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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第三章第三章 短路电流计算短路电流计算第一节第一节 概述概述 第二节第二节 无限大容量电源供电系统短路过程分析无限大容量电源供电系统短路过程分析 （重点重点） 第三节第三节 高压电网短路电流计算高压电网短路电流计算 （重点重点）第四节第四节 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算 （重点重点/ /难点难点）第五节第五节 短路电流的效应短路电流的效应 （重点重点）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快
2、，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第一节第一节 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路短路指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线等）之间发生的低阻性短接。地线等）之间发生的低阻性短接。 主要原因主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏电气设备载流部分的绝缘损坏， 其次是人员误操作、鸟兽危害等。其次是人员误操作、鸟兽危害等。 短路后果：短路后果： 短路电流短路电流产生的产生的热量，使导体热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；温度急剧上升，会使绝缘损坏； 短路电流短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；产生的电
3、动力，会使设备载流部分变形或损坏； 短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行； 严重的短路会影响系统的稳定性；严重的短路会影响系统的稳定性； 短路还会造成停电；短路还会造成停电； 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。二、短路的类型二、短路的类型三相短路三相短路负荷a)电源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CIb)电源0CBA负荷(2)k两相短路两相短路(2)k.AI(2)k.BI(2)k.AI(2)k
4、.BI续上页续上页正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。三、计算短路电流的目的负荷0c)Ck(1)电源BA单相单相( (接地接地) )短路短路(1)kI负荷0d)NCk(1)电源BA单相短路单相短路(1)kIe)C0电源ABk负荷(1,1)两相接地短路两相接地短路(1,1)kIf)CA0电源B负荷(1,1)k k两相接地短路两相接地短路(1,1)kI我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第二节第二节 无限大容量电源供电系统无限大容量电源供电系统 的短路
5、过程分析的短路过程分析一、无限大容量电源供电系统的概念一、无限大容量电源供电系统的概念 无限大容量电源无限大容量电源指电源内阻抗为零，供电容量相对无指电源内阻抗为零，供电容量相对无限大的电力系统，电源母线上的输出电压不变。限大的电力系统，电源母线上的输出电压不变。 二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析Q电源a)k(3)GRXLRLXub)GRLki续上页续上页等效电路的电压方程为等效电路的电压方程为 解之得解之得, ,短路电流为短路电流为msin()iIt则则得短路电流得短路电流 当当t0时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，即即i
6、k0=i0，可求得积分常数，即可求得积分常数，即式中，式中，ip为短路电流周期分量为短路电流周期分量; ; inp为短路电流非周期分量。为短路电流非周期分量。短路前负荷电流为短路前负荷电流为kmkmsinsinCIIkkmsindiR iLUtdtkkmksin()tiItCekkmkkmkmsin()(sinsin )tiItIIekpnpiii续上页续上页 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：正常运行状态0.01sO暂态稳态uii, uinp(0)i正常运行状态0.01sip(0)i0O暂态稳态ikuishi,uuipin
7、piti正常运行状态0.01sO暂态稳态t(t)u2Ikipinpiushi三、有关短路的物理量三、有关短路的物理量 短路电流周期分量短路电流周期分量：短路电流非周期分量短路电流非周期分量： 短路全电流短路全电流： 短路冲击电流短路冲击电流： 短路稳态电流短路稳态电流： pkmksin()iItnpkmtiIek.tpnpiii22k(t)p (t)np(t)IIishp(0.01)np(0.01)iiishsh2ikI短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值： 22shp(0.01)np(0.01)III2shsh1 2(1)IkIpIIIp(0)km2iII 短路次暂态电流短路次暂态电流短路冲
8、击短路冲击系数系数ksh可查曲线或计算可查曲线或计算 0.012 (1)Ie0.0122( 2)II e2tI e我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第三节第三节 高压电网短路电流计算高压电网短路电流计算一、一、标幺值法标幺值法 在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值流的周期分量的幅值和和有效值是不变的。有效值是不变的。 (3)cck223 |3UUIZRX(3)ck3UIX在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻
9、。故在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故cN1.05UU*dAAA 按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和和基准电压基准电压Ud。标幺值标幺值续上页续上页基准容量取基准容量取基准电流基准电流 二、供电系统各元件电抗标幺值二、供电系统各元件电抗标幺值 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值 基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即dcN1.05UUUd100MVAS ddd3SIU基准电抗基准电抗 ddd3UXI*SSdXXX式中，式中，Sk为为电力系统变
10、电所高压馈电线出口处的短路容量电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。 22cckdUUSSdkSS2cdUSdc3SU续上页续上页 2 2）电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值式中，式中， L为线路长度，为线路长度，x0为线路单位长度的电抗，可查手册。为线路单位长度的电抗，可查手册。*WLWLdXXX 3 3）电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值NTkN.T3%() 100I XUU2ckTN T%100UUXS因为因为 所以所以 *TTdXXX标幺值标幺值 02cdx LUSd02cSx LUN TT2c() 100SXU2ckN.T2cd%100UUSUSdkN T%100
11、SUS三、三相短路电流的计算三、三相短路电流的计算三相短路三相短路电流电流周期分量有效值的标么值周期分量有效值的标么值: : (3)(3)*kkkIII由此可得三相短路电流周期分量有效值：由此可得三相短路电流周期分量有效值： (3)(3)*kkdIII其他其他短路电流：短路电流： (3)(3)(3)kkIII(3)(3)(3)(3)shsh2.551.51iIII三相三相短路短路容量容量： (3)(3)kck3SU I（对高压系统）（对高压系统）（对低压系统）（对低压系统）cd*3U IXd*SXcdc33USXU2cdUS X*1Xd*IX(3)(3)(3)(3)shsh1.841.09iI
12、II 例例3-1 某供电系统如图所示。己知电力系统出口处的短路容某供电系统如图所示。己知电力系统出口处的短路容量为量为Sk=250MVA，试求工厂变电所试求工厂变电所10kV母线上母线上k-1点短路和两点短路和两台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压380V母线上母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。点短路的三相短路电流和短路容量。架空线 5kmG10kVQ电源kS9-100010kV0.38kVS9-1000k-2k-1S例例3-13-1dc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c13SIUd2100MVA144.34kA30
13、.4kVI解：1.1.确定基准值确定基准值 100MVA5.50kA3 10.5kV续上页续上页2.2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值*d1kSXS 2 2）电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*d202c1SXx LU 3 3）电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值*dk34N T%100SUXXS124k-13k-2X1X2X3X4*100MVA0.4250MVA2100MVA0.35(/km) 5km1.59(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA续上页续上页3.
14、求求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）总电抗标么值*(k 1)12XXX2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值(3)*k 1d1(k 1)/IIX3）其他三相短路电流）其他三相短路电流 (3)(3)(3)k 1k 1k 1(3)sh(3)sh2.76kA2.55 2.76kA7.04kA1.51 2.76kA4.17kAIIIiI 4）三相短路容量）三相短路容量 (3)k 1d(k 1)/SSX0.4 1.591.995.50kA/1.992.76kA=100MVA/1.99 =50.3M
15、VA续上页续上页4求求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量 两台变压器并联运行情况下：两台变压器并联运行情况下： 1）总电抗标么值）总电抗标么值 (k 2)1234/XXXXX2) 三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值(3)d2k 2(k 2)IIX3) 其他三相短路电流其他三相短路电流 (3)k-2d(k-2)/SSX4） 三相短路容量三相短路容量 (3)(3)(3)k 2k 2k 2(3)sh(3)sh32.14kA2.26 32.14kA72.64kA1.31 32.14kA42.10kAIIIiI 50.4
16、1.594.492144.34kA32.14kA4.49100MVA/4.4922.27MVA续上页续上页两台变压器分列运行情况下：两台变压器分列运行情况下： 1）总电抗标么值）总电抗标么值 (k-2)123XXXX2) 三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值(3)d2k-2(k-2)IIX3) 其他三相短路电流其他三相短路电流 (3)2(2)/kdkSSX4） 三相短路容量三相短路容量 (3)(3)(3)k-2k-2k-2(3)sh(3)sh20.65kA2.26 20.65kA46.67kA1.31 20.65kA27.05kAIIIiI0.4 1.5956.99144.34
17、kA20.65kA6.99100MVA/6.9914.31MVA 补 例补 例 某 用 户某 用 户 3 5 / 1 0 k V 总 降 压 变 电 所 装 有 一 台总 降 压 变 电 所 装 有 一 台 S 9 -3150/35/10.5kV变压器，变压器，Uk%=7。采用一条采用一条5km长的长的35kV架空线架空线路供电，路供电，x0=0.4/km。从总降压变电所出一路从总降压变电所出一路10kV电缆线路（电缆线路（x0=0.08/km）向向1km远处的远处的S9-1000/10/0.4kV车间变压器，车间变压器，Uk%=5）供电。已知地区变电所出口处短路容量为供电。已知地区变电所出口
18、处短路容量为400MVA，试试（1）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值； （2）计算总降压变电所）计算总降压变电所10kV母线母线k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，ish，I （3）计算车间变电所）计算车间变电所0.38kV母线母线k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，I。 补例补例S9-3150k35kV电源架空线 5kmG0.38kV电缆线 1km10kVS9-1000k-2k-1S续上页续上页解：（解：（1 1）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值； 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的
19、电抗标幺值*d1kSXS 2）35kV电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*d202cSXx LU 3 3）35kV电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值*dk3N T%100SUXSdc1c2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1c1100MVA5.50kA33 10.5kVSIUd2100MVA=144.34kA30.4kVI100MVA0.25400MVA2100MVA0.4(/km) 5km0.146(37kV)3710010 kVA2.221003150kVA续上页续上页 4）10kV电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*d402cSXx LU 5 5）10
20、kV电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值*dk5N T%100SUXSK-1K-2X1X2X3X4X5*（2）计算）计算k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，ish，I *(k-1)123XXXX(3)*k-1d1(k-1)/IIX(3)(3)(3)shk2.55 1.9kA4.87kA1.9kAiII2100MVA0.08(/km) 1km0.073(10.5kV)3510010 kVA51001000kVA0.250.1462.222.6165.50kA/2.6161.9kA续上页续上页K-1K-2X1X2X3X4X5*(k-2)(k-1)45XXXX(3)*k-2d2(k-
21、2)/IIX（3）计算）计算k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，I。(3)(3)k18.77kAII2.616+0.073+5=7.689144.3kA/2.78918.77kA四、两相短路电流的估算 (2)ck2UIX 在远离发电机的无限大容量系统中发生两相短路时，其两在远离发电机的无限大容量系统中发生两相短路时，其两相短路电流可由下式求得相短路电流可由下式求得: : Q电源GkXLRLc(2)k(2)IURX而三相短路电流而三相短路电流 (3)ck3UIX所以所以 (2)(3)(3)kkk30.8662III我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里
22、呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第四节第四节 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算一、低压电网短路计算的特点 1.1.配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑；配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑；2.2.电阻值较大，电抗值较小；电阻值较大，电抗值较小；3.3.低压系统元件电阻多以毫欧计，用有名值法比较方便。低压系统元件电阻多以毫欧计，用有名值法比较方便。4.4.因低压系统的非周期分量衰减快，因低压系统的非周期分量衰减快，ksh值在值在11.3范围范围。5.5.在计算单相短路电流时，假设计算温度升高，电阻值增大在计算单相短路电流时，假设
23、计算温度升高，电阻值增大。 二、三相短路电流的计算二、三相短路电流的计算 (3)ck223 ()UIRXc400VU 电源至短路点的总阻抗包括变压器高压侧系统、变压器、低电源至短路点的总阻抗包括变压器高压侧系统、变压器、低压母线及配电线路等元件的阻抗；开关电器及导线等接触电阻可压母线及配电线路等元件的阻抗；开关电器及导线等接触电阻可忽略不计。忽略不计。 续上页续上页1 1高压侧系统的阻抗高压侧系统的阻抗23cSk10UZS3 3母线及电缆的阻抗，其单位长度值可查母线及电缆的阻抗，其单位长度值可查手册手册。 SS0.995XZSS0.1RX2 2变压器的阻抗变压器的阻抗2kcT2N.TPURS2
24、kcTN.T%100UUZS22TTTXZR应计及的电阻、电抗（单位均为应计及的电阻、电抗（单位均为 ）有）有 m归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算：归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算： c400VU 归算到低压侧的归算到低压侧的变压器变压器阻抗可按下式计算：阻抗可按下式计算： c400VU (2)(3)(3)kkk30.8662III两相短路电流两相短路电流 三、单相短路电流的计算 根据对称分量法，根据对称分量法，单相短路电流为单相短路电流为(1)k120/3UIZZZ(1)k220.S0 T0 W0.S0 T0 W220V()()IRRRXXX 工程计算公式为工程计算公式为正序阻抗
25、正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗 低压侧低压侧单相短路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗单相短路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗密切相关。密切相关。高压系统、变压器、母线及电缆高压系统、变压器、母线及电缆的相零电阻的相零电阻高压系统、变压器、母线及电高压系统、变压器、母线及电缆的相零电抗缆的相零电抗负荷负荷d)(1)kIABCNO电源电源(1)k 例例3 3-2 -2 某用户某用户10/0.38kV变电所的变压器为变电所的变压器为SCB10-1000/10型，型，Dyn11联结，已知变压器高压侧短路容量为联结，已知变压器高压侧短路容量为150MVA，其其低压配电网络短路计算电
26、路如图所示。求短路点低压配电网络短路计算电路如图所示。求短路点k-1处的三相处的三相和单相短路电流。和单相短路电流。例例3 32 2 解：解：1、计算有关电路、计算有关电路元件的阻抗元件的阻抗 0.38kVYJV-3 95+2 50k-2TMY-3(100 10)+80 8k-1SCB10-1000/1010kVkS 母线WB L=6m电缆线WL L=50m 1)高压系统阻抗（归算高压系统阻抗（归算到到400V侧）侧） 23cSk2310(400V)101.07m150MVAUZSSS0.9950.995 1.07m1.065mXZ SS0.10.106mRX续上页续上页0 SS20.71m3
27、XX 相零阻抗相零阻抗( (Dyn11联接联接) ) 0 SS20.071m3RR 2 2）变压器的阻抗（）变压器的阻抗（归算到低压侧归算到低压侧）2kcTN.T%100UUZS2kcT2N.TPURS22TTTXZR 因零序电流不能在高压侧流通，故因零序电流不能在高压侧流通，故高压侧系统的高压侧系统的相零阻相零阻抗按每相抗按每相阻阻抗值的抗值的2/3计算计算，即，即 0 TT1.134mRR 0 TT9.533mXX 227.09kW(400V)1.134m(1000kVA)26 (400V)9.6m100 1000kVA229.61.134 m9.533m 续上页续上页WB0.181mm
28、6m1.086mXxL2 2. .三相短路回路总阻抗三相短路回路总阻抗及及三相短路电流三相短路电流 WB0.025mm 6m0.15mRrL相零阻抗为相零阻抗为 0 WB00.380mm 6m2.280mXxL 0 WB00.056m/m 6m0.336mRrL STWB(0.106 1.1340.15)m1.39mRRRR 3) 3) 母线的阻抗母线的阻抗 (3)ck223 ()UIRXSTWB(1.0659.533 1.086)m11.684mXXXX 22400V19.63kA3 (1.3911.684 )m续上页续上页00 S0 T0 WB(0.71+9.533+2.280)m =12
29、.523mXXXX 00 S0 T0 WB(0.071+1.134+0.336)m =1.541mRRRR 3. 3.单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流 (1)k2200UIRX单相短路电流为单相短路电流为 单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电阻为单相短路回路总相零电阻为22220V17.43kA1.54112.523 m我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第五节第五节 短路电流的效应短路电流的效应一、短路电流的电动力效应一、
30、短路电流的电动力效应 强大的短路电流通过电器和导体，将产生强大的短路电流通过电器和导体，将产生: : 电动力效应，可能使电器和导体受到破坏或产生永久性变形电动力效应，可能使电器和导体受到破坏或产生永久性变形; ; 热效应，可能使其绝缘强度降低，加速绝缘老化甚至损坏。热效应，可能使其绝缘强度降低，加速绝缘老化甚至损坏。 为了正确选择电器和导体，保证在短路情况下也不损坏，为了正确选择电器和导体，保证在短路情况下也不损坏，必须校验其必须校验其动稳定动稳定和和热稳定热稳定。 对于两根平行导体，通过电流分别为对于两根平行导体，通过电流分别为i1和和i2，其相互间的其相互间的作用力作用力F( (单位单位
31、N）可用下面公式来计算：可用下面公式来计算： 72f 1 2210N AlFk i ia （一）短路时的最大电动力（一）短路时的最大电动力 当发生三相短路故障时，短路电流冲击值通过中间相导体当发生三相短路故障时，短路电流冲击值通过中间相导体所产生的最大电动力为：所产生的最大电动力为：(3)272maxf sh310N AlFk ia续上页续上页 载流导体和电器承受短路电流作用时满足电动力稳定的载流导体和电器承受短路电流作用时满足电动力稳定的原始条件是原始条件是(3)maxalFF （二）短路动稳定的校验条件（二）短路动稳定的校验条件 电器应能承受短路电流电动力效应的作用，不致产生永久电器应能承
32、受短路电流电动力效应的作用，不致产生永久变形或遭到机械损伤，即具有足够的动稳定性。变形或遭到机械损伤，即具有足够的动稳定性。 工程上，电器的动稳定通常用电器的极限通过电流（即工程上，电器的动稳定通常用电器的极限通过电流（即额定峰值耐受电流）来表示。满足动稳定的等效条件是：额定峰值耐受电流）来表示。满足动稳定的等效条件是：(3)maxshii二、二、短路点附近交流电动机的反馈冲击电流影响短路点附近交流电动机的反馈冲击电流影响 当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过短路电当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过短路电流的流的1%时，按时，按规定，应计入电动机反馈电流的影响。规定，应计入电
33、动机反馈电流的影响。 sh.MQ电源shkMGii 当交流电动机进线端发生三相短路时，它反馈的最大短路当交流电动机进线端发生三相短路时，它反馈的最大短路电流瞬时值（即电动机反馈冲击电流）可按下式计算：电流瞬时值（即电动机反馈冲击电流）可按下式计算： Msh.MSh.MN.MM2()EikIX 由于交流电动机在外电路短路后很快受到制动，因此它产由于交流电动机在外电路短路后很快受到制动，因此它产生的反馈电流衰减很快。生的反馈电流衰减很快。sh.shsh.Miii此时短路点的短路冲击电流为此时短路点的短路冲击电流为三、短路电流的热效应（一）短路时导体的发热（一）短路时导体的发热 在线路发生短路时，在
34、线路发生短路时，强大的短路电流将产生强大的短路电流将产生很大的热量。很大的热量。 工程上，可近似地工程上，可近似地认为导体在短路时间内认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。是与周围介质绝热的。 规范要求，导体在正常和短路情况下的温度都必须小于所规范要求，导体在正常和短路情况下的温度都必须小于所允许的最高温度（见附录表允许的最高温度（见附录表1616）。）。O12ttt短路前后导体的温度变化短路前后导体的温度变化kL0续上页续上页2imak0.05()IttI根据根据Q值可以确定出短路时导体所达到的最高温度值可以确定出短路时导体所达到的最高温度k。 发热假想时间发热假想时间kopocttt继电
35、保护动作时间继电保护动作时间断路器开断时间断路器开断时间kimak1tstt当时， 在实际短路时间在实际短路时间tk内内, ,短路电流的热量为短路电流的热量为k2kk .t0tQIR d t2kim aQIRt工程计算公式工程计算公式k22pn p (t)0()tIiR d tk0.05tk22kn p (t)0tIR tiR d t续上页续上页 载流导体和电器承受短路电流作用时满足热稳定的原始条载流导体和电器承受短路电流作用时满足热稳定的原始条件是件是kal （二）短路热稳定的校验条件（二）短路热稳定的校验条件 工程上，对于一般电器，满足热稳定的等效条件是：工程上，对于一般电器，满足热稳定的
36、等效条件是： 22timaI tI t电器的电器的额定短时耐受电流有效值额定短时耐受电流有效值及时间及时间 对于对于载流导体，满足热稳定的等效条件是：载流导体，满足热稳定的等效条件是： 3ima10IAtC导体的热稳定系数导体的热稳定系数我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物本章小结本章小结 供电系统中危害最大的故障是短路，进行短路供电系统中危害最大的故障是短路，进行短路计算计算的的目的是正确选择目的是正确选择和检验电气设备及其保护装置。和检验电气设备及其保护装置。 本章首先简介短路的有关概念本章
37、首先简介短路的有关概念; ;然后然后分析了无限大容量电源供电系统分析了无限大容量电源供电系统短路过程短路过程; ;接着讲述了接着讲述了高压电网短路电流的计算方法和低压电网短路电流高压电网短路电流的计算方法和低压电网短路电流的计算方法；的计算方法；最后介绍了最后介绍了短路电流的效应。短路电流的效应。 本章重点：本章重点：高压电网短路电流的计算方法、低压电网短路电流的计算高压电网短路电流的计算方法、低压电网短路电流的计算方法、短路电流的效应。方法、短路电流的效应。 本章难点：本章难点：低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算。 教学基本要求：教学基本要求：了解短路的原因、后果及形式；了解短路的
38、原因、后果及形式；理解理解无限大容量电源无限大容量电源供电系统短路过程和短路电流的效应供电系统短路过程和短路电流的效应；掌握高压掌握高压电网短路电流的计算方法电网短路电流的计算方法和低压电网短路电流的计算方法；和低压电网短路电流的计算方法；我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 思考题与习题解答提示思考题与习题解答提示 3-1 提示：参见教材提示：参见教材P42。 3-2 提示：参见教材提示：参见教材P42 P43 。 3-3 提示：参见教材提示：参见教材P43 P44 。 3-4 提示：参见教材
39、提示：参见教材P44 P45 。低压系统的。低压系统的R 值较高压系统大，即时值较高压系统大，即时间常数间常数值（值（ L / R ）较小。）较小。 3-5 提示：参见教材提示：参见教材P47和和 P51。标幺值法适用于计算电路中存在多种电。标幺值法适用于计算电路中存在多种电压等级（含有多台变压器）时，可避免阻抗折算并简化计算公式。压等级（含有多台变压器）时，可避免阻抗折算并简化计算公式。 3-6 提示：参见教材提示：参见教材P50 和和 P52 。 3-7 提示：参见教材提示：参见教材P52 P53 。 3-8 提示：参见教材提示：参见教材P55 和和 P58 。续上页续上页 3-9 提示：
40、第一步计算系统各主要元件（电力系统、提示：第一步计算系统各主要元件（电力系统、10kV架空线、架空线、 10kV电缆线和电缆线和10/0.4kV变压器）电抗标幺值（注意：变压器）电抗标幺值（注意：Sd=100MVA, Uc1=10.5kV, Uc2=0.4kV ） ；第二步绘制出短路计算等效电路图，标出各主第二步绘制出短路计算等效电路图，标出各主要元件及短路计算点；第三步计算要元件及短路计算点；第三步计算k-1点三相短路电流（注意：点三相短路电流（注意：Id1=5.5kA）；）；第四步计算第四步计算k-2点三相短路电流（注意：点三相短路电流（注意：Id2=144.3kA） ；第五步计算；第五步
41、计算k-1点和点和k-2点的两相短路电流。点的两相短路电流。 3-10 提示：第一步计算有关电路元件的（高压系统、变压器、母线和电提示：第一步计算有关电路元件的（高压系统、变压器、母线和电缆线）每相阻抗和相零阻抗（注意：查表要对应相关条件，不能出错。缆线）每相阻抗和相零阻抗（注意：查表要对应相关条件，不能出错。本题变压器技术数据本题变压器技术数据 ： 本题母线单位阻抗：本题母线单位阻抗： 本题电缆线单位阻抗本题电缆线单位阻抗： ） ；000.031m/m,0.170m/m;0.078m/m,0.382m/mrxrxkk5.8kW,%=5PU000.351m/m,0.079m/m;1.580m/
42、m,0.187m/mrxrx第二步绘制出短路计算等效电路图，标出各主要元件及短路计算点；第二步绘制出短路计算等效电路图，标出各主要元件及短路计算点；第三步计算第三步计算k-1点三相短路电流和单相短路电流；点三相短路电流和单相短路电流；第四步计算第四步计算k-2点三相短路电流和单相短路电流。点三相短路电流和单相短路电流。续上页续上页RXshk(3)kI(3)shi(3)shI(1)kI 短路计短路计算点算点每相阻抗每相阻抗/m相零阻抗相零阻抗/m冲击冲击系数系数三相短路电流三相短路电流/kA单相短路单相短路电流电流/kAk-1点点2.62214.7552.75715.0711.57215.413
43、4.2619.8214.36k-2点点16.6617.91565.9622.5511.0549.4414.079.4673.1560R0X表：表：3-10题的短路计算结果（题的短路计算结果（ 参考答案）参考答案）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物自自 测测 题题 1某用户某用户35/10kV总降压变电所装有一台总降压变电所装有一台S9-3150电力变压器，电力变压器，Uk%=7。采用一条采用一条5km长的长的35kV架空线路供电，架空线路供电，x0=0.4/km。上级变电所上级变电所出口处短路
44、容量为出口处短路容量为200MVA，试试架空线 5km35kVGk10kV35kVS9-3150k-1k-2SQ电源（1）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；（2）计算变压器）计算变压器35kV 侧侧k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，ish，Ish，I。（3）计算变压器计算变压器10kV侧侧k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，I。 续上页续上页 2某用户变电所装有一台某用户变电所装有一台S9-1000/10/0.4kV变压器（变压器（Uk%=6）。由上级）。由上级变电所采用一条变电所采用一条5km长的长的10kV架空线路（架空线路（x
45、0=0.4/km）供电。已知上级变）供电。已知上级变电所出口处短路容量为电所出口处短路容量为500MVA，试，试 Q电源架空线 5km10kVGk10kV0.38kVS9-1000k-1k-2S（1）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值； （2）计算变压器高压侧）计算变压器高压侧k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，ish，Ish，I; （3）计算变压器低压侧）计算变压器低压侧k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，I。 续上页续上页10kVQ电源Gk10kV0.38kVS9-800k-1k-2I电缆线 0.5km（1）计算供电系统中各主要元件
46、的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值； （2）计算变压器高压侧）计算变压器高压侧k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，ish，Ish，I; （3）计算变压器低压侧）计算变压器低压侧k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik，I。 3某厂某厂10/0.38kV车间变电所装有一台车间变电所装有一台S9-800变压器（变压器（Uk%=4.5）。）。由厂由厂10kV高压配电所通过一条高压配电所通过一条0.5km长的长的10kV电缆（电缆（x0=0.10/km）供）供电。已知高压配电所母线处三相短路电流电。已知高压配电所母线处三相短路电流Ik为为2.86kA，试，试续上页续上页（1
47、）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值；）计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值； （2）计算变压器高压侧）计算变压器高压侧k-1处的最大三相短路电流处的最大三相短路电流Ik，ish，Ish，I; （3）计算两台变压器分列远行时低压侧）计算两台变压器分列远行时低压侧k-2处的最小三相短路电流处的最小三相短路电流Ik，I。 4某用户某用户10/0.38kV变电所装有两台变电所装有两台SCB10-800变压器，变压器，Uk%=6。采。采用一条用一条3km长的长的10kV电缆供电，电缆供电，x0=0.08/km。已知上级变电所出口处三相。已知上级变电所出口处三相短路容量短路容量 300400MVA，试
48、，试电缆线 3kmG10kVQ电源kSCB10-80010kV0.38kVS9CB10-800k-2k-1S导体种类和材料导体种类和材料最高允许温度最高允许温度/热稳定系数热稳定系数C/Amm2额定负荷额定负荷时时短路时短路时母线或绞线母线或绞线铜铜70300171铝铝7020087500V橡皮绝缘导线和橡皮绝缘导线和电力电缆电力电缆铜芯铜芯65150131500V聚氯乙烯绝缘导线和聚氯乙烯绝缘导线和16kV电力电缆电力电缆铜芯铜芯70160115110kV交联聚乙烯绝缘电交联聚乙烯绝缘电力电缆，乙丙橡胶电力电缆力电缆，乙丙橡胶电力电缆铜芯铜芯90250143附录表附录表1616附录表附录表1
49、616 导体在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数导体在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物对称分量法计算不对称短路 对称分量法指出，如果某组三相不对称的相量对称分量法指出，如果某组三相不对称的相量 ,可将每相的量分解为正序、负序和零序三个分量之和：即可将每相的量分解为正序、负序和零序三个分量之和：即,ABCFFF120120120AAAABBBBCCCCFFFFFFFFFFFF212201()31()31()3AABCAABCAABCFFaFa FFFa
50、 FaFFFFF 式中，式中，01201322jae 续上页续上页Q电源kGUk1Ik0Ik2I120,ZZZk1k2k0,UUU不对称短路计算电路图不对称短路计算电路图GUk1I1Zk1U正序网络正序网络2Zk2Uk2I负序网络负序网络20Zk0Uk0I零序网络零序网络k1k11UUI Zk2k22UI Z k0k00UI Z 续上页续上页k1k2k00UUU又k11k22k000UI ZI ZI Z故(1)k1k2k0k13IIII=对于单相短路，由对称分量法得对于单相短路，由对称分量法得(1)k1201()03UIZZZ故(1)k1201()3UIZZZ所以(1)k12013UIZZZ有