短路电流计算 PPT课件-短路电流计算
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短路电流计算及保护整定课件
短路电流计算及保护整定
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 IN（按躲过控制线路上尖峰电流值整定）
3、灵敏度：
I
( d
2
)
1 .5
I dz
式中： I N ——其余电动机的额定电流之和；
I (2) d
——被保护干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值
与公式法计算比，考虑系统和高压电缆电抗，在系统短路容量不小于 20MVA，且高压电缆实际长度<5Km时，误差±10%左右。若不考虑系统、 高缆阻抗，误差会更大一些。电缆长度<10m的可以在短路计算中忽略。
短路电流计算及保护整定
第二节 保护整定计算
本节重点了解的内容： （1）负荷电流计算中的需用系数； （2）线路和设备配置的常用保护有哪些 （3）保护整定的原则
2.2.4 移动变压器高压配电装置
1、过负荷：一般使用反时限过流保护, 按变压器额定电流整定。
2、短路：
IdZ
IQN
KX Kb
IN
式中：K b ——变压器变比，为一、二次侧额定电压的比值。
类同低压馈电的短路整定原则，只是要将线路尖峰电流折算到高压
侧。由于保护是根据一次侧电流互感器变比的一定倍数进行分级整定 的，所以应选择接近于计算值的分级整定值。
是电力负荷计算中引入的一个概念，指用电设备30min最大平均负荷 (即为计算负荷，《煤矿电工手册》中为15min)与设备容量的比值，表 示用电设备从电网实际取用的功率占额定功率的比例有大。
需用系数理论计算公式： KxKfKt /(pjl)
式中：K f ——设备组的负荷系数； K t ——设备组的同时系数
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 IN（按躲过控制线路上尖峰电流值整定）
3、灵敏度：
I
( d
2
)
1 .5
I dz
式中： I N ——其余电动机的额定电流之和；
I (2) d
——被保护干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值
与公式法计算比，考虑系统和高压电缆电抗，在系统短路容量不小于 20MVA，且高压电缆实际长度<5Km时，误差±10%左右。若不考虑系统、 高缆阻抗，误差会更大一些。电缆长度<10m的可以在短路计算中忽略。
短路电流计算及保护整定
第二节 保护整定计算
本节重点了解的内容： （1）负荷电流计算中的需用系数； （2）线路和设备配置的常用保护有哪些 （3）保护整定的原则
2.2.4 移动变压器高压配电装置
1、过负荷：一般使用反时限过流保护, 按变压器额定电流整定。
2、短路：
IdZ
IQN
KX Kb
IN
式中：K b ——变压器变比，为一、二次侧额定电压的比值。
类同低压馈电的短路整定原则，只是要将线路尖峰电流折算到高压
侧。由于保护是根据一次侧电流互感器变比的一定倍数进行分级整定 的，所以应选择接近于计算值的分级整定值。
是电力负荷计算中引入的一个概念，指用电设备30min最大平均负荷 (即为计算负荷，《煤矿电工手册》中为15min)与设备容量的比值，表 示用电设备从电网实际取用的功率占额定功率的比例有大。
需用系数理论计算公式： KxKfKt /(pjl)
式中：K f ——设备组的负荷系数； K t ——设备组的同时系数
04-低压短路电流计算课件
短路电流速查表
详见附录 第67页
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 17
两台变压器并联运行时的短路
● 思考题： ● 两台同容量变压器并联运行，变压器低压侧短路电流为25KA ● 确定进线及馈线断路器的分断能力
D1
分断能力校验
●断路器分断能力应不小于预期最大短路电流 Ics (Icu)＞Iscmax Icu－断路器极限短路分断能力 Ics－断路器运行短路分断能力 Iscmax－安装点预期最大短路电流
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 3
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 10
阻抗法计算短路电流
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 11
短路电流的计算方法（续）
●合成法： 当不掌握电源参数时，可以根据回路首端已知的短路电流，
Isc1=
U/ 3 Zsc + ZLn
Isc (0)=
U/ 3 Zsc + Z (0)
9
短路电流的计算方法
●阻抗法： 用于计算三相系统中任一点的短路电流，该方法具有高的
计算精度
Isck =
U20 = 3 Zk
U20 3 Rk2 + Xk2
U20: 变压器二次侧空载线电压 Zk : 故障点电源侧每相总阻抗
Schneider Electric - LVFDI training – Chen Xiliang – 201503 5
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
短路电流特性曲线课件
保护策略制定
设备选型与校验
根据短路电流特性曲线，可以选配合 适的电气设备并进行校验，以确保设 备的安全运行。
根据短路电流特性曲线，可以制定相 应的保护策略，如速断、限流等。
03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ短路电流计算
短路电流计算方法
欧姆定律法
基于欧姆定律，通过测量电路中 的电阻、电感和电容等参数，计
算短路电流。
叠加原理法
将电路中的电压源和电流源分别进 行叠加，计算每个源单独作用时的 短路电流，最后求和得到总短路电 流。
案例二：某住宅小区的短路跳闸故障排查
总结词
线路过载引发短路跳闸
详细描述
某住宅小区的线路因过载而 发热，引发短路跳闸故障。 电力公司排查故障原因，发 现是居民用电负荷过大所致
。
总结词
电力设施老化问题
详细描述
该小区的电力设施存在老化现象，线路绝 缘层破损、设备锈蚀等问题较多，增加了 短路的风险。
总结词
系统稳定性受影响
短路电流可能导致电力系 统电压骤降或崩溃，影响 系统的稳定运行。
人员伤亡
短路电流可能导致触电事 故，对人员生命安全构成 威胁。
02
短路电流特性曲线
特性曲线的定义与绘制
定义
短路电流特性曲线是描述短路电流随时间变化的曲线，通常以电流为纵坐标， 时间为横坐标。
绘制方法
通过实验或仿真数据，将不同时刻的短路电流值标在坐标系上，然后连成线段 或光滑曲线。
短路电流的限制措施
变压器分接头的调整
通过调整变压器的分接头，改变变压器的变比，从而改变电网的 短路电流水平。
串联电抗器的使用
在系统中串联电抗器，通过增加系统的电抗值来限制短路电流的大 小。
电力系统的短路计算PPT课件
Z* Z/Zd (R jX)/Zd R* jX*
U* U/Ud I* I /Id
(7-2)
S* S/Sd (P jQ)/Sd P* jQ*
式中，下标注“*”者为标幺值；下标注“d”者为基准 值，无下标者为有名值。
11
二、基准值的选择
在电力系统计算中，主要涉及对称三相电路，计 算时习惯上采用线电压、线电流、三相功率和一相等 值阻抗，这四个物理量应服从功率方程式和电路的欧 姆定律。
的电阻和导纳，即各元件均用纯电抗表示，并认为系 统中各发电机的电势同相位，从而避免了复数的运算； III. 系统除不对称故障处出现局部不对称外，其余部分是 三相对称的。
8
第二节 标幺制
❖一、标幺值 ❖二、基准值的选择 ❖三、不同基准值的标幺值间的换算 ❖四、)*
Uk%UN2 100 SN
Sd Ud2
(7-10)
17
电力系统中常采用电抗器以限制短路电流。电抗器
通常给出其额定电压UN、额定电流IN及电抗百分值XR%
如选定各量的基准值满足下列关系 ：
Sd
3U
d
Id
(7-4)
U d 3 Z d I d
将式(7-3)与(7-4)相除后得：
S* U*
U *I* Z*I*
(7-5)
式(7-5)表明，在标幺制中，三相电路计算公式与单相电
路的计算公式完全相同。
12
工程计算中，通常选定功率基准值Sd和电压基准值Ud， 这时，电流和阻抗的基准值分别为：
为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定 性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械 稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；
为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要 的数据；
短路电流及其计算(3)
其他原因是：①工作人员未遵守安全操作规程而 发生误操作，或者误将低电压的设备接入较高电 压的电路中；②鸟兽跨越在裸露的相线之间或相 线与接地物体之间或者咬坏设备导线电缆的绝缘。
想 一 想
有时候低压断路器突然跳闸或熔断器突然 熔断，这是由于什么原因造成的呢？
二、短路的后果 （1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而 使故障元件和短路电路中的其他元件损坏。 （2）短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常 运行。 （3）短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围 越大，给国民经济造成的损失也越大。 （4）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性。 （5）单相短路，短路电流将产生较强的不平衡交变 磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰， 影响其正常运行。
例5－1 某企业供电系统如图所示。已知电力系统 出口断路器为SN10-10Ⅱ型。试试用标么制法计算
变电站高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线 上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。
解 （1）确定基准值
（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标么 值1）电力系统
查附录表16得Soc＝500 MV·A
（3）根据计算电路、各元件编号以及各元件电抗 标么值绘出等效电路图。 （4）根据电阻串、并联的方法将等效电路简化 （短路计算点标记位置不变）。 （5）根据计算公式分别计算各短路电流和短路容 量。 （6）列出短路电抗、电流短路和短路容量汇总表。
二、用标么制法计算三相短路电流的方法
1．标么值、基准值
2）架空线路 由表5－1得Xo＝0.38 Ω／km 3）电力变压器（Yyn0接线）
由附录表得Uk％＝4.5
短路等效电路图
(3)求k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电
流和短路容量 1）总电抗标么值
电力系统三相短路电流的实用计算培训课件
x
及所指定的时刻t，查计算曲线（或对应的数
jsi
字表格）得出每台等值机组提供的短路电流标么值 。 Iti
b、无限大功率电源向短路点提供的短路电流周期分量的标幺值:
1 xsk
其数值不衰减。
c、第i台等值机组提供的短路电流有名值
Iti Iti I Ni Iti
S Ni 3U av
(kA)
d、无限大功率电源提供的短路电流有名值
* **上述将电源进行分组的计算方法称为：
个别变化法
* **如果全系统的发电机向短路点供出短路电流的 变化规律相同时，可把全系统中所有发电机看成一 台等值发电机进行计算，称之为：
同一变化法
二、应用运算曲线法求任意时刻短路电流周期分 量~~的~~有~~效~~值~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
(3)进行网络化简，求取转移电抗 xik 。
a、采用星—三角变换法消去所有中间节点，最后只余下 电源节点和短路点；
b、每个电源与短路点之间直接相连的电抗就是 xik 。
c、化简过程中可进行电源分组合并，依据为： • 当发电机特性相近时，与短路点电气距离相似的发电机可以
合并； • 直接接于短路点的发电机应单独考虑； • 不同类型的机组不能合并； • 无限大功率的电源应单独计算。
(4)计算起始次暂态电流的标么值I”*和有名值I”。
I*
n i 1
1 Zik
I I* I B I*
SB (kA) 3U B
(5)计算短路冲击电流 iimp 。
Iimp Kimp 2 I (kA)
* **影响短路电流变化规律的主要因素有两个：
• 发电机的特性（类型、参数）； • 发电机距短路点的电气距离。
电气工程基础电力系统的短路电流计算
直流分量的起始值大小与电源电压的初始角 及短路前回路 中电流值 I m 0 及 角等有关。
出现最大的短路冲击电流的条件：
图3-3为t=0时刻A相相量图 UmA：电源电压； ImA0 ：短路前的电流； IpmA：短路电流交流分量； 相量在时间轴t上的投影
i A 0 ：短路前电流瞬时值； i pA 0 ：短路后交流分量瞬时值； 差值 iA0 为直流分量的起始值；
2.短路电流的最大有效值
在短路过程中，任一时刻t的短路电流的有效值是以 时刻t为中心的一个周期T内瞬时电流的方均根值，即
ItT 1tt T T 2 2 it2 d tT 1tt T T 2 2ip ti t2 dt
直流分量电流是随时间衰减的。在实际的电力系统中， 短路电流交流分量的幅值也是随时间衰减的。
IM Ipm 22i2tt0.01s
0.70I7pm12KM12
短路电流最大有效值的作用：校验断路器的断流能力。
3.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路 电流的分析
同步发电机不能看成无限大容量，内部存在暂态过 程，因而不能保持其端电压和频率不变。
由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时近 似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电 磁暂态过程。
程为：
E q (0 ) U jI dX d jI q X q
通常已知的是发电机端电压和定子全电流，而空载电势Eq 和Id、Iq均是末知的（电枢反应磁动势与交轴的空间相位 差未知）。要求空载电势，必须首先确定q轴的位置。
Eq(0) U jIdXdjIqXqjIdXqjIdXq
U jIdIq XqjId XdXq EQjId XdXq E Q U j I d I q X q U j I X q
出现最大的短路冲击电流的条件：
图3-3为t=0时刻A相相量图 UmA：电源电压； ImA0 ：短路前的电流； IpmA：短路电流交流分量； 相量在时间轴t上的投影
i A 0 ：短路前电流瞬时值； i pA 0 ：短路后交流分量瞬时值； 差值 iA0 为直流分量的起始值；
2.短路电流的最大有效值
在短路过程中，任一时刻t的短路电流的有效值是以 时刻t为中心的一个周期T内瞬时电流的方均根值，即
ItT 1tt T T 2 2 it2 d tT 1tt T T 2 2ip ti t2 dt
直流分量电流是随时间衰减的。在实际的电力系统中， 短路电流交流分量的幅值也是随时间衰减的。
IM Ipm 22i2tt0.01s
0.70I7pm12KM12
短路电流最大有效值的作用：校验断路器的断流能力。
3.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路 电流的分析
同步发电机不能看成无限大容量，内部存在暂态过 程，因而不能保持其端电压和频率不变。
由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时近 似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电 磁暂态过程。
程为：
E q (0 ) U jI dX d jI q X q
通常已知的是发电机端电压和定子全电流，而空载电势Eq 和Id、Iq均是末知的（电枢反应磁动势与交轴的空间相位 差未知）。要求空载电势，必须首先确定q轴的位置。
Eq(0) U jIdXdjIqXqjIdXqjIdXq
U jIdIq XqjId XdXq EQjId XdXq E Q U j I d I q X q U j I X q
电力系统短路计算PPT课件
I
ka
.
I ka1
.
I ka2
.
I ka0
.
3I
ka1
. I kb 0
.
I kc 0
.
22
单相接地短路（续）
相分量计算
电压
.
U
ka
0
. U
kb
.
a2U
ka1
.
aU
.
ka 2 U
ka 0
.
I ka1[(a 2 a )Z 2 (a 2 1)Z 0 ]
.
.
.
.
U kc a U ka1 a 2 U ka2 U ka0
U.
ka1
.
E a1
.
I ka1 Z1
.
I ka1(Z 2
Z0 )
.
.
U ka2 I ka2 Z 2
.
.
U ka 0 I ka 0 Z 0
.
Z1Σ
.
I ka1
.
U ka1
Z2Σ
.
I ka 2
.
U ka 2
Z0Σ
.
I ka 0
.
U ka 0
复合序网
21
单相接地短路（续）
相分量计算
电流
.
Z2 2Z0
Z2 Z0
.
39
两相接地短路（续）
量值计算（abc)
U ka U ka1 U ka2 U ka0
3U ka1
3U ka 2
3U
ka
0
U kb U kc 0
.
40
相量图 －－以 I k a 1 为参考相量，不计元件电阻
ka
.
I ka1
.
I ka2
.
I ka0
.
3I
ka1
. I kb 0
.
I kc 0
.
22
单相接地短路（续）
相分量计算
电压
.
U
ka
0
. U
kb
.
a2U
ka1
.
aU
.
ka 2 U
ka 0
.
I ka1[(a 2 a )Z 2 (a 2 1)Z 0 ]
.
.
.
.
U kc a U ka1 a 2 U ka2 U ka0
U.
ka1
.
E a1
.
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.
I ka1(Z 2
Z0 )
.
.
U ka2 I ka2 Z 2
.
.
U ka 0 I ka 0 Z 0
.
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.
I ka1
.
U ka1
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I ka 2
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U ka 2
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.
I ka 0
.
U ka 0
复合序网
21
单相接地短路（续）
相分量计算
电流
.
Z2 2Z0
Z2 Z0
.
39
两相接地短路（续）
量值计算（abc)
U ka U ka1 U ka2 U ka0
3U ka1
3U ka 2
3U
ka
0
U kb U kc 0
.
40
相量图 －－以 I k a 1 为参考相量，不计元件电阻
第三章 短路电流计算
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
C I k.m sin k I m sin
则 i I sin(t ) (I sin I sin )et / kT k.m k k.m k m
ik iDC ik短路电流周期分量; i
第三章
短路电流计算
第一节 概述 第二节 无限大容量电源供电系统短路过程分析
（重点）
第三节
高压电网短路电流计算
（重点）
第四节
低压电网短路电流的计算
（重点）
第五节 短路电流的效应 （重点）
第一节
一、短路的原因及其后果
概
述
短路 ——指两个或多个导电部分之间意外的或有意的形成的 导电通路，此通路迫使这些导电部分之间的电位差等于或接 近于零。 短路的原因： (１)电气绝缘损坏
3 4.5 100 10 kVA S U % * * d k 4.5 X3 X4 100 1000kVA 100 SrT
3.求k-1点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短 路容量 1）总电抗标么值
* * * X X X (k 1) 1 2 0.4 0.95 1.35
(２)误操作
(３)鸟兽危害 短路的现象： 电流剧烈增加；
系统中的电压大幅度下降。
短路电流往往要比正常负荷电流大十几倍或几十倍。
短路的危害：
短路电流的热效应会使设备发热急剧增加，可能导致设 备过热而损坏甚至烧毁； 短路电流产生很大的电动力，可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏； 短路时系统电压大幅度下降，严重影响电气设备的正常
4）三相短路容量
短路电流计算PPT课件
10kV系统短路电流计算
10kV系统短路电流计算
10kV系统短路电流计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
0.4kV低压网络元件阻抗计算
地短路 • 四、终端变电所可采用的限流措施 • 1、变压器分列运行 • 2、采用高阻抗变压器 • 3、在变压器回路中装设电抗器 • 4、采用小容量变压器
10kV系统电路元件阻抗的计算
• 一、系统阻抗 • 由供电部门提供 • 二、10kV线路阻抗 • 1、对计算要求不十分精确是，可采用各种线路电抗的近
10kV
SCB11-800kVA
中心电房
• 变电站：最大运行方式下阻抗为0.28Ω
•
最小运行方式下阻抗为0.35Ω
10kV系统短路电流计算示例
导体绝缘层，δ为其厚度 导体，d为其外径
变电站
10kV系统短路电流计算示例
k1
电缆L2
k2 分电房
10kV
电缆L1
ZCYJV22-3*400,3km
ZCYJV22-3*120,0.3km
电缆外护套， H1=0.035D+1(mm)
电缆内护套H2
电缆外径D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10kV侧短路电流1
1号
k1 0.4kV I段
分电房 3号
SCB11-1600kVA
k4 0.4kV III段
k5
ZCYJV-4*240+1*120,0.15km
电缆L2
配电总箱
SCB11-1600kVA k2
mA短路电流计算
因此，短路的全电流为
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
3、短路电流波形
供电技术电子课件
• 黄色曲线为短 路电流波形，
• 单调下降曲线 为非周期分量。
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
供电技术电子课件
4、产生最大短路电流的条件
• 在电源电压及短路地点不变的情况下，最大
短路电流和Im、α、φkl有关。
XL
——短路回路时间常数， Tfi R R
c ——积分常数，由初始条件决定，即短路电流非周期
分量的初始值。
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
供电技术电子课件
由于电路中存在电感，而电感中的电流不能 突变，则短路前瞬间的电流应该等于短路发 生后瞬间）的电流，
C I m sin( ) Izm sin( kl ) i fi0
无穷大容量电源系统发生三相短路时，短路电流周期分量的 幅值恒定不变，则
Iz I
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
供电技术电子课件
(3) 短路电流冲击值
短路电流冲击值（shock value），即在发生 最大短路电流的条件下，短路发生后约半个 周期出现短路电流最大可能的瞬时值。
ish ik(t0.01s) Izm (1 e0.01/Tfi ) 2kshIz
短路电流冲击值ish，它是指在发生最大短路条件下，短路后0.01s时，短 路电流所出现的最大瞬时值。此值通常用来校验电气设备的动稳定性。
短路电流冲击有效值Ish，是指发生短路后的第一个周期内，全短路电流 的有效值。此值通常用来校验电气设备的动稳定性。
短路电流稳态值I∞，它是指短路进入稳定状态后，短路电流的稳态有效 值。对于无限大容量电源系统的三相短路，I∞=I’’= Iz=Ik。此值通常用来 校验电器和线路中载流部分的热稳定性。
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3、短路电流波形
供电技术电子课件
• 黄色曲线为短 路电流波形，
• 单调下降曲线 为非周期分量。
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X
供电技术电子课件
4、产生最大短路电流的条件
• 在电源电压及短路地点不变的情况下，最大
短路电流和Im、α、φkl有关。
XL
——短路回路时间常数， Tfi R R
c ——积分常数，由初始条件决定，即短路电流非周期
分量的初始值。
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供电技术电子课件
由于电路中存在电感，而电感中的电流不能 突变，则短路前瞬间的电流应该等于短路发 生后瞬间）的电流，
C I m sin( ) Izm sin( kl ) i fi0
无穷大容量电源系统发生三相短路时，短路电流周期分量的 幅值恒定不变，则
Iz I
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(3) 短路电流冲击值
短路电流冲击值（shock value），即在发生 最大短路电流的条件下，短路发生后约半个 周期出现短路电流最大可能的瞬时值。
ish ik(t0.01s) Izm (1 e0.01/Tfi ) 2kshIz
短路电流冲击值ish，它是指在发生最大短路条件下，短路后0.01s时，短 路电流所出现的最大瞬时值。此值通常用来校验电气设备的动稳定性。
短路电流冲击有效值Ish，是指发生短路后的第一个周期内，全短路电流 的有效值。此值通常用来校验电气设备的动稳定性。
短路电流稳态值I∞，它是指短路进入稳定状态后，短路电流的稳态有效 值。对于无限大容量电源系统的三相短路，I∞=I’’= Iz=Ik。此值通常用来 校验电器和线路中载流部分的热稳定性。
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对一般工厂供电系统来说，电力系统可视为无限大容量电源。
二、短路过程的简单分析
（一）正常情况下的电路分析
1. 单线供电图
U ~ 线路 负载 L’，R’
L , R L , R L , R
L，R
2. 三相等值电路
Ua ~
Ll , Rl
Ub Ll , Rl Uc Ll , Rl
三相电源电压为
k
(1,1)
负荷
0
B C
(1,1) I k
k
(1,1)
负荷
e) 两相接地短路
f) 两相接地短路
表示方法：
三相短路 K
( 3)
对称短路
( 2) K 两相短路
单相短路 K (1)
不对称短路
两相接地短路 K (1,1)
五、计算短路电流的目的
1. 为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装 置，需要计算三相短路电流； 2. 在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值； 3. 校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用到短路冲击电 流、稳态短路电流及短路容量；但对瞬时动作的低压断路器，则需用 冲击电流有效值来进行其动稳定校验。
第3章
短路电流的计算
内容提要：本章概述短路电流的计算。 无限大容量电源系统供电时短路过程的分析和无限大容量电源条件 下短路电流的计算方法；低压配电网中短路电流的计算；不对称短 路电流的计算方法；感应电动机对短路电流的影响；供电系统中电 气设备的选择与校验。
第3章
第一节 概述
短路电流的计算
第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程的分析
ik
2. 过渡过程分析 (短路暂态过程)
暂态过程
正常工作状态 i
ik 短路的稳定状态
正常运行状态
短路暂态过程
短路稳定状态
图3－3 短路时电流波形图
K(3)
⑴短路回路方程为
Zkl Rkl jLkl
Z R j L
u Rkl ik L
dik dt
dik kl dt
kl tg 1 RL
T fi
Lkl Rkl
kl
kl
I zm sin(t kl ) ce iz i fi
短路电流周期分量 短路电流非周期分量
Tt fi
C为积分常数，由初 始条件决定
K(3)
⑶积分常数C的确定
u a U m sin (t α) ub U m sin (t α 120 ) u U sin (t α 240 ) m c
U A
Ua
~
Ll , Rl
L, R
Ub Ll , Rl Uc Ll , Rl
L, R
L, R
假设电源容量很大，无论线路发生任何变化，电源电压保持不变。
u U m sin(t )
~
ik
ua U m sin(t )
ik
Rkl Lkl k
i
Um Lkl
sin(t )
Z kl Rkl 2 ( Lkl ) 2
Tt
fi
⑵解微分方程得
ik
Um Z kl
sin(t kl ) ce
第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程 的分析
一、无限大容量电源供电系统的概念
无限大容量电源是指内阻抗为零的电源。
～
即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供 电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上 的电压能基本维持不变。 当电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5％～10％， 或电力系统容量超过用户供电系统容量 的50倍时，可将电力系 统视为无限大容量供电系统。
1 ( L L' ) R R'
Ub Ll , Rl Uc Ll , Rl
L, R
L, R
（二） 三相短路情况下，短路电路的变化规律 1. 三相短路时等值电路
三相短路仍是对称电路。 ~
Zkl Rkl jLkl
K(3)
Z R j L
ik
ua U m sin(t )
第三节 无限大容量电源条件下短路电流的计算方法
第四节 低压配电网中短路电流的计算
第五节 不对称短路电流的计算方法
第六节 感应电动机对短路电流的影响
第七节 供电系统中电气设备的选择与校验
第一节 概述
一、短路的含义
短路：供电的大电流。 即不同电位的导电部分之间的低阻性短接。
A 电源 0 B C
(2) I k.A (2) I k.B
k
(2)
负荷
b) 两相短路
(2) I k.B
(2) I k.A
A 电源 0 B C
A 电源 0 负荷 B C N
(1) I k
k
(1)
(1) I k
负荷
k
(1)
c)
A 电源 0 B C
单相(接地)短路
A
d) 单相短路
电源
(1,1) I k
5. 单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线 路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。
四、短路的类型
A 电源 0 B C
(3) I k.A (3) I k.B
k
(3)
负荷
(3) I k.C
a)
三相短路
(3) I k.A
(3) I k.C
(3) I k.B
U C
U B
3. 单相等值电路（三相对称）用单相表示
Z R j L Z R j L
i I m sin(t )
初相角 阻抗角
i ~
ua U m sin(t )
Im
Um Z Z '
Ua ~
Ll , Rl
L, R
tg
二、短路发生的原因
1. 主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏 2. 违反操作规程而发生误操作 约占故障总数的70％ 3. 雷击或过电压击穿 4. 鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏 设备导线电缆的绝缘。
三、短路的后果
短路电流很大，可达几万安甚至几十万安。
1. 短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路 电路中的其他元件损坏。 2. 短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。 3. 短路时要造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济 造成的损失也越大。 4. 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机 失去同步，造成系统解列。