【正文】 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 內(nèi)容提要： ?無限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路過程的分析 ?無限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法 ?低壓配電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算 ?感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響 ?供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 第 3章 短路電流計(jì)算 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 第 3章 短路電流的計(jì)算 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路過程的分析 第三節(jié) 無限大容量電源 條件下短路電流的計(jì)算方法 第四節(jié) 低壓配電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算 第六節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響 第七節(jié) 供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 第一節(jié) 概述 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路的定義 ? 短路的定義 ?所謂短路是指電力系統(tǒng)中帶電部分與大地 (包括設(shè)備的外殼、變壓器的鐵芯、低壓線路的中線等 )之間，以及不同相之間的短接。 (相與相或相與地短接 ) ? 這種短接可能是通過小阻抗的回路，或者是電弧的形式形成。 ? 在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，短路故障主要是各種相間短路，而單相接地不會(huì)造成短路，屬于一種運(yùn)行障礙。 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路原因 ? 引起絕緣損壞的原因： ?過電壓 ?絕緣的自然老化和污穢 ?運(yùn)行人員維護(hù)不周 ?直接的機(jī)械損傷 ? 電力系統(tǒng)其他一些故障也可能導(dǎo)致短路： ?輸電線路斷線和倒桿事故 ?運(yùn)行人員違章操作 ?鳥和小動(dòng)物等跨接裸導(dǎo)體等 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路的類型 三相短路 負(fù)荷a)電源0CBA (3)k(3)(3)(3)(3)(3)(3)169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X (2)(2)b)電源0CBA負(fù)荷(2)k兩相短路 (2)(2)169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 負(fù)荷0c)Ck(1)電源BA單相 (接地 )短路 (1)kI負(fù)荷0d)NCk(1)電源BA單相短路 (1)kIe)C0電源ABk負(fù)荷(1,1)兩相接地短路 (1,1)kIf)CA0電源B負(fù)荷(1,1)k兩相接地短路 (1,1)kI169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路類型 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X ?短路電流的熱效應(yīng)使設(shè)備急劇發(fā)熱，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞 ； ?短路電流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使設(shè)備永久變形或嚴(yán)重?fù)p壞 ； ?短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響用戶的正常工作 ； ?短路可能使電力系統(tǒng)的運(yùn)行失去穩(wěn)定 ； ?不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作 。 短路危害 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路的預(yù)防和限制措施 ?認(rèn)真執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，不斷學(xué)習(xí)以提高電業(yè)人員的素質(zhì)。嚴(yán)格遵守操作計(jì)數(shù)規(guī)程和安全規(guī)程，避免誤操作；在短路發(fā)生時(shí)，采取有效的措施將短路的影響限制在最小的范圍內(nèi)。 ?作好設(shè)備的維護(hù)、巡視、檢查，作好事故的預(yù)想和預(yù)防。 ?采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷路器，迅速隔離故障。使系統(tǒng)電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。 ?增大短路回路的阻抗，如在電路中裝設(shè)限流電抗器等。 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路電流研究目的 ? 選擇： 導(dǎo)體和設(shè)備 ? 校驗(yàn)： 短路時(shí)能承受瞬時(shí)沖擊及熱效應(yīng) ? 整定和保護(hù)： 出現(xiàn)短路時(shí)能迅速和準(zhǔn)確地切除故障 ? 確定限流措施： 是否串聯(lián)電抗器 ? 確定合理的主接線方式： 分列運(yùn)行和并列運(yùn)行 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路過程的分析 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 一、無限大容量電源 ? 特點(diǎn) ?內(nèi)阻為零 ?輸出電壓不隨負(fù)載變化 ?當(dāng)用戶的負(fù)荷容量遠(yuǎn)小于給它供電的電力系統(tǒng)容量時(shí)(1/50)； ?當(dāng)系統(tǒng)阻抗不大于短路回路總阻抗的 5%－ 10%時(shí)。 實(shí)際中可以看作無限大容量供電系統(tǒng)的條件： 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 二、短路過程分析 ? 基本過程 正常運(yùn)行（負(fù)荷電流） 發(fā)生短路 電流突然增大 (周期分量加非周期分量 ) 穩(wěn)定新值 (穩(wěn)態(tài)短路電流 ) 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 二、短路過程分析 基本假設(shè) ?忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中的元件參數(shù)恒定 ?忽略元件的電阻 R，只考慮元件的電抗 X 當(dāng) R=X/3時(shí)，忽略電阻，誤差僅增大 5%。 ?忽略短路點(diǎn)的過渡電阻 ?按對(duì)稱分析 22/39103333RXU U UIXXRXUIIX?? ? ? ???? ??假 設(shè)不 忽 略 電 阻 時(shí) 三 相 短 路 電 流忽 略 電 阻 時(shí) 三 相 短 路 電 流169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 無限大電源容量的暫態(tài)過程 ? 電路對(duì)稱，可以只取一相討論 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路前電路中的電流為： )s in ( ??? ??? tIi m式中： －短路前電流的幅值 －短路前回路的阻抗角 －電源電壓的初始相角，亦稱合閘角； mI22/ ( ) ( )m m lo loI U R R X X? ? ? ?? ( ) / ( )lo loa r c tg X X R R? ? ? ??169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路后電路中的電流應(yīng)滿足： 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路的全電流可以用下式表示 式中： —— 短路電流周期分量的幅值， —— 短路后回路的阻抗角， —— 短路回路時(shí)間常數(shù)， c —— 積分常數(shù)，由初始條件決定，即短路電流非周期分量的初始值。 zmI22/ XRUI mzm ??kl?klXLar c tg ar c tgRR?? ??fiT RLRXT fi ?? ?169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短路前瞬間的電流應(yīng)該等于短路發(fā)生后瞬間）的電流， 因此，短路的全電流為 0)s i n ()s i n ( fiklzm iIIC m ????? ????169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 短路電流波形 ? 黃色曲線為短路電流波形， ? 單調(diào)下降曲線為非周期分量。 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 產(chǎn)生最大短路電流的條件 ? 在電源電壓及短路地點(diǎn)不變的情況下，最大短路電流和 Im、 α、 φkl有關(guān)。 ? 產(chǎn)生最大短路電流的條件 mm m m0 I 0I I Ifik z didi did d d? ? ? ? ＝0klk l k l k l0 9 0fik zdidi did d d?? ? ?? ? ? ? ＝000 ????? ???? ddiddiddi fizk因?yàn)? 169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 產(chǎn)生最大短路電流的條件 滿足以上條件的情況為： （ 1）短路前電路處于 空載狀態(tài) ，即 （ 2）短路回路為 純感性回路 ，即回路的感抗比電阻大得多，可以近似認(rèn)為阻抗角 ； （ 3）短路瞬間 電源電壓過零值 ，即初始相角 。 )s in (0 klzmfi Ii ?? ???00c o sfif i z mtTk z m f iiIi I t i e???? ? ?169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X 三相短路的有關(guān)物理量 (1) 短路電流次暫態(tài)值 短路電流次暫態(tài)值是指短路以后幅值最大的一個(gè)周期（即第一個(gè)周期）的短路電流周期分量的有效值。在無限大容量系統(tǒng)中，短路電流周期分量幅值保持不變。 (2) 短路電流穩(wěn)態(tài)值 短路電流穩(wěn)態(tài)值（ steady－ state value）是指短路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后短路電流的有效值。 無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流周期分量的幅值恒定不變，則 ?? II z169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X (3) 短路電流沖擊值 短路電流沖擊值（ shock value），即在發(fā)生最大短路電流的條件下，短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)短路電流最大可能的瞬時(shí)值。 ( 0 . 0 10 1 /).0( 1 ) 2fis h k t s z mTsh zi i I Iek???? ??? 式中 ksh稱為沖擊系數(shù)， 1≤ ksh ≤2。 ? 在高壓供電系統(tǒng)中通常取 ksh =； ? 低壓供電系統(tǒng)中如容量為以下車間變電所的出口處發(fā)生短路，常取 ksh =； 5sh ZiI? ZiI?169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X (4)短路沖擊電流有效值（全電流有效值） 短路沖擊電流有效值指的是短路后的第一個(gè)周期內(nèi)短路全電流的有效值。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可假定非周期分量在短路后第一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，取該中心時(shí)刻 t=算。 220. 0121 2( 1 )sh z fi tz shI I iIk????? ? ?1 . 5 11 . 0 9s h Zs h ZIIII??高 壓 ：低 壓 ：169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X (5)短路功率 短路功率又稱為短路容量，它等于短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積。 zav IUS 3?169。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣工程研究所 供電技術(shù) X I’’、 ish、 Ish和 I∞的意義 ? 短路電流次暫態(tài)值 I’’ ，它是指短路瞬時(shí)，短路電流周期分量電流為最大幅值時(shí)所對(duì)應(yīng)的有效值。此值通常用來作繼電保護(hù)的整定近似和校驗(yàn)斷路器的額定斷流量。 ? 短路電流沖擊值 ish，它是指在發(fā)生最大短路條件下，短路后，短路電流所出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值。此值通常用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性。 ? 短路電流沖擊有效值 Ish，是指發(fā)生短路后的第一個(gè)周期內(nèi)，全短路電流的有效值。此值通常用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性。 ? 短路電流穩(wěn)態(tài)值 I∞，它是指短路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，短路電流的穩(wěn)態(tài)有效值。 對(duì)于無限大容量電源系統(tǒng)的三相短路，I∞=I’’=