建筑供配电系统短路电流及其计算 PPT
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电力电路短路电流计算PPT
K (3) 1
1T
K(3) 2
S
QF
1WL
3T
2T
2WL
5km 0.4Ω/km
1km 0.38Ω/km
SOC = 1000MVA
2500kVA
800kVA 10/0.4kV
35/10.5kV
UK%＝6.5
UK%＝4.5
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
1. 由短路电流运算系统图画出短路电流运算等效电路图。
简化等值电路图，求出短路总阻抗标幺值。简化时电路的各种简化方法都可以使用，如 串连、并联、Δ-Y或Y-Δ变换、等电位法等。 运算短路电流标幺值，短路电流着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。
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
三相短路电流运算 短路电流的运算步骤
短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸取的能量，导体的 电阻率和比热也随温度变化
将 带入，
第四节 短路电流的效应
短路电流的热效应
短路产生的热量
一样采取等效方法运算，用稳态短路电流运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 。在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流在实际短路连 续时间内所产生的热量。短路电流产生的热量
同时电动机迅速遭到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一 样只推敲电动机对冲击短路电流的影响。
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
两相短路电流运算
无穷大功率电源供电系统两相短路电流
目的：用于继 电保护灵敏度 的校验
两相短路电流与三相短路电流的关系
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
第二章短路电流及其计算 75页PPT文档
供配电技术
第2章 短路电流及其计算
第2章 短路电流及其计算
2.4 短路故障的原因、种类和危害
一、短路故障的原因
工厂供配电技术
短路故障是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或相与 地之间发生的金属性非正常连接。
短路产生的原因主要是系统中带电部分的电气绝缘出现破坏。
引起这种破坏的原因有过电压、雷击、绝缘材料的老化，以及运行 人员的误操作和施工机械的破坏、鸟害、鼠害等。
常用的不同金属导体材料均有规定的短时发热最高允许 温度。
热稳定校验实质上就是比较短路后导体的最高发热温度与其 短时发热的最高允许温度，若前者不超过后者则该设备热稳 定性满足要求，否则不满足要求。
短路电流的热效应
1. 短路产生的热量
Qk 0.240t Ik2tRavdt 0.240t Ip2tRavdt0.240t Ia2pRt avdt
70
300
85
200
70
200
70
300
60
250
60
200
80
230
80
200
3.5 短路电流的热效应和力效应
短路电流的热效应 短路电流的力效应
短路电流的热效应
因为短路以后继电保护装置很快动作，切除故障，因此 短路持续时间很短，短路电流产生的大量热量来不及散发到 周围介质中，可以认为全部热量被导体吸收，用来使导体的 温度升高。
负荷
电源 0
A
B
I
(1
k
,
1
)
C
I
(1
k
,
1
)
k( 1 , 1 )
负荷
e)
f)
第2章 短路电流及其计算
第2章 短路电流及其计算
2.4 短路故障的原因、种类和危害
一、短路故障的原因
工厂供配电技术
短路故障是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或相与 地之间发生的金属性非正常连接。
短路产生的原因主要是系统中带电部分的电气绝缘出现破坏。
引起这种破坏的原因有过电压、雷击、绝缘材料的老化，以及运行 人员的误操作和施工机械的破坏、鸟害、鼠害等。
常用的不同金属导体材料均有规定的短时发热最高允许 温度。
热稳定校验实质上就是比较短路后导体的最高发热温度与其 短时发热的最高允许温度，若前者不超过后者则该设备热稳 定性满足要求，否则不满足要求。
短路电流的热效应
1. 短路产生的热量
Qk 0.240t Ik2tRavdt 0.240t Ip2tRavdt0.240t Ia2pRt avdt
70
300
85
200
70
200
70
300
60
250
60
200
80
230
80
200
3.5 短路电流的热效应和力效应
短路电流的热效应 短路电流的力效应
短路电流的热效应
因为短路以后继电保护装置很快动作，切除故障，因此 短路持续时间很短，短路电流产生的大量热量来不及散发到 周围介质中，可以认为全部热量被导体吸收，用来使导体的 温度升高。
负荷
电源 0
A
B
I
(1
k
,
1
)
C
I
(1
k
,
1
)
k( 1 , 1 )
负荷
e)
f)
建筑供配电与照明技术PPT课件
路
线路
路
发பைடு நூலகம்厂
电力网
用户
精品课件
16
❖ 发电厂： 将各种一次能源转化为电能，即生 产电能的工厂。
分：火电、水电、核电、风电、地热、潮汐发 电等。
例 三峡水电站 单机容量70万kw，32台， 总容量2240万kw。
❖ 电力网: 输送和分配电能的渠道。
由变压器和输配电线路组成。
精品课件
17
❖ 变电站：变换电压和交换电能的场所。 升压变电 6、10、15kv 升110、220、500kv 降压变电 110、220、500kv降6、10kv
基本内容
第一章 绪论
第二章 建筑供配电的负荷计算
第三章 建筑供配电系统短路电流及其计算
第四章 常用建筑电气设备及其选择
第五、六章 建筑供配电系统
第七、八章 建筑供配电系统的继电保护
第九章 建筑防雷及接地
第十章 建筑电气照精明品课件
1
学习目的
❖ 是一门经典、实用学科 ❖ 在各领域广泛应用：工业生产、控制系统、商业、
精品课件
7
（二）面积大 几万~几十万m2
（三）有地下层
精品课件
8
二、设备上的特点 低压设备，单相设备，分布广 三、电气上的特点 （一）用电设备种类多 （二）耗电量大 （三）供电可靠性大
精品课件
9
1.2 建筑电气的发展现状
一、供电
量大、面广、用途复杂的供电系统。
二、照明
在照度、照明质量、照明方式、灯具外 形、供电要求及控制上都有不同程度的 发展和更高的要求。
18亿kw,每年总发电量可达7 ~ 8万亿kw·h。
例 某一办公楼各种能源比例：
供配电第3章短路电流计算
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
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 ；IN·M为电动机额定电流；
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;
该两参数可查表（见书P60 表3－2）。 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.
电源到变电站母线间的阻抗情况未知, 但是已知:
(1)变电站母线出线侧短路容量 或(2)供电线路电源端上的断路器的断流容量
各主要元件的阻抗标幺值
2）电力变压器的电抗标幺值 3）电力线路的阻抗标幺值
4）电抗器的电抗标幺值
标幺制短路阻抗计算
• 按电路结构计算短路总阻抗
• 考虑短路总电阻值与短路总电抗值之间 的大小关系
第1节 概述
短路的概念：
运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或者相 与地之间发生的金属性非正常连接。
原因：
(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。 造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，绝缘
受到机械损伤,设备本身的质量问题；操作过电压或大气过 电压引起的过电压击穿等。 (2)人为故障，包括：设计、安装和维护不良，及误操作。
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
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 ；IN·M为电动机额定电流；
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;
该两参数可查表（见书P60 表3－2）。 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.
电源到变电站母线间的阻抗情况未知, 但是已知:
(1)变电站母线出线侧短路容量 或(2)供电线路电源端上的断路器的断流容量
各主要元件的阻抗标幺值
2）电力变压器的电抗标幺值 3）电力线路的阻抗标幺值
4）电抗器的电抗标幺值
标幺制短路阻抗计算
• 按电路结构计算短路总阻抗
• 考虑短路总电阻值与短路总电抗值之间 的大小关系
第1节 概述
短路的概念：
运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或者相 与地之间发生的金属性非正常连接。
原因：
(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。 造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，绝缘
受到机械损伤,设备本身的质量问题；操作过电压或大气过 电压引起的过电压击穿等。 (2)人为故障，包括：设计、安装和维护不良，及误操作。
短路电流及其计算培训讲义(共 37张PPT)
( 3 ) " ( 3 ) i 2 . 5 5 I s h
( 3 ) " ( 3 ) i 1 . 8 4 I s h
( 3 ) " ( 3 ) （对高压系统） I 1 . 5 1 I s h
( 3 ) " ( 3 ) （对低压系统） I 1 . 0 9 I s h
三相短路容量：
( 3 ) S k
Uk % Uc2 所以 X T 100 SNT
2 2 US % U U U % * k d c c k 标幺值 X XX T T d 1 0 0S 0 0 S N . T S d 1 N T
§3.2 无限大容量电力系统中三相短路电流 的计算
3、三相短路电流的计算 三相短路电流周期分量有效值的标么值:
Sd Sd Id 3 U 3 U d c
基准电流 基准电抗
Ud Uc2 Xd 3Id Sd
2、 供电系统各元件电抗标幺值
2 2 S U U * X d c c S ①电力系统的电抗标幺值 X S X S S d S k d k
式中，Sk为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。
A* A
Ad
某量的标幺值=该量的实际值(任意单位)/该量的基准值(与实际值同单位)
按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd
和基准电压Ud。
§3.2 无限大容量电力系统中三相短路电流 的计算
基准容量取
S 1 0 0 M V A d
U U 1 . 0 5 U d c N
基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即
第三章 短路电流及其计算
主讲人：田行军
tianxingjun66@
短路电流及其计算(4)
4) 三相短路容量
i (3) sh
1.84 I (3)
1.84 33.7kA
62 .0k A
I (3) sh
1.09 I (3)
1.09 33.7kA
36 .7k A
S (3) k 2
3Uc2
I
(3) k 2
3 0.4kV 33.7kA 23.3MVA
短路计算点
I (3) k
k 1
3.08
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）。
短路计算的目的和短路参数
I //(3) ——短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称为次暂态 短路电流有效值。用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断 流容量。应采用电力系统在最大运行方式下，继电保护安装处发生短路 时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。
X (k1) X1 X 2 0.22 1.75 1.97
例3-1的短路等效电路图（欧姆法）
(2) 计算三相短路电流和短路容量
1) 三相短路电流周期分量有效值
I (3) k 1
U c1
3X (k 1)
10.5kV 3.08kA 3 1.97
2) 三相短路次暂态电流和稳态电流
I "(3)
I (3)
2
6.86103
(2) 计算三相短路电流和短路容量 1) 三相短路电流周期分量有效值
I (3) k 2
Uc2 3X (k2)
0.4kV
33.7kA
3 6.86103
2) 三相短路次暂态电流和稳态电流
I (3)
I
(3)
I (3) k 2
供配电技术第3章-短路电流计算
图3－3无限大功率电源供电系统三相短路时的短路电流波形图
图3－4 三相短路时的相量图
产生最严重短路电流的条件： (1)短路瞬时电压过零 α=0或1800 (2)短路前空载或 cosΦ1 (3)短路回路纯电感 ΦK=900
将I=0,a=0,øk=90o代入上式，得
图3－5 最严重三相短路时的电流波形图
I
* K
2
1
X
* KL
1 7.516
0.133
IK2
Id
I
* K
144.3 0.133 19.192kA
ish.k 2 1.84I K 2 1.84 19.192 35.313kA
SK2
Sd
X
* K
2
100 0.133 13.3MVA
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
电动机对冲击短路电流的影响，如图3-9所示。
图3－9 电动机对冲击短路电流的影响示意图
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。
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
3.3无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算
3.3.1 标幺制
用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。标幺值没有单位。
图3-7 例3-1供电系统图
短路电流计算及保护整定课件
过流 ——通过设备的电流超过额定值。大于回路导体额定载流量的回路电流都是 过电流。过流保护包括过载、断相和短路保护。
短路——电力系统在运行中 ，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常 连接称为短路。
主保护——满足系统稳定性及设备安全要求，有选择性地切除被保护设备和全线路故障的
保护。 后备保护：应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备和近后备
只发挥了40%。
2、采区变电所的负荷计算中还应考虑采区变电所同时系数（供给二个工作面 0.95，三个以上为0.9）；井下总负荷和地面变电所6-10KV母线还需考虑各 变电所同时系数(0.8～0.9)。
现在学习的是第11页，共27页
2.1.2 说明
需用系数，不仅与设备的效率、线路损耗、负荷的大小有关系，而且与用电设备组的 工作性质、操作方式、生产组织形式等因素有关。应尽可能通过实测数据分析确定， 使之接近于实际。
《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》短路电流的计算方法 ，采用的就 是有名制法。计算过程如下：
(1) 计算阻抗：
式中： ——短路回路总阻抗，Ω；
总电抗（—总—电短 阻路Z ）回为路( 的短X 总路)2 电 回)抗 路，R 中)Ω2，； 各供—电—短元路件回的路电总抗电值阻（，Ω电；阻值）的总和。注意 不要遗漏Z任一个需要考虑的元件阻抗。
现在学习的是第16页，共27页
2.2.3 馈电开关
1、过载整定值：按实际负载电流值整定；
2、短路整定值： IdZIQ NK X I（N按躲过控制线路上尖峰电流值整定）
3、灵敏度：
I (2) d
1 .5
I dz
式中： I—N———被其保护余干电线动或机支的线额距定变电压器流最之远和点；的两相短路电流值
短路——电力系统在运行中 ，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常 连接称为短路。
主保护——满足系统稳定性及设备安全要求，有选择性地切除被保护设备和全线路故障的
保护。 后备保护：应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备和近后备
只发挥了40%。
2、采区变电所的负荷计算中还应考虑采区变电所同时系数（供给二个工作面 0.95，三个以上为0.9）；井下总负荷和地面变电所6-10KV母线还需考虑各 变电所同时系数(0.8～0.9)。
现在学习的是第11页，共27页
2.1.2 说明
需用系数，不仅与设备的效率、线路损耗、负荷的大小有关系，而且与用电设备组的 工作性质、操作方式、生产组织形式等因素有关。应尽可能通过实测数据分析确定， 使之接近于实际。
《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》短路电流的计算方法 ，采用的就 是有名制法。计算过程如下：
(1) 计算阻抗：
式中： ——短路回路总阻抗，Ω；
总电抗（—总—电短 阻路Z ）回为路( 的短X 总路)2 电 回)抗 路，R 中)Ω2，； 各供—电—短元路件回的路电总抗电值阻（，Ω电；阻值）的总和。注意 不要遗漏Z任一个需要考虑的元件阻抗。
现在学习的是第16页，共27页
2.2.3 馈电开关
1、过载整定值：按实际负载电流值整定；
2、短路整定值： IdZIQ NK X I（N按躲过控制线路上尖峰电流值整定）
3、灵敏度：
I (2) d
1 .5
I dz
式中： I—N———被其保护余干电线动或机支的线额距定变电压器流最之远和点；的两相短路电流值
供配电技术-短路电流计算
按标幺制进行短路计算时，通常先选定基准容量Sd和基准电压Ud。 工程设计中通常取基准容量Sd=100MVA；通常选取元件所在处的 短路计算电压为基准电压，即取Ud= UC。而基准电流和基准阻抗 可用下式求出：
常用系统的标称电压和基准值[Sd=100MVA)
系统的标称电压[kV] 0.38 6 10 35 110 220 500
基准电压[kV]
0.4 6.3 10.5 37 115 230 525
基准电流[kA]
144.3 9.16 5.5 1.56 0.5 0.25 0.11
显然，基准容量从一个电压等级换算到另一个电压等级时数值不 变，但基准电压从一个电压等级换算到另一个电压等级时数值是 变化的。
假设短路发生在4WL，选基准容量为Sd，各级基准电压分别为 Ud1=Uav1，Ud2=Uav2，Ud3=Uav3，Ud4=Uav4，则线路1WL的电抗X1WL 归算到短路点所在电压等级的电抗X1WLˊ为：
式中：Sd为基准容量[MVA]；Ud为线路所在电压等级的基准电压[kV]。
电力线路单位长度的电抗平均值
线路名称 35~220kV架空线路
X0(Ω/km) 0.4
3~10kV架空线路
0.38
0.38/0.22架空线路
0.36
35kV电缆线路
0.12
3~10kV电缆线路
0.08
1kV以下电缆线路
0.06
1. 正常运行
工厂供配电系统正常运行时，电源相电压Uφ、正常运行电流i分别为：
3.2.3 标幺制
电力系统分析与计算采用标幺制，便于直观和迅速地判断系统元 件参数、状态变量的正确性，并能大量简化计算。标幺制中：
有名值(有单位的物理量) 标幺值(相对值)＝基准值(与有名值同单位的物理量)
第二章实用短路电流计算ppt课件
ich 2kchI
2.3 不对称短路电流计算
不对称短路计算一般采用对称分量法。三相网 络内任一组不对称量都可以分解为三组对称分 量。由于三组对称网络中对称分量的独立性， 可利用叠加原理，分别计算，然后从对称分量 中求出实际的短路电流或电压值。
短路可能使电力系统的运行失去稳定 ； 不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统
及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作
2.1 短路电流计算的目的与原则
2.1.1 短路电流计算的目的
• 电气主接线的比较与选择。 • 断路器等电气设备选择与校验； • 研究限制短路电流措施； • 为继电保护设计与调试提供依据
•在实际工程计算中，通常采用“运算曲线”来求解 三相短路电流周期分量的有效值
•
Ipt f (t, X ca )
•式中： t——待求短路电流的时间；
• X*ca——短路回路的计算电抗,是以向短路点直 接提供短路电流的发电机总容量为基准功率求出的 电抗标幺值。
汽轮发电机的运算曲线
X*ca>3.45，这时短路点较远，可以认为是无穷大电源， 和无穷大电源类似
8
10
0.473 0.473
13 0.194
12 0.315
15 0.194
14 0.315
F1
F2
F3
F4
F5
F6
5 0.288
C1 230kV
16 0.1035
C2 f1 525kV
17 0.431
6 -0.018
7 0.238
18 0.164
F1 ,F2
F3 ~F6
x17
x1
x2 2
0.473 0.389 2
有效I* 值I*
2.3 不对称短路电流计算
不对称短路计算一般采用对称分量法。三相网 络内任一组不对称量都可以分解为三组对称分 量。由于三组对称网络中对称分量的独立性， 可利用叠加原理，分别计算，然后从对称分量 中求出实际的短路电流或电压值。
短路可能使电力系统的运行失去稳定 ； 不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统
及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作
2.1 短路电流计算的目的与原则
2.1.1 短路电流计算的目的
• 电气主接线的比较与选择。 • 断路器等电气设备选择与校验； • 研究限制短路电流措施； • 为继电保护设计与调试提供依据
•在实际工程计算中，通常采用“运算曲线”来求解 三相短路电流周期分量的有效值
•
Ipt f (t, X ca )
•式中： t——待求短路电流的时间；
• X*ca——短路回路的计算电抗,是以向短路点直 接提供短路电流的发电机总容量为基准功率求出的 电抗标幺值。
汽轮发电机的运算曲线
X*ca>3.45，这时短路点较远，可以认为是无穷大电源， 和无穷大电源类似
8
10
0.473 0.473
13 0.194
12 0.315
15 0.194
14 0.315
F1
F2
F3
F4
F5
F6
5 0.288
C1 230kV
16 0.1035
C2 f1 525kV
17 0.431
6 -0.018
7 0.238
18 0.164
F1 ,F2
F3 ~F6
x17
x1
x2 2
0.473 0.389 2
有效I* 值I*
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四、 三相短路的有关物理量 （1）短路电流周期分量有效值
Uc短路计算电压或平均额定电压 Uc≈1.05UN 0,4,6.3,10.5,37,115,230kV （2）短路次暂态电流I″ 短路后第一个周期短路电流周期分量之有效值 无限大容量系统 I″=IP （3）短路全电流有效值IK(t) （4）短路冲击电流ish 短路全电流最大瞬时值
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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 体加热系数A与导体温度θ 的关系曲线 确定短路发热温 度θ k。由θ L求θ k的步骤如下： （1）由导体正常运行时的温度θ L从θ ~A曲线查出导体 正常加热系数AL。 （2）计算导体短路加热系数Ak。
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三、三相短路电流计算 1．三相短路电流周期分量有效值
由于 上式即 为 =
，
，
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2．冲击短路电流
高压系统 统 低压系统
， ，
3．三相短路容量
或
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短路电流具体计算步骤： ①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图 应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数 和短路点。 ②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗 表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元 件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。 ③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值 ④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时 电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或 Y-Δ变换、等电位法等。 ⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺 值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相 短路容量。
第一节
概述 第二节 无限大容量系统三相短路分析 第三节 三相短路电流计算 第四节 短路电流的效应 思考及练习题
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第一节
概述
不同电流的导电部分之间的低阻抗短接，金属性短路
一 短路原因、类型、后果及计算短路电流的目的 （一）主要原因： 1.电气设备、元件的损坏。 设备绝缘损坏： 自然老化、操作过电压、大气过电 压、机械损伤 2.自然原因 ：鸟兽跨接裸导体 3.人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修 后忘拆除地线合闸
三相平行的导体中流过的电流对称，且分别为 iA、iB、iC，每两导体间由电磁作用产生电动力， A相导体受到的电动力为FAB、FAC，B相导体 受到的电动力为FBC、FBA，C相导体受到的电 动力为FCA、FCB，如上图所示。经分析可知中 相导体受到的电动力最大，并可按下式计算： 式中，Im为线电流幅值；Kf为形状系数。
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。
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第四节 短路电流的效应
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 由电工基础可知，位于空气中的两平行导体中流 过的电流分别为i1和i2（A）时，i1产生的磁场在导体2 处的磁感应强度为B1，i2产生的磁场在导体1处的磁感 应强度为B2，，如图所示，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:
两相和单相短路电流计算
一、两相短路电流的计算 无限大容量系统发生两相短路时，其短路电流可由 下式求得
Uav为短路点的平均额定电压，Zk为短路回路一相总 阻抗。
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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：
第三章 短路电流及其计算
本章讨论和计算供
电系统在短路故障 条件下产生的电流 章内容是分析工厂 供电系统和进行供 电设计计算的基础
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教学内容： 短路的原因、后果及其形式； 无限大容量电力系统发生三相短 路时的物理过程和物理量；三相 短路电流的计算；两相和单相短 路电流的计算；短路电流的效应 和稳定度校验。 教学重点： 短路的原因、后果及其形式； 三相短路电流的计算；两相和单 相短路电流的计算；短路电流的 效应和稳定度校验。 教学难点： 三相短路电流的计算；两相和 单相短路电流的计算。
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（四）计算短路电流目的： 1.选择和校验电气设备。 2.继电保护装置的整定计算。 3.设计时作不同方案的技术比较。
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第二节无限大容量系统三相短路 分析
一、无限大容量系统 （1）目的：简化短路计算 （2）定义：所谓“无限大容量系统”是指端电压 保持恒定，没有内部阻抗，和容量无限大的系统。 即 SS=∞. ZS=0 US=const （3）合理性 ①ST<<SS ②误差在允许范围 HOME BACK NEXT ③偏保守
和电压方程
通常Sd=100MVA,Ud=线路平额定电压为基准电压。
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多级电压的供电系统示意图
下面用多级电压的供电系统加以说明，短路发生在 4WL，选基准容量为Sd，各级基准电压分别为
，则线路1WL的电抗X1WL归算到短路点所在电压等级 的电抗 为
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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； 因此，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 HOME BACK NEXT
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3．短路电流的电动力 计算三相短路产生的最大电动力为
计算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
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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。因此， 校验电器设备或导体的动稳定时，应采用 三相短路冲击电流或冲击电流有效值。
1WL的标幺值电抗为
即
结论：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。 HOME BACK NEXT
二、短路回路元件的标幺值阻抗 短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电气元 件的阻抗及短路回路总阻抗。 1．线路的电阻标幺值和电抗标幺值
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三、最严重三相短路电流时的短路电流 短路电流非周期分量初值最大时短路电流瞬时值亦 最大。 最严重短路电流的条件为： （1）短路回路纯电感，φK=90° 高压网络 φK=90° （2）短路瞬间电压过零，α=0或180° （3）短路前空载或cosφ=1 即有
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2．短路热平衡方程
式中，ρ ０是导体0℃时的电阻率；α 为 的温 度系数； 为导体0℃时的比热；β 为 的温度 系数；s为导体的截面积；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
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Ksh——冲击系数1＜Ksh＜2 短路冲击电流有效值Ish 高压系统Ksh=1.8,ish=2.55I″,Ish=1.51I″ 低压系统Ksh=1.3,ish=1.84I″,Ish=1.09I″ （5）短路稳态电流I∞ 对无限大容量系统
（6）三相短路容量
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
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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 tk=top+toc 断路器的断路时间可查有关产品手册，一般对慢速断路 器取0.2s，快速和中速断路器可取0.1~0.15s。 在无限大容量系统中发生短路，由于I″＝Ｉ∞，
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二、 无限大容量系统三相短路暂态过程 （1）正常工作时 u=Uφmsin(ωt+α) I=Imsin(ωt+α-φ)
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（2）k点三相短路 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：
（kA）。
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第三节
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。 任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为 标幺值，标幺值没有单位。即
容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为
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基准容量Sd，基准电压Ud， 基准电流Id和基准阻抗Zd 亦应遵守功率方程
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3．短路产生的热量 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 按下式计算： 短路发热假想时间可按下式计算