【正文】 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 1頁 EXIT 第 3章 短路電流及其計(jì)算 內(nèi)容提要： 本章討論和計(jì)算供配電系統(tǒng)在短路故障情況下的電流（簡(jiǎn)稱短路電流），包括無限大容量系統(tǒng)中三相、兩相、單相短路電流計(jì)算。最后介紹短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)。 短路計(jì)算的 目的 是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，準(zhǔn)確地整定供配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，保證供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時(shí)，保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作。 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 2頁 EXIT 在工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮系統(tǒng)的不正常運(yùn)行狀態(tài)和故障情況，最嚴(yán)重的故障是短路故障。短路是指不同相之間，相對(duì)中線或地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接 。 短路與短路電流有關(guān)概念 形成短路的 原因 主要有： 元件損壞，例如設(shè)備絕緣材料老化，設(shè)計(jì)制造安裝及維護(hù)不良等造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。 氣象條件惡化，例如雷擊過電壓造成的閃絡(luò)放電，由于風(fēng)災(zāi)引起架空線斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。 人為過失，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，檢修線路或設(shè)備時(shí)未排除接地線就合閘供電等。 其他原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸風(fēng)箏跨接在截流裸導(dǎo)體上等。 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 3頁 EXIT 短路的 危害 ： 在工業(yè)供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通常可達(dá)數(shù)千安，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜。 設(shè)備通過短路電流將使其發(fā)熱增加，如短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，電氣設(shè)備可能由于過熱造成導(dǎo)體熔化或絕緣損壞。 短路時(shí)故障點(diǎn)往往有電弧產(chǎn)生，它不僅可能燒壞故障元件，且可能殃及周圍設(shè)備。 在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降。系統(tǒng)中最主要的電力負(fù)荷是異步電動(dòng)機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩顯著減少，轉(zhuǎn)速隨之下降，當(dāng)電壓大幅度下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。 發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)不平衡電流產(chǎn)生的磁通，可以在附近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于架設(shè)在高壓電力線路附近的通信線路或鐵道信號(hào)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。 當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，有可能造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 4頁 EXIT 在三相系統(tǒng)中 ,短路的基本形式有： 三相短路， 兩相短路， 單相短路， 兩相接地短路。 ?防止短路對(duì)策 ?嚴(yán)格遵守操作規(guī)程 ?文明施工 ?正確安裝和維護(hù)防雷設(shè)備 ?預(yù)防性試驗(yàn) 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 5頁 EXIT 短路故障的種類 短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零 不對(duì)稱短路 兩相短路接地 三相電路中都流過很大的短路電流，短路時(shí)電壓和電流保持對(duì)稱，短路點(diǎn)電壓為零 對(duì)稱短路 三相短路 短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對(duì)稱性被破壞 不對(duì)稱短路 兩相短路 短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會(huì)升高 不對(duì)稱短路 單相短路 特點(diǎn) 短路性質(zhì) 示 圖 表示符號(hào) 短路名稱 )1(k)2(k)1,1(k)3(k第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 6頁 EXIT 無限大容量系統(tǒng)三相短路分析 一 、無限大容量系統(tǒng) （ 1）目的： 簡(jiǎn)化短路計(jì)算 （ 2）定義： 所謂 “ 無限大容量系統(tǒng) ” 是指端電壓基本保持恒定的電力系統(tǒng)。 如電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路電路 總阻抗的 5％～ 10％，或電力系統(tǒng)容量大于 用戶供電系統(tǒng)容量 50倍時(shí)?？梢曤娏ο到y(tǒng) 為容量無限大系統(tǒng)。 （ 3）合理性 ① STSS ② 誤差在允許范圍 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 7頁 EXIT 無限大容量系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程 （ 1） 正常工作時(shí) u=Uφmsin(ωt+α) I=Imsin(ωt+αφ) （ 2） k點(diǎn)三相短路 定性分析：三相短路，阻抗突變，發(fā)生暫態(tài)過渡過程， k點(diǎn)右側(cè)，沒有電源，電流衰減到零， k點(diǎn)左側(cè)有電源，負(fù)荷 L↓ ,I↑ ,I不突變，出現(xiàn)周期分量。 定量分析 ： 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 8頁 EXIT t=0時(shí)： i0=i0+ i0=iK0 Imsin(αφ)=IKmsin(αφk)+inpo inpo=Imsin(αφ)IKmsin(αφk) ∴ iK=IKmsin(ωt+αφK)＋ [Imsin(αφ)－ IKmsin(αφK)]et/τ=ip+inp 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 9頁 EXIT 最嚴(yán)重三相短路電流時(shí)的短路電流 短路電流非周期分量初值最大時(shí)短路電流瞬時(shí)值亦最大。 最嚴(yán)重短路電流的條件為： （ 1）短路回路純電感， φK=90176。 高壓網(wǎng)絡(luò) φK=90176。 （ 2）短路瞬間電壓過零， α=0或 180176。 （ 3）短路前空載或 cosφ=1 即有 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 10頁 EXIT 三相短路的有關(guān)物理量 （ 1） 短路電流周期分量有效值 Uav_: 短路計(jì)算電壓或平均額定電壓 Uc≈ , , , 37, 115, 230kV （ 2） 短路次暫態(tài)電流 I″ 短路后第一個(gè)周期短路電流周期分量之有效值 無限大容量系統(tǒng) I″= IP =I∞ 第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 11頁 EXIT （ 3） 短路全電流有效值 iK(t) （ 4） 短路沖擊電流 ish 短路全電流最大瞬時(shí)值 Ksh—— 沖擊系數(shù) 1＜ Ksh＜ 2 短路沖擊電流有效值 Ish 高壓系統(tǒng) Ksh=, ish=″, Ish=″ 低壓系統(tǒng) Ksh=, ish=″, Ish= ″ 2)()(2)( tnptptk iII ??第 3章 短路電流及其計(jì)算 工廠供配電技術(shù) 第 3章第 12頁 EXIT （ 5） 短路穩(wěn)態(tài)電流 I∞ 對(duì)無限大容量系統(tǒng)