【正文】 的大小。 得 最大短路電流的沖擊電流： 高、低壓電路 的取值與 電流沖擊值 shksh sh p pi 2 k I = 5I? s shT 。 k??在高壓電路三相短路時： 在低壓電路三相短路時： 8 s shT 。 k??1e kTshk??＝計算沖擊電流用于校驗電氣設備和導體的動穩(wěn)定性。 sh sh p pi 2 k I = 4I?32 3. 短路全電流的最大有效值 短路電流在某一時刻的有效值是以時間為中心的一個周期 內 T 短路全電流的均方根值。 22222211d ( ) dTTt+ t+k t k p t a p tTTt tI = i t i i tTT???? 簡化計算，取 時刻的瞬時值作為一個周期內的有效值，得短路全電流有效值近似式子： tI 22k t p t a p tII??? ? 222 a p 0 . 0 1 pI 1 2 1s h p t s hI I I k?? ? ? ? ?1 . 8 , 1 . 5 21 . 3 , 1 . 0 9s h s h ps h s h pk I Ik I I????在 高 壓 系 統(tǒng) 中 ，在 低 壓 系 統(tǒng) 中 ， 短路電流最大有效值發(fā)生在短路后第一個周期內，稱為短路全電流的最大有效值，簡稱沖擊電流的有效值。 t=： 2pmpt pII = I? 計算沖擊電流有效值的目的主要是用于校驗電氣設備及載流導體的動穩(wěn)定性。 kk0 . 0 1 0 . 0 1TTe 2 ea p ( t= 0 .0 1 ) p m pI = I I???其中： 34 在短路計算和電氣設備選擇時，常遇到短路容 量的概念，其定義為短路點的 平均 電壓與短路電流 周期分量所構成的三相視在功率，即 4. 短路容量 ( 3 )k a v pS 3U I? 計算短路容量的目的是在選擇開關設備時，用來校驗其分斷能力 。 短路電流周期分量有效值： pkI I I? ??沖擊電流的有效值： 沖擊電流瞬時值： shIshi短路全電流電流： ki沖擊系數： shk短路電流非周期分量瞬時值： api短路電流周期分量（又稱為穩(wěn)態(tài)短路電流）瞬時值： pi短路容量： kS三相短路電流的有關參數 36 當電源容量較小時，或者短路點距電源較近時，其短 路電流的非周期分量衰減，同時它的周期分量也衰減 。 因為對電源來說，相當于在發(fā)電機的端頭處短路， 這 使同步發(fā)電機的定子電流激增，產生很強的電樞反應磁通 。 因為短路回路幾乎成純電感性，短路電流周期分量滯 后發(fā)電機電勢近 90176。 ，故其方向與轉子繞組產生的主磁通 相反，產生強去磁作用，使發(fā)電機氣隙中的合成磁場削 弱，端電壓下降。 有限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流 暫態(tài)過程分析 37 但是，根據磁鏈不能突變原則，在突然短路的瞬間，轉 子上的激磁繞組和阻尼繞組都將產生感應電勢，從而產生 感應電流 和 ，它們分別產生與電樞反應磁通相反 的附加磁通 和 ，以維持定子與轉子繞組間的磁鏈 不變。 故在短路瞬間，發(fā)電機端電壓不會突變。然而激磁繞組 和阻尼繞組中的感應電流由于沒有外來電源的維持，且回 路中又存在電阻，它們都要隨時間按指數規(guī)律衰減，由它 們產生的磁通和也隨之衰減；電樞反應的去磁作用相對增 強，發(fā)電機氣隙合成磁場減弱，使發(fā)電機的端電壓降低，從 而引起短 路電流周期分量的衰減。 有限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流 暫態(tài)過程分析 jci znijcΦ znΦ 當發(fā)電機的端電壓降到某一規(guī)定值時，強制勵磁裝置自 動投入，發(fā)電機的端電壓逐漸恢復，短路電流的周期分量 的幅值逐漸增加，最終趨于穩(wěn)定。有自動電壓調整器的發(fā) 電機短路電流變化曲線如圖： 一般稱阻尼繞組感應電流 的衰減過程為次暫態(tài)過程。 在 衰減完后，激磁繞組的感應電流 繼續(xù)衰減的過 程稱為暫態(tài)過程，衰減完后，短路便進入穩(wěn)定狀態(tài)。 阻尼繞組感應電流衰減得較快，其速度取決于阻尼繞組 的等效電感和電阻的比值，該比值稱為次暫態(tài)時間常數 。 對于水輪發(fā)電機， s； 對于汽輪發(fā)電機， s。 znizni jcidT?)~(???dT)~(???dT40 激磁繞組感應電流衰減的較慢，因為其等效電感較大， 其時間常數稱為暫態(tài)時間常數 。 水輪發(fā)電機， s； 汽輪發(fā)電機， s。 同無限大容量系統(tǒng)的情況一樣，若短路前負荷電流為零， 短路瞬間恰好發(fā)生在發(fā)電機電勢過零點，則產生的短路電 流周期分量起始值最大。 通常稱這個最大起始值為次暫態(tài)電流，其有效值 為 。 在次暫態(tài)過程中，發(fā)電機的電勢稱為次暫態(tài)電勢 ,其定 子的等效電抗稱為次暫態(tài)電抗 ， 這是短路計算中發(fā)電 機的重要參數 。 dT?)3~(??dT)~(??dTI?E?dX?41 為方便計算，假設電源相對我們的供電系統(tǒng)是一個無窮 大系統(tǒng)，電路發(fā)生短路時，電源電壓保持不變。 因此，只要求出由電源到短路點的總阻抗 Zk，就可計算 出短路電流周期分量的有效值 Ip(3)，從而得出沖擊電流 ish 和穩(wěn)態(tài)短路電流。 無限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流計算 42 三相短路電流常用的計算方法有歐姆法和標幺制法 兩種。 歐姆法是最基本的短路計算方法，適用于兩個及兩 個以下電壓等級的供電系統(tǒng)； 而標幺制法適用于多個電壓等級的供電系統(tǒng)。 短路計算中有關物理量一般采用以下單位： 電流為 “ kA” ；電壓為 “ kV” ； 短路容量和斷流容量為 “ MVA” ； 設備容量為 “ kW” 或 “ kV A ” ； 阻抗為 “ Ω” 等。 43 為求短路電流，在計算時規(guī)定兩個假設： ① 不管短路點發(fā)生在何處，在計算短路電流時均取該線路的平均電壓 Uar。 即 Uar ＝ 我國電力系統(tǒng)各電壓等級的平均額定電壓規(guī)定如下 ： 電網額定電壓（ kV） 6 10 35 110 220 330 500 電網平均額定電壓（ kV） 37 115 230 345 525 44 ② 由電源至短路點之間的短路阻抗 : k l k l1XR3?22k l k l k lZ R X??k l k l1RX3?在高壓電網有 ： 可忽略 Rkl kl klZX?在低壓電網有： 可忽略 Xkl kl klZR?klXklRklZ分別是 電源至短路點之間的總短路阻抗、 總短路電抗、總短路電阻 有名值計算法 ( 3 ) av22av33???kkl klklUIRXUZ 有名值法又稱歐姆法，是因其短路計算中的阻抗都采用有名 單位 “ 歐姆 ” 而得名。 在供電系統(tǒng)中，當 k點發(fā)生三相短路時，其短路電流周期分 量的有效值可由歐姆定律直接求得，即 : ( 3 ) a r a rkk l k lUUI3 Z 3 X??在高壓電網有： 在低壓電網有： ( 3 ) a r a rkk l k lUUI3 Z 3 R??注意根據前面的約定： 46 兩相短路 : ( 2 ) ( 3 ) ( 3 )ark k kklU 3I I 0 . 8 6 6 I2 Z 2? = ＝Xl Xf k)2(si1lUXl k)2(si1lU47 供電系統(tǒng)中常用元件阻抗的計算方法 已知短路點的電壓，若求短路電流，關鍵先求出短路回 路中的阻抗，即可計算短路電流值。 如何求出短路回路中各元件的阻抗？ 下面介紹供電系統(tǒng)中常用元件阻抗的計算方法。 G ~ RL? ?3k( 3 ) a v a v22 33?? ?kklk l k lUUIZRX48 1. 系統(tǒng)（電源）電抗 無限大容量系統(tǒng)的內部電抗分為兩種情況： 一種是當不知道系統(tǒng)（電源）的短路容量時認為系統(tǒng)電 抗為零； 另一種情況是如果知道系統(tǒng)（電源）母線上的短路容量 （即 出口斷路器的斷流容量 ） 及平均電壓時，則系統(tǒng)電抗 可由下式求得 ： 22a v a v a vs ( 3 ) ( 3 )av33? ? ?kkkU U UXSI I UsX49 2. 變壓器電抗 變壓器電抗由變壓器的短路電壓百分數的定義 可得知 : N T T N TkT 2N T N T3% 1 0 0 % 1 0 0 %? ? ?I Z SuZUU2NTTkNT% UZu S??2avT T kNT%? ? ? UX Z u S得變壓器阻抗 忽略電阻，得 22T T TX Z R??得變壓器電抗 2NTT N T 2NTURPS??式中 TX22T T T??Z X R 變壓器的短路阻抗百分比在數值上與變壓器短路電壓百分比相 等。它是指將變壓器二次繞阻短路，在一次繞阻施加電壓，當二次 繞阻通過額定電流時，一次繞阻施加的電壓與額定電壓之比的百分 數。 變壓器的短路阻抗值百分比是變壓器的一個重要參數，它表明 變壓器內阻抗的大小，即變壓器在額定負荷運行時變壓器本身的阻 抗壓降大小。 它對于變壓器在二次側發(fā)生突然短路時，會產生多大的短路電 流有決定性的意義，對變壓器制造價格大小和變壓器并列運行也有 重要意義。 由于這些特點，于是短路阻抗值習慣使用百分比數值。如果在 某些場合需要使用實際數值計算，當然要換算，其公式為 : 2avT T kNT%? ? ? UX Z u S51 3. 電抗器的電抗 電抗器是用來限制短路電流的電感線圈，只有 當短路電流過大造成開關設備選擇困難或不經濟 時，才在線路中串接電抗器。 電抗器的電抗值是以其額定值的百分數形式給 出，其值可由下式求出： NLNL%3LLUXXI?LX52 線路電抗 線路電抗取決于導線間的幾何均距、線徑及材 料。 根據導線參數及幾何均距可從手冊中查得單位 長度的電抗值 ，由下式求出線路電抗 ： lXX l 0?lX在工程計算中?。?高壓架空線 1kV以下電纜 3～ 10kV電纜 0 0 .4 / k mX ??0 0 .0 6 / k mX ??0 0 .0 8 / k mX ??Xl0X53 單位長度電抗也可計算 ?? dDX當三相線路為三角形排列時： 3 321 DDDD av ?DDDDD av ???D1 D2 D3 D D 2D 當三相線路為平行排列時： 54 低壓供電系統(tǒng)中的線路阻抗 : 在低壓供電系統(tǒng)中，常采用電纜線路，因其電阻較大， 所以在計算低壓電網短路電流時，線路電阻不能忽略，線 路每相電阻值可用下式計算： AlRl ??0RRl l? 電 纜 名 稱 電 導 率 γ /（ m/Ω mm2) 20℃ 65℃ 80℃ 銅芯軟電纜 銅芯鎧裝電纜 鋁芯鎧裝電纜 53 32 55 各元件電抗的歸算 用有名值計算總短路電抗時， 假如回路中含有 變壓器，因變壓器兩邊的電壓不是同一個等級， 應 將不同電壓等級下的電抗值，折算到短路點處的同 一電壓等級下，求出總電抗值。 電抗等效換算的條件是換算前后的功率損耗， 即： ?? 22a v a vUUXX???22avavUXXU?? ?折算前的功率 ＝折算后的功率 21412342