式中，则：
无限大容量系统三相短路时的短路电流波形图
3.最严重三相短路的短路电流三相短路时的相量图产生最严重短路电流的条件：(
最严重三相短路时的电流波形图
四、三相短路的有关物理量1.短路电流周期分量有效值IP式中，Uav=1.05UN（kV）,线路平均额定电压；(Ω)为短路回路总阻抗。
2.次暂态短路电流次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值,用I″表示。
在无限大容量系统中，短路电流周期分量不衰减，即I″=IP
3.短路全电流有效值由于短路电流含有非周期性分量，短路全电流不是正弦波，短路过程中短路全电流的有效值Ik（t），是指以该时间t为中心的一个周期内短路全电流瞬时值的均方根值，即4.短路冲击电流和冲击电流有效值（1）短路冲击电流ish是短路全电流的最大瞬时值，出现在短路后半个周期，即t=0.01秒时，得为短路电流冲击系数。
纯电阻性电路，ksh=1；纯电感性电路，ksh=2。
因此0≤ksh≤2。
（2）短路冲击电流有效值Ish是短路后第一个周期的短路全电流有效值。
在高压系统发生三相短路，可取Ksh=1.8，因此Ish=1.52 IP在低压系统发生三相短路，可取Ksh=1.3，因此Ish=1.09 IP
5.稳态短路电流I∞稳态短路电流有效值是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流有效值，用I∞表示。
在无限大容量系统中，I∞＝Ip。
6.短路容量SK三相短路容量是选择断路器时，校验其断路能力的依据，它根据计算电压即平均额定电压进行计算，即式中，SK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（kV）；Ik为短路电流（kA）。
第三节无限大容量系统三相短路电流计算通常采用标幺值计算，以简化计算，便于比较分析。
一、标幺制用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。
容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为
基准值的选取是任意的，但为简化计算，取Sd=100MVA ,。
基准容量Sd、基准电压Ud、基准电流Id和基准阻抗Zd亦遵循功率方程和电压方程。
四个基准值中只有二个基准值是独立的，通常选定基准容量和基准电压，按下式求出基准电流和基准阻抗。
注意：用基准容量和元件所在电压等级的基准电压计算的阻标标幺值，和将元件的阻抗换算到短路点所在的电压等级，再用基准容量和短路点所在电压等级的基准电压计算的阻抗标幺值相同，即变压器的变比标幺值等于1，从而避免了多级电压系统中阻抗的换算。
短路回路总电抗的标幺值可直接由各元件的电抗标幺值相加而得。
采用标幺制计算短路电流其优点：计算简单、清晰；变压器的变比标幺值等于1；相值、线值的标幺值相等。
二、短路回路元件的标幺值阻抗1、线路的电抗标幺值式中，l为线路长度（km），R0和X0为线路单位长度的电阻电抗（Ω/km）,Sd为基准容量（MVA），Ud为线路所在电压等级的基准电压（kV）。
2、变压器的电抗标幺值3．电抗器的电抗标幺值式中，SN为额定容量（MVA）和为UK%阻抗电压。
式中，UL.N电抗器的额定电压、IL.N为电抗器的额定电流、电抗器的电抗百分数XL%
4．电力系统的电抗标幺值
5．短路回路总阻抗若＜时，可略去电阻，=。
三、三相短路电流计算无限大容量系统发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，短路电流的有关物理量I″、Ish、ish、I∞和Sk都与短路电流周期分量有关。
因此，只要算出短路电流周期分量的有效值，短路其它各量按前述公式很容易求得，采用的标幺值计算。
而故1．三相短路电流周期分量有效值短路电流周期分量有效值的标幺值等于短路回路总阻抗标幺值的倒数。
即短路电流周期分量有效值为
2、冲击短路电流而冲击短路电流和冲击短路电流有效值为高压ish=2.55IKIsh=1.52IK低压ish=1.84IKIsh=1.09IK3、三相短路容量或上式表示，三相短路容量数值上等于基准容量与三相短路电流标幺值或与三相短路容量标幺值的乘积，三相短路容量的标幺值等于三相短路电流的标幺值。
4、短路电流的计算步骤
⑤计算短路电流标幺值，短路电流有名值和短路其它各量。
即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。
下面举例说明：例3-1试求图中供电系统总降变电所10kV母线上K1点和车间变电所380V母线上K2点发生三相短路时的短路电流和短路容量，以及K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流。
Soc=1000MVA5km1km
解：1．由上面短路电流计算系统图画出短路电流计算等效电路图,如下图所示。
由断路器断流容量估算系统电抗，用X1表示。
2．取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud= Uav，三个电压的基准电压分别为:计算各元件电抗标幺值:
线路1WL变压器1T和2T线路2WL变压器3T3、计算K1点三相短路时的短路电流系统S
（
4．计算K2点三相短路时的短路电流（1）计算短路回路总阻抗标幺值，短路回路总阻抗标幺值为*（2）计算K2点所在电压级的基准电流
（3）计算K2点三相短路时短路各量5．计算K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流I'K2,有二种计算方法。
（1）方法1由短路计算等效电路图中可看出:
K2点短路时流经变压器3T一次绕组的三相短路电流标幺值与短路点K2的短路电流标幺值相同，用变压器3T一次绕组所在电压级的基准电流便可求出流经变压器3T一次绕组的短路电流。
（2）方法2将K2点三相短路电流变换到变压器3T的一次侧，此时变压器变比应采用平均额定电压，即基准电压变比。
四、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，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，一般只考虑电动机对冲击短路电流的影响，如图所示。
电动机提供的冲击短路电流可按下式计算：
式中，Ksh·M为电动机的短路电流冲击系数，低压电动机取1.0，高压电机取1.4~1.6；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；IN·M为电动机额定电流。
实际计算中，只有当高压电动机单机或总容量大于1000kW，低压电动机单机或总容量大于100kW，在靠近电动机引出端附近发生三相短路时，才考虑电动机对冲击短路电流的影响，考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电流为ish.Σ= isｈ+ isｈ.M
第四节两相和单相短路电流计算目的：用于继电保护灵敏度的校验。
一、两相短路电流的计算无限大容量系统两相短路示意图
1.无限大容量系统两相短路电流无限大容量系统两相短路电流时，其短路电流为：式中，Uav为短路点的平均额定电压，Zk为短路回路一相总阻抗。
2.两相短路电流与三相短路电流的关系两相短路电流计算公式与三相短路电流计算公式相比，可得两相短路电流与三相短路电流的关系，并同样适用于冲击短路电流，即
因此：无限大容量系统短路时，两相短路电流较三相短路电流小。
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短路时，单相短路电流可用下式进行计算：
式中，Ｕav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，可按下式计算：RT、XT为变压器的相等效电阻和电抗；
RP-0、XP-0为相线与大地或中线回路的电阻和电抗。
因此：在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，单相短路电流较三相短路电流小。
第五节短路电流的效应供配电系统发生短路时，短路电流非常大。
短路电流通过导体或电器设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应。
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。
1.两平行载流导体间的电动力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:
式中，l为导体的两相邻支持点间的距离（cm）；a为两导体轴线间距离（cm）；Kf为形状系数，圆形、管形导体Kf=1，矩形导体根据和查图3-12曲线。
2.三相平行载流导体间的电动力⑴三相短路产生的最大电动力为：
⑵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：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:由此可见，三相短路时导体受到的电动力比两相短路时导体受到的电动力大。
二、短路电流的热效应1.短路发热特点导体通过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。
正常运行时，导体通过负荷电流，产生热能使导体温度升高，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，短路电流的持续时间很短，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,即短路发热是绝热过程。
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。
2.短路热平衡方程短路时导体温度的变化短路发热可近似为绝热过程，短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度变化，其热平衡方程如下：
将代入上式得：整理得：式中，是导体0℃时的电阻率；α为的温度系数；C0为导体0℃时的比热; β为C0的温度系数; S为导体的截面积(mm2);l为导体的长度（Km）;IKt为短路全电流的有效值(A);AK和AL为短路和正常的发热系数;对某导体材料，A值仅是温度的函数，即：
3.短路产生的热量短路发热假想时间一般采用等效方法计算，用稳态短路电流计算实际短路电流产生的热量。
由于稳态短路电流不同于短路全电流，需要假定一个时间，称为假想时间tima。
在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流Ik（t）在实际短路持续时间内所产生的热量。
短路电流产生的热量可按右式计算：
短路发热假想时间可按右式计算：式中，tk为短路持续时间，它等于继电保护动作时间top和断路器断路时间toc之和，即在无限大容量系统中发生短路，当可认为4.导体短路发热温度为使导体短路发热温度计算简便，工程上一般利用导体发热系数A与导体温度θ的关系曲线,确定短路发热温度θk。
图1：θ—A关系曲线图2：由θL求θK的步骤由θL求θK的步骤如下：
5.短路热稳定最小截面根据短路发热允许温度θK.al，可由曲线计算导体短路热稳定的最小截面的方法如下：①由θL和θK.al，从θ—A曲线分别查出AL和AK②计算短路热稳定最小截面Smin
小结本章简述了供配电系统短路的种类、原因及危害。
分析了无限大容量系统三相短路的暂态过程。
重点讲述了标幺制、短路回路元件的标幺值阻抗和三相短路电流计算。
简述了电动机对冲击短路电流的影响、两相短路和单相短路电流的计算。
讲述了短路电流的电动力效应和热效应。
要求（1）熟悉短路的种类、原因，无限大容量系统的特征、无限大容量系统三相短路的特点、最严重三相短路电流的条件，两相短路电流与三相短路电流的关系三相短路产生的最大电动力，短路热稳定最小截面。
（2）掌握短路回路元件的标幺值阻抗和三相短路电流、冲击短路电流和短路容量的计算。
习题1.短路的种类有————、————、————。
2.短路的原因有————、————、————。
3.无限大容量系统的特征————、————、————。
4.————————称为标幺值。
5.最严重三相短路电流的条件是————、————、————。
6.短路电流通过导体或电器设备，会产生很大电动力和和很高温度，称为短路电流的——和——。
1.三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路2.绝缘损坏老化、误操作、鸟兽跨越在裸露导体上3.Us=常数，Xs=0,Ss=∞4.任意一个物理量的有名值与基准值的比值5.短路前空载或cosΦ=1、短路瞬时电压过零α=0或180o、短路回路纯电感ΦK=90o6.电动力效应、热效应
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}