礦山供電技術(shù)課件

任務(wù)二電氣設(shè)備及導(dǎo)體的校驗(yàn)

任務(wù)一短路電流的分析與計(jì)算

任務(wù)分類

第三章短路電流任務(wù)二任務(wù)一短路電流的分析與計(jì)算任務(wù)分類第三章1目的分析短路現(xiàn)象的類型、產(chǎn)生原因、危害，明確短路電流計(jì)算的目的和任務(wù)，熟練運(yùn)用各種方法計(jì)算短路電流。內(nèi)容根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，破壞電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障最常見、危害最大的是各種短路現(xiàn)象。本章通過短路電流的分析和計(jì)算，采取合適的保護(hù)措施，確保供電的安全。短路電流的分析與計(jì)算目的分析短路現(xiàn)象的類型、產(chǎn)生原因、危害，明確短路電流內(nèi)容根據(jù)2二短路電流的計(jì)算方法三短路電流計(jì)算的目的和任務(wù)知識(shí)點(diǎn)：短路類型、原因、危害一二短路電流三短路電流知識(shí)點(diǎn)：短路類型一3一、短路原因第一節(jié)概述短路的有關(guān)概念

短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的點(diǎn)沒有經(jīng)過用電器而直接相連通。這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的一種故障。短路的原因主要有以下三個(gè)方面：1.電氣絕緣損壞絕緣自然老化而損壞；設(shè)備本身質(zhì)量不好，被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣受外力損傷。2.誤操作誤拉高壓隔離開關(guān)，導(dǎo)致三相弧光短路；誤將較低電壓的設(shè)備投入較高電壓的電路中而造成設(shè)備擊穿短路。3.鳥獸害小動(dòng)物跨越在裸露的不同電位的導(dǎo)體之間，或者咬壞設(shè)備或?qū)w的絕緣，都會(huì)引起短路故障。一、短路原因第一節(jié)概述短路的有關(guān)概念4二、短路的種類在三相系統(tǒng)中，短路形式有下列各種：1.三相短路如圖a所示。2.兩相短路如圖b所示。3.單相短路如圖c、d所示。4.兩相接地短路如圖e所示。

形成的兩相短路，也指兩相短路又接地的情況，如圖f所示。兩相接地短路實(shí)質(zhì)上與兩相短路相同。二、短路的種類在三相系統(tǒng)中，短路形式有下列各種：5*最關(guān)鍵的兩個(gè)短路電流：最大短路電流---選擇設(shè)備、導(dǎo)線，最小短路電流---繼電保護(hù)裝置校驗(yàn)。三相短路的電壓與電流的相位差較正常時(shí)增大，接近于90度。*單相短路只發(fā)生在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中。其他：層間、層間短路。主要指電動(dòng)機(jī)、變壓器和線圈等。*最關(guān)鍵的兩個(gè)短路電流：最大短路電流---選擇設(shè)備、導(dǎo)線，最61.短路的電動(dòng)效應(yīng)和熱效應(yīng)

短路電流將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，可能造成電路及其中的設(shè)備損壞。2.電壓驟降

短路將造成系統(tǒng)電壓驟降，越靠近短路點(diǎn)電壓越低，這將嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。3.造成停電事故

短路時(shí)，電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，使開關(guān)跳閘或熔斷器熔斷，從而造成停電事故。越靠近電源短路，引起停電的范圍越大，從而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。4.影響系統(tǒng)穩(wěn)定

嚴(yán)重的短路可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成電力系統(tǒng)解列，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。5.產(chǎn)生電磁干擾

單相接地短路電流，可對(duì)附近的通信線路、信號(hào)系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，使之無法正常運(yùn)行，甚至引起誤動(dòng)作。

由此可見，短路的后果是非常嚴(yán)重的，因此供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行中，都應(yīng)盡力設(shè)法消除可能引起短路故障的一切因素。三、短路的危害*保護(hù)措施：限制、裝設(shè)熔斷器、繼電保護(hù)裝置等。1.短路的電動(dòng)效應(yīng)和熱效應(yīng)三、短路的危害*保護(hù)措施：限制7四、短路電流計(jì)算的目的和任務(wù)五、短路電流1、忽略磁路的飽和和磁滯現(xiàn)象2、忽略各元件的電阻3、忽略短路點(diǎn)的過渡電阻4、整個(gè)系統(tǒng)是三相對(duì)稱的，僅不對(duì)稱故障點(diǎn)例外四、短路電流五、短路電流1、忽略磁路的飽和和磁滯現(xiàn)象2、忽略8第二節(jié)無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路的暫態(tài)過程和物理量一、無窮大容量電源系統(tǒng)的概念是指其容量相對(duì)于單個(gè)用戶（例如一個(gè)工廠）的用電設(shè)備容量大得多的電源系統(tǒng)，以致饋電給用戶的線路上無論負(fù)荷如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓能始終維持基本不變，稱之為無窮大容量電源系統(tǒng)，S=∞。實(shí)際上，電力系統(tǒng)的容量總是有限的，但工程上可以采取某些措施，使得短路時(shí)系統(tǒng)母線電壓基本不變。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，如果電源系統(tǒng)容量大于所研究的用戶用電設(shè)備容量50倍時(shí)，即可將此系統(tǒng)看作無限大容量電源系統(tǒng)。一般來說，中小型工廠甚至某些大型工廠的用電容量相對(duì)于現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)來說是很小的，因此在計(jì)算工廠供電系統(tǒng)的短路電流時(shí)，可以認(rèn)為電力系統(tǒng)是無限大容量的電源。第二節(jié)無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)一、無窮大容量電源系統(tǒng)的9二、無窮大容量電源系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程Z=R+jXL：為從電源至短路點(diǎn)的阻抗；

為從短路點(diǎn)至負(fù)荷的阻抗。

當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，由于短路點(diǎn)至負(fù)荷的阻抗被短路，而短路電路阻抗二、無窮大容量電源系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程Z=R+jXL：為從10

短路電流，比正常負(fù)荷電流要突然增大幾十倍甚至上百倍。

短路電流11短路的全電流表達(dá)式為：三相短路全電流波形圖在三相電路中，各相的非周期分量電流大小并不相等。初始值為最大或?yàn)榱阒荒茉谝幌嘀谐霈F(xiàn)，其他兩相因有1200的相角差，初始值必不相同。因此三相短路全電流的波形是不對(duì)稱的。短路的全電流表達(dá)式為：三相短路全電流波形圖在三相電路中，各相12三、非無窮大容量電源系統(tǒng)短路的暫態(tài)過程當(dāng)電源容量較小時(shí)，或短路點(diǎn)距離發(fā)電機(jī)較近時(shí)，突然發(fā)生三相短路。短路電流將是電源電壓明顯下降，此時(shí)不僅短路電流非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減，而且短路電流周期分量的幅值也將隨時(shí)間逐漸衰減。四、幾個(gè)物理量1.短路穩(wěn)態(tài)電流—非周期分量衰減到零后，電路進(jìn)入短路的新的穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)的短路電流有效值稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，以I∞表示。對(duì)無窮大電源系統(tǒng)有：2.次暫態(tài)電流—在短路暫態(tài)過程中，短路電流周期分量第一個(gè)周期的有效值稱為次暫態(tài)電流，以表示。對(duì)于非無窮大電源，由于周期分量Ipe是變化的，因此三、非無窮大容量電源系統(tǒng)短路的暫態(tài)過程當(dāng)電源容量較小時(shí)，或短133.短路電流沖擊值—由于短路電流非周期分量的存在，短路后電流可能出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值，稱為沖擊電流，以ish

表示。通常在短路后半個(gè)周期（0.01s）出現(xiàn)。對(duì)于高壓供電系統(tǒng)，短路電流沖擊值為：

4.沖擊電流有效值—如果短路是在最不利的條件下發(fā)生的，在第一個(gè)周期短路電流有效值將最大，稱為沖擊電流有效值，以Ish

表示。對(duì)于高壓電網(wǎng)對(duì)于低壓電網(wǎng)5.短路容量—短路處的工作電壓UN和短路電流周期分量Ipe所構(gòu)成的三相視在功率，即選擇和校驗(yàn)斷路器時(shí)用斷流容量表示3.短路電流沖擊值—由于短路電流非周期分量的存在，短路后電14第三節(jié)無窮大電源系統(tǒng)短路電流的計(jì)算1、有名值法（絕對(duì)值法、歐姆法）1）低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算：*計(jì)算電壓取比線電壓高5%。對(duì)于高壓電路，一般只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。*對(duì)于低壓短路時(shí)當(dāng)時(shí)才需計(jì)算電阻。③輸電線路的阻抗：（*1、線路的電阻Rl，可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電阻r0值求得。Rl=r0l。2、線路的電抗Xl，可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電抗xl值求得。Xl=x0l。）④限流電抗器的電抗：2）短路電流計(jì)算步驟：（1）求短路回路中各元件阻抗。

①電源系統(tǒng)的阻抗（A、一般可不考慮電阻。B、可由降壓變壓器高壓側(cè)的短路容量來估算C、由開斷電流Ioc來計(jì)算其斷流容量。②變壓器的阻抗：第三節(jié)無窮大電源系統(tǒng)短路電流的計(jì)算1、有名值法（絕對(duì)值法15（2）短路回路總阻抗的計(jì)算、折算。（注意：等效阻抗的換算）。Uav1—元件所在電網(wǎng)的平均電壓Uav2—短路點(diǎn)所在電網(wǎng)的平均電壓（3）短路電流的計(jì)算：

①繪制短路計(jì)算電路圖：標(biāo)參數(shù)、找短路點(diǎn)。②繪制等效電路圖，標(biāo)出各元件阻抗值。③計(jì)算短路回路的阻抗。④計(jì)算短路電流。（2）短路回路總阻抗的計(jì)算、折算。（注意：等效阻抗的換算）。16有名值法短路計(jì)算示例例1某供電系統(tǒng)如圖所示。無限大容量電力系統(tǒng)出口斷路器QF的斷流容量為300MVA。工廠變電所裝有兩臺(tái)并列運(yùn)行的SL7-800/10型配電變壓器。試用有名值法計(jì)算該變電所10kV母線上k-1點(diǎn)短路和380V母線上k-2點(diǎn)短路三相短路電流和短路容量。圖1有名值法短路計(jì)算示例圖117圖22圖2218礦山供電技術(shù)課件19礦山供電技術(shù)課件202221礦山供電技術(shù)課件22礦山供電技術(shù)課件23礦山供電技術(shù)課件2431例1例3-1：見p6131例1例3-1：見p61252、相對(duì)值法（標(biāo)幺值法）某一物理量的標(biāo)么值A(chǔ)d*，是該物理量的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的基準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值，即1）相對(duì)值（標(biāo)幺值法、相對(duì)單位制法）（*選基本容量，工程設(shè)計(jì)通常取基準(zhǔn)功率Sd=100MVA?；鶞?zhǔn)電壓、電流和電抗分別為Ud、Id、Xd。選各元件及短路點(diǎn)線路的平均電壓Uav）。計(jì)算電壓為各元件線電壓。下面為：基準(zhǔn)值之間、以及選定基準(zhǔn)值后各量的標(biāo)幺值之間的關(guān)系。2、相對(duì)值法（標(biāo)幺值法）26（2）變壓器的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：（1）電源系統(tǒng)的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：

（3）電抗器的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：（4）線路的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：

（2）變壓器的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：（1）電源系統(tǒng)的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：273）變壓器耦合電路標(biāo)幺值計(jì)算G~Uav1Uav2Uav3T1T2l1l2l3選線段l1為基本段，并取基準(zhǔn)功率為Sd，基準(zhǔn)電壓等于該段的平均電壓，Ud1=Uav1。選線段l2電抗X2折算為基準(zhǔn)標(biāo)幺值為：（k1、k2為變壓器變比）選線段l3電抗X3折算為基準(zhǔn)標(biāo)要值為：3）G~Uav1Uav2Uav3T1T2l1l2l3選線段l28（2）短路電流的計(jì)算：

（3）三相短路容量：

（1）短路電流的相對(duì)基準(zhǔn)值：

4）短路電流的計(jì)算（2）短路電流的計(jì)算：（3）三相短路容量：（1）短路電流29標(biāo)么制法短路計(jì)算示例例2試用標(biāo)么制法重新計(jì)算例1所示供電系統(tǒng)中K-1點(diǎn)和K-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。標(biāo)么制法短路計(jì)算示例30礦山供電技術(shù)課件31繪出短路電路的等效電路如圖3所示。

3繪出短路電路的等效電路如圖3所示。332礦山供電技術(shù)課件33礦山供電技術(shù)課件34礦山供電技術(shù)課件3511例3-2：見p6711例3-2：見p6736第四節(jié)短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)任務(wù)描述根據(jù)負(fù)荷分布情況，常見短路故障發(fā)生情況，計(jì)算分析短路電流的熱效應(yīng)和力效應(yīng)，合理選擇導(dǎo)體的形狀系數(shù)，熱穩(wěn)定系數(shù)，進(jìn)行導(dǎo)體和成套電氣設(shè)備的校驗(yàn)。任務(wù)分析根據(jù)短路產(chǎn)生的原因、短路電流的效應(yīng)以及短路電流的計(jì)算結(jié)果，選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備及導(dǎo)體的截面。第四節(jié)短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)任務(wù)描述根據(jù)負(fù)荷分布情37一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)（一）導(dǎo)體間的作用力

由《電工基礎(chǔ)》知，處在空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通過電流單位為、（單位為A），而導(dǎo)體間的軸線距離為，導(dǎo)體的兩支持點(diǎn)間距離即檔距為，則導(dǎo)體間所產(chǎn)生的電磁互作用力即電動(dòng)力（單位為N）為1一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)1382323394534453440（二）電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性用電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定電流（電氣設(shè)備允許通過的最大峰值電流）來選擇電氣設(shè)備：計(jì)算公式：

（二）電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性41

截流導(dǎo)體在短路時(shí)的發(fā)熱情況tt1t20

θ0θpθkθ

θpkspk二、短路電流的熱效應(yīng)（一）導(dǎo)體的長(zhǎng)時(shí)允許溫度和短時(shí)允許溫度

短路電流通過導(dǎo)體的時(shí)間不長(zhǎng)，通常不會(huì)超過2～3秒。導(dǎo)體的最大短時(shí)允許溫升：(θpk:短時(shí)允許溫度)導(dǎo)體短路熱穩(wěn)定條件:

(:短時(shí)允許溫升)截流導(dǎo)體在短路時(shí)的發(fā)熱情況tt1t20θ0θpθ42(二)短路電流的計(jì)算的假想作用時(shí)間短路電流的假想作用時(shí)間：為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將短路電流ik在持續(xù)時(shí)間tk內(nèi)產(chǎn)生的發(fā)熱量，假設(shè)是由短路電流穩(wěn)態(tài)值I∞經(jīng)某一假想時(shí)間ti所產(chǎn)生的。ti就是短路電流的假想作用時(shí)間。短路電流的假想作用時(shí)間：（無限大容量電源）ti=ti.pe+ti.op短路電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量：即短路電流的穩(wěn)態(tài)值I∞在假想作用時(shí)間ti內(nèi),在導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量等于短路電流ik在實(shí)際作用時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。(二)短路電流的計(jì)算的假想作用時(shí)間短路電流的假想作用時(shí)間：為43

繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間tr可由保護(hù)裝置的整定時(shí)限確定。斷路器的斷路時(shí)間tc

,包括斷路的固有分閘時(shí)間和滅弧時(shí)間兩部分。對(duì)快速動(dòng)作的斷路器，可取tr

=0.1s；對(duì)低速動(dòng)作的斷路器(如真空斷路器)，可取tr

=0.2s。短路電流的實(shí)際作用時(shí)間：

tk=tr+tc短路時(shí)間動(dòng)作時(shí)間斷路時(shí)間

對(duì)于無窮大電源系統(tǒng)，周期分量的假想作用時(shí)間就等于短路電流的實(shí)際作用時(shí)間；而非周期分量的假想作用時(shí)間約為0.05s,所以短路電流的假想作用時(shí)間ti

為：

ti=tk+0.05繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間tr可由保護(hù)裝置的整44（三）導(dǎo)體最小熱穩(wěn)定截面確定方法

在工程計(jì)算中，常需要確定滿足短路熱穩(wěn)定條件的最小允許導(dǎo)體截面積Smin。由于認(rèn)為短路電流所產(chǎn)生的熱量全部用于提高導(dǎo)體的溫度，產(chǎn)生溫升τk。導(dǎo)體在短路時(shí)的熱平衡方程式為：

式中：S——導(dǎo)體的截面積，（mm2）；

l——導(dǎo)體的長(zhǎng)度，（m）

γ——導(dǎo)體的密度，g/cm2；Cav——導(dǎo)體的平均比熱，g/(g.℃)。將

代入上式得：

（三）導(dǎo)體最小熱穩(wěn)定截面確定方法在工程計(jì)算中，常需要確定滿45對(duì)于電力系統(tǒng)中某一確定點(diǎn)，是一個(gè)定值。當(dāng)安裝在確定點(diǎn)的電氣設(shè)備導(dǎo)體材料選定時(shí)Cav、γ、D、l均為常數(shù)。由上式可以看出，如果導(dǎo)體的截面積S越小，則τk越高。當(dāng)τk等于導(dǎo)體材料的最大短時(shí)允許溫升τp.k時(shí)，導(dǎo)體滿足熱穩(wěn)定條件的最小截面Smin便可確定。將τk＝τp.k代入上式得導(dǎo)體的最小截面為:式中I∞——三相短路電流穩(wěn)態(tài)值，（A）；

——短路電流的假想作用時(shí)間，s；

C

——導(dǎo)體材料的熱穩(wěn)定系數(shù)，它與導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率、密度、平均比熱、最大短時(shí)允許溫升有關(guān)。

不同材料導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)可查相關(guān)圖表。當(dāng)所選用導(dǎo)體截面積S≥Amin時(shí)，便可滿足導(dǎo)體的熱穩(wěn)定條件。對(duì)于電力系統(tǒng)中某一確定點(diǎn)，是一個(gè)定值。當(dāng)安裝在確定點(diǎn)的46（四）成套電氣設(shè)備的校驗(yàn)方法對(duì)于高壓配電箱、電抗器、隔離開關(guān)、油斷路器等高壓成套電氣設(shè)備，導(dǎo)體的材料和截面一定，其溫升主要取決于通過設(shè)備的電流大小和電流作用時(shí)間的長(zhǎng)短。為了方便用戶進(jìn)行熱穩(wěn)定性效驗(yàn)，生產(chǎn)廠家在設(shè)備參數(shù)中給出了與某一時(shí)間t（如1s、5s、10s等）相對(duì)應(yīng)的熱穩(wěn)定電流Its，由此可直接通過下式進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)，即:式中Its——電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定電流，（A）;

——與Its相對(duì)應(yīng)的熱穩(wěn)定時(shí)間，（s）。（四）成套電氣設(shè)備的校驗(yàn)方法對(duì)于高壓配電箱、電抗器、隔離開關(guān)47任務(wù)二電氣設(shè)備及導(dǎo)體的校驗(yàn)

任務(wù)一短路電流的分析與計(jì)算

任務(wù)分類

第三章短路電流任務(wù)二任務(wù)一短路電流的分析與計(jì)算任務(wù)分類第三章48目的分析短路現(xiàn)象的類型、產(chǎn)生原因、危害，明確短路電流計(jì)算的目的和任務(wù)，熟練運(yùn)用各種方法計(jì)算短路電流。內(nèi)容根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，破壞電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障最常見、危害最大的是各種短路現(xiàn)象。本章通過短路電流的分析和計(jì)算，采取合適的保護(hù)措施，確保供電的安全。短路電流的分析與計(jì)算目的分析短路現(xiàn)象的類型、產(chǎn)生原因、危害，明確短路電流內(nèi)容根據(jù)49二短路電流的計(jì)算方法三短路電流計(jì)算的目的和任務(wù)知識(shí)點(diǎn)：短路類型、原因、危害一二短路電流三短路電流知識(shí)點(diǎn)：短路類型一50一、短路原因第一節(jié)概述短路的有關(guān)概念

短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的點(diǎn)沒有經(jīng)過用電器而直接相連通。這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的一種故障。短路的原因主要有以下三個(gè)方面：1.電氣絕緣損壞絕緣自然老化而損壞；設(shè)備本身質(zhì)量不好，被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣受外力損傷。2.誤操作誤拉高壓隔離開關(guān)，導(dǎo)致三相弧光短路；誤將較低電壓的設(shè)備投入較高電壓的電路中而造成設(shè)備擊穿短路。3.鳥獸害小動(dòng)物跨越在裸露的不同電位的導(dǎo)體之間，或者咬壞設(shè)備或?qū)w的絕緣，都會(huì)引起短路故障。一、短路原因第一節(jié)概述短路的有關(guān)概念51二、短路的種類在三相系統(tǒng)中，短路形式有下列各種：1.三相短路如圖a所示。2.兩相短路如圖b所示。3.單相短路如圖c、d所示。4.兩相接地短路如圖e所示。

形成的兩相短路，也指兩相短路又接地的情況，如圖f所示。兩相接地短路實(shí)質(zhì)上與兩相短路相同。二、短路的種類在三相系統(tǒng)中，短路形式有下列各種：52*最關(guān)鍵的兩個(gè)短路電流：最大短路電流---選擇設(shè)備、導(dǎo)線，最小短路電流---繼電保護(hù)裝置校驗(yàn)。三相短路的電壓與電流的相位差較正常時(shí)增大，接近于90度。*單相短路只發(fā)生在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中。其他：層間、層間短路。主要指電動(dòng)機(jī)、變壓器和線圈等。*最關(guān)鍵的兩個(gè)短路電流：最大短路電流---選擇設(shè)備、導(dǎo)線，最531.短路的電動(dòng)效應(yīng)和熱效應(yīng)

短路電流將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，可能造成電路及其中的設(shè)備損壞。2.電壓驟降

短路將造成系統(tǒng)電壓驟降，越靠近短路點(diǎn)電壓越低，這將嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。3.造成停電事故

短路時(shí)，電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，使開關(guān)跳閘或熔斷器熔斷，從而造成停電事故。越靠近電源短路，引起停電的范圍越大，從而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。4.影響系統(tǒng)穩(wěn)定

嚴(yán)重的短路可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成電力系統(tǒng)解列，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。5.產(chǎn)生電磁干擾

單相接地短路電流，可對(duì)附近的通信線路、信號(hào)系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，使之無法正常運(yùn)行，甚至引起誤動(dòng)作。

由此可見，短路的后果是非常嚴(yán)重的，因此供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行中，都應(yīng)盡力設(shè)法消除可能引起短路故障的一切因素。三、短路的危害*保護(hù)措施：限制、裝設(shè)熔斷器、繼電保護(hù)裝置等。1.短路的電動(dòng)效應(yīng)和熱效應(yīng)三、短路的危害*保護(hù)措施：限制54四、短路電流計(jì)算的目的和任務(wù)五、短路電流1、忽略磁路的飽和和磁滯現(xiàn)象2、忽略各元件的電阻3、忽略短路點(diǎn)的過渡電阻4、整個(gè)系統(tǒng)是三相對(duì)稱的，僅不對(duì)稱故障點(diǎn)例外四、短路電流五、短路電流1、忽略磁路的飽和和磁滯現(xiàn)象2、忽略55第二節(jié)無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路的暫態(tài)過程和物理量一、無窮大容量電源系統(tǒng)的概念是指其容量相對(duì)于單個(gè)用戶（例如一個(gè)工廠）的用電設(shè)備容量大得多的電源系統(tǒng)，以致饋電給用戶的線路上無論負(fù)荷如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓能始終維持基本不變，稱之為無窮大容量電源系統(tǒng)，S=∞。實(shí)際上，電力系統(tǒng)的容量總是有限的，但工程上可以采取某些措施，使得短路時(shí)系統(tǒng)母線電壓基本不變。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，如果電源系統(tǒng)容量大于所研究的用戶用電設(shè)備容量50倍時(shí)，即可將此系統(tǒng)看作無限大容量電源系統(tǒng)。一般來說，中小型工廠甚至某些大型工廠的用電容量相對(duì)于現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)來說是很小的，因此在計(jì)算工廠供電系統(tǒng)的短路電流時(shí)，可以認(rèn)為電力系統(tǒng)是無限大容量的電源。第二節(jié)無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)一、無窮大容量電源系統(tǒng)的56二、無窮大容量電源系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程Z=R+jXL：為從電源至短路點(diǎn)的阻抗；

為從短路點(diǎn)至負(fù)荷的阻抗。

當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，由于短路點(diǎn)至負(fù)荷的阻抗被短路，而短路電路阻抗二、無窮大容量電源系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程Z=R+jXL：為從57

短路電流，比正常負(fù)荷電流要突然增大幾十倍甚至上百倍。

短路電流58短路的全電流表達(dá)式為：三相短路全電流波形圖在三相電路中，各相的非周期分量電流大小并不相等。初始值為最大或?yàn)榱阒荒茉谝幌嘀谐霈F(xiàn)，其他兩相因有1200的相角差，初始值必不相同。因此三相短路全電流的波形是不對(duì)稱的。短路的全電流表達(dá)式為：三相短路全電流波形圖在三相電路中，各相59三、非無窮大容量電源系統(tǒng)短路的暫態(tài)過程當(dāng)電源容量較小時(shí)，或短路點(diǎn)距離發(fā)電機(jī)較近時(shí)，突然發(fā)生三相短路。短路電流將是電源電壓明顯下降，此時(shí)不僅短路電流非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減，而且短路電流周期分量的幅值也將隨時(shí)間逐漸衰減。四、幾個(gè)物理量1.短路穩(wěn)態(tài)電流—非周期分量衰減到零后，電路進(jìn)入短路的新的穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)的短路電流有效值稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，以I∞表示。對(duì)無窮大電源系統(tǒng)有：2.次暫態(tài)電流—在短路暫態(tài)過程中，短路電流周期分量第一個(gè)周期的有效值稱為次暫態(tài)電流，以表示。對(duì)于非無窮大電源，由于周期分量Ipe是變化的，因此三、非無窮大容量電源系統(tǒng)短路的暫態(tài)過程當(dāng)電源容量較小時(shí)，或短603.短路電流沖擊值—由于短路電流非周期分量的存在，短路后電流可能出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值，稱為沖擊電流，以ish

表示。通常在短路后半個(gè)周期（0.01s）出現(xiàn)。對(duì)于高壓供電系統(tǒng)，短路電流沖擊值為：

4.沖擊電流有效值—如果短路是在最不利的條件下發(fā)生的，在第一個(gè)周期短路電流有效值將最大，稱為沖擊電流有效值，以Ish

表示。對(duì)于高壓電網(wǎng)對(duì)于低壓電網(wǎng)5.短路容量—短路處的工作電壓UN和短路電流周期分量Ipe所構(gòu)成的三相視在功率，即選擇和校驗(yàn)斷路器時(shí)用斷流容量表示3.短路電流沖擊值—由于短路電流非周期分量的存在，短路后電61第三節(jié)無窮大電源系統(tǒng)短路電流的計(jì)算1、有名值法（絕對(duì)值法、歐姆法）1）低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算：*計(jì)算電壓取比線電壓高5%。對(duì)于高壓電路，一般只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。*對(duì)于低壓短路時(shí)當(dāng)時(shí)才需計(jì)算電阻。③輸電線路的阻抗：（*1、線路的電阻Rl，可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電阻r0值求得。Rl=r0l。2、線路的電抗Xl，可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電抗xl值求得。Xl=x0l。）④限流電抗器的電抗：2）短路電流計(jì)算步驟：（1）求短路回路中各元件阻抗。

①電源系統(tǒng)的阻抗（A、一般可不考慮電阻。B、可由降壓變壓器高壓側(cè)的短路容量來估算C、由開斷電流Ioc來計(jì)算其斷流容量。②變壓器的阻抗：第三節(jié)無窮大電源系統(tǒng)短路電流的計(jì)算1、有名值法（絕對(duì)值法62（2）短路回路總阻抗的計(jì)算、折算。（注意：等效阻抗的換算）。Uav1—元件所在電網(wǎng)的平均電壓Uav2—短路點(diǎn)所在電網(wǎng)的平均電壓（3）短路電流的計(jì)算：

①繪制短路計(jì)算電路圖：標(biāo)參數(shù)、找短路點(diǎn)。②繪制等效電路圖，標(biāo)出各元件阻抗值。③計(jì)算短路回路的阻抗。④計(jì)算短路電流。（2）短路回路總阻抗的計(jì)算、折算。（注意：等效阻抗的換算）。63有名值法短路計(jì)算示例例1某供電系統(tǒng)如圖所示。無限大容量電力系統(tǒng)出口斷路器QF的斷流容量為300MVA。工廠變電所裝有兩臺(tái)并列運(yùn)行的SL7-800/10型配電變壓器。試用有名值法計(jì)算該變電所10kV母線上k-1點(diǎn)短路和380V母線上k-2點(diǎn)短路三相短路電流和短路容量。圖1有名值法短路計(jì)算示例圖164圖22圖2265礦山供電技術(shù)課件66礦山供電技術(shù)課件672268礦山供電技術(shù)課件69礦山供電技術(shù)課件70礦山供電技術(shù)課件7131例1例3-1：見p6131例1例3-1：見p61722、相對(duì)值法（標(biāo)幺值法）某一物理量的標(biāo)么值A(chǔ)d*，是該物理量的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的基準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值，即1）相對(duì)值（標(biāo)幺值法、相對(duì)單位制法）（*選基本容量，工程設(shè)計(jì)通常取基準(zhǔn)功率Sd=100MVA?；鶞?zhǔn)電壓、電流和電抗分別為Ud、Id、Xd。選各元件及短路點(diǎn)線路的平均電壓Uav）。計(jì)算電壓為各元件線電壓。下面為：基準(zhǔn)值之間、以及選定基準(zhǔn)值后各量的標(biāo)幺值之間的關(guān)系。2、相對(duì)值法（標(biāo)幺值法）73（2）變壓器的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：（1）電源系統(tǒng)的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：

（3）電抗器的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：（4）線路的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：

（2）變壓器的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：（1）電源系統(tǒng)的相對(duì)基準(zhǔn)電抗：743）變壓器耦合電路標(biāo)幺值計(jì)算G~Uav1Uav2Uav3T1T2l1l2l3選線段l1為基本段，并取基準(zhǔn)功率為Sd，基準(zhǔn)電壓等于該段的平均電壓，Ud1=Uav1。選線段l2電抗X2折算為基準(zhǔn)標(biāo)幺值為：（k1、k2為變壓器變比）選線段l3電抗X3折算為基準(zhǔn)標(biāo)要值為：3）G~Uav1Uav2Uav3T1T2l1l2l3選線段l75（2）短路電流的計(jì)算：

（3）三相短路容量：

（1）短路電流的相對(duì)基準(zhǔn)值：

4）短路電流的計(jì)算（2）短路電流的計(jì)算：（3）三相短路容量：（1）短路電流76標(biāo)么制法短路計(jì)算示例例2試用標(biāo)么制法重新計(jì)算例1所示供電系統(tǒng)中K-1點(diǎn)和K-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。標(biāo)么制法短路計(jì)算示例77礦山供電技術(shù)課件78繪出短路電路的等效電路如圖3所示。

3繪出短路電路的等效電路如圖3所示。379礦山供電技術(shù)課件80礦山供電技術(shù)課件81礦山供電技術(shù)課件8211例3-2：見p6711例3-2：見p6783第四節(jié)短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)任務(wù)描述根據(jù)負(fù)荷分布情況，常見短路故障發(fā)生情況，計(jì)算分析短路電流的熱效應(yīng)和力效應(yīng)，合理選擇導(dǎo)體的形狀系數(shù)，熱穩(wěn)定系數(shù)，進(jìn)行導(dǎo)體和成套電氣設(shè)備的校驗(yàn)。任務(wù)分析根據(jù)短路產(chǎn)生的原因、短路電流的效應(yīng)以及短路電流的計(jì)算結(jié)果，選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備及導(dǎo)體的截面。第四節(jié)短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)任務(wù)描述根據(jù)負(fù)荷分布情84一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)（一）導(dǎo)體間的作用力

由《電工基礎(chǔ)》知，處在空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通過電流單位為、（單位為A），而導(dǎo)體間的軸線距離為，導(dǎo)體的兩支持點(diǎn)間距離即檔距為，則導(dǎo)體間所產(chǎn)生的電磁互作用力即電動(dòng)力（單位為N）為1一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)1852323864534453487（二）電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性用電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定電流（電氣設(shè)備允許通過的最大峰值電流）來選擇電氣設(shè)備：計(jì)算公式：

（二）電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性88

截流導(dǎo)體在短路時(shí)的發(fā)熱情況tt1t20

θ0θpθkθ

θpkspk二、短路電流的熱效應(yīng)（一）導(dǎo)體的長(zhǎng)時(shí)允許溫度和短時(shí)允許溫度

短路電流通過導(dǎo)體的時(shí)間不長(zhǎng)，通常不會(huì)超過2～3秒。導(dǎo)體的最大短時(shí)允許溫升：(θpk:短時(shí)允許溫度)導(dǎo)體短路熱穩(wěn)定條件:

(:短時(shí)允許溫升)截流導(dǎo)體在短路時(shí)的發(fā)熱情況tt1t20θ0θpθ89(二)短路電流的計(jì)算的假想作用時(shí)間短路電流的假想作用時(shí)間：為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將短路電流ik在持續(xù)時(shí)間tk內(nèi)產(chǎn)生的發(fā)熱量，假設(shè)是由短路電流穩(wěn)態(tài)值I∞經(jīng)某一假想時(shí)間ti所產(chǎn)生的。ti就是短路電流的假想作用時(shí)間。短路電流的假想作用時(shí)間：（無限大容量電源）ti