短路電流計算

短路后果：短路電流產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會使絕緣損壞；短路電流產(chǎn)生的電動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞；短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行；嚴(yán)重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會造成停電；不對稱短路的短路電流會對通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。第一頁，共28頁。三相短路4.1.2

短路的類型兩相短路第二頁，共28頁。單相(接地)短路單相短路兩相接地短路兩相接地短路第三頁，共28頁。為了選擇和校驗電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置，需要計算三相短路電流；在校驗繼電保護裝置的靈敏度時還需計算不對稱短路的短路電流值；校驗電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，就要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流及短路容量；對瞬時動作的低壓斷路器，則需用沖擊電流有效值來進行其動穩(wěn)定校驗。4.1.3

計算短路電流的目的第四頁，共28頁。

三相短路時的電壓、電流曲線無限大容量電源——內(nèi)阻抗為零的電源。當(dāng)電源內(nèi)阻抗為零時，不管輸出的電流如何變動，電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓維持不變。圖

無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線第五頁，共28頁。進行短路電流計算，首先要繪出計算電路圖。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。4.2短路電流的計算方法在計算電路圖上，將短路計算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。第六頁，共28頁。在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分量的幅值和有效值是不變的。短路點的短路計算電壓取為線路首端電壓，即取為比線路額定電壓高5%。與短路點的短路計算電壓相對應(yīng)的等效電抗值之和。三相短路容量第七頁，共28頁。

標(biāo)幺值法按標(biāo)幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓Uj

。基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計中通常取Sj

=100MVA?；鶞?zhǔn)電壓，通常取短路點處的短路計算電壓，即取Uj

=Uc

。第八頁，共28頁。選定了基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓Uj以后，基準(zhǔn)電抗：基準(zhǔn)電流：基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計中通常取Sj

=100MVA。基準(zhǔn)電壓，通常取短路點處的短路計算電壓，即取Uj

=Uc

。第九頁，共28頁。1.電源4.2.2供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)幺值通常取Uj

=Uc

。系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口斷路器的斷流容量Sk第十頁，共28頁。

2.變壓器XT

可由變壓器的短路電壓百分值近似地計算。為變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值SNT為變壓器的額定容量第十一頁，共28頁。3.電力線路求出短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值以后，即可利用其等效電路圖進行電路化簡，計算其總電抗標(biāo)幺值。無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值按下式計算：第十二頁，共28頁。由此可求得三相短路電流周期分量有效值為三相短路容量的計算公式為第十三頁，共28頁。例某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10Ⅱ型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k-1點和低壓380V母線上

k-2點的三相短路電流和短路容量。（）解：(1).確定基準(zhǔn)值取有第十四頁，共28頁。(2).計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1).電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值:因此由表5-17查得SN10-10Ⅱ型斷路器的2).架空線路的電抗標(biāo)幺值:第十五頁，共28頁。3).電力變壓器的電抗標(biāo)幺值:由表3-1查得因此繪短路等效電路圖如圖所示,并標(biāo)出短路計算點k-1和

k-2。第十六頁，共28頁。(3).計算

k-1點的三相短路電流和短路容量1).總電抗標(biāo)幺值2).三相短路電流周期器分量有效值3).其他三相短路電流第十七頁，共28頁。4).三相短路容量(4).計算k-2點的三相短路電流和短路容量1).總電抗標(biāo)幺值2).三相短路電流周期分量有效值第十八頁，共28頁。4).三相短路容量3).其他三相短路電流第十九頁，共28頁。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，短路電流是相當(dāng)大的，短路電流通過電器和導(dǎo)體，一方面要產(chǎn)生很大的電動力，即力效應(yīng)；另一方面要產(chǎn)生很高的溫度，即熱效應(yīng)。4.3電氣設(shè)備的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗4.3.1短路電流的力效應(yīng)和熱效應(yīng)第二十頁，共28頁。供電系統(tǒng)短路時，短路電流特別是短路沖擊電流將使相鄰導(dǎo)體之間產(chǎn)生很大的電動力，可使電器和載流導(dǎo)體遭受嚴(yán)重的機械性破壞。為此，要使電路元件能承受短路時最大電動力的作用，電路元件必須具有足夠的電動穩(wěn)定度。4.3.2短路電流的力效應(yīng)和動穩(wěn)定度的校驗第二十一頁，共28頁。三相短路沖擊電流。分別為電器的動穩(wěn)定電流的峰值和有效值?；蛉喽搪窙_擊電流的有效值。短路動穩(wěn)定度的校驗條件第二十二頁，共28頁。導(dǎo)體通過正常負荷電流時，由于導(dǎo)體具有電阻，因此要產(chǎn)生電能損耗。這種電能損耗轉(zhuǎn)換為熱能，一方面使導(dǎo)體溫度升高，另一方面向周圍介質(zhì)散熱。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體向周圍介質(zhì)散失的熱量相等時，導(dǎo)體就維持在一定的溫度值。由于短路后線路的保護裝置很快動作，切除短路故障，所以短路電流通過導(dǎo)體的時間不會很長，一般不超過2～3s。因此在短路過程中，可不考慮導(dǎo)體向周圍介質(zhì)的散熱，即近似地認為導(dǎo)體在短路時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，全部用來使導(dǎo)體溫度升高。4.3.3

短路電流的熱效驗和熱穩(wěn)定度校驗第二十三頁，共28頁。θL：圖短路前后導(dǎo)體的溫度變化t1：

θ0

：導(dǎo)體在正常負荷時的溫度發(fā)生短路的時刻t2：

θk

：保護裝置動作，切除短路故障導(dǎo)體達到的最高溫度值周圍介質(zhì)的溫度第二十四頁，共28頁。假設(shè)在某一假想時間tima

內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)通過短路穩(wěn)態(tài)電流I∞

所產(chǎn)生的熱量，恰好等于實際短路電流ik

或Ik(t)在實際短路時間tk內(nèi)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量Qk，即式中R

為導(dǎo)體的電阻；圖

短路發(fā)熱的假想時間tima

：

為短路發(fā)熱假想時間第二十五頁，共28頁。對于一般高壓斷路器（如油斷路器），可取toc=0.2s；對于高速斷路器（如真空斷路器、六氟化硫斷路器），可取toc=0.1～0.15s。

tima=tk

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短路時間tk

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