【正文】 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 內容提要： ?無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程的分析 ?無限大容量電源條件下短路電流的計算方法 ?低壓配電網中短路電流的計算 ?感應電動機對短路電流的影響 ?供電系統(tǒng)中電氣設備的選擇與校驗 第 3章 短路電流計算 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 第 3章 短路電流的計算 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程的分析 第三節(jié) 無限大容量電源 條件下短路電流的計算方法 第四節(jié) 低壓配電網中短路電流的計算 第六節(jié) 感應電動機對短路電流的影響 第七節(jié) 供電系統(tǒng)中電氣設備的選擇與校驗 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 第一節(jié) 概述 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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，而單相接地不會造成短路，屬于一種運行障礙。 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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 ?運行人員維護不周 ?直接的機械損傷 ? 電力系統(tǒng)其他一些故障也可能導致短路： ?輸電線路斷線和倒桿事故 ?運行人員違章操作 ?鳥和小動物等跨接裸導體等 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 短路的類型 三相短路 負荷a)電源0CBA (3)k(3)(3)(3)(3)(3)(3)169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X (2)(2)b)電源0CBA負荷(2)k兩相短路 (2)(2)169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 負荷0c)Ck(1)電源BA單相 (接地 )短路 (1)kI負荷0d)NCk(1)電源BA單相短路 (1)kIe)C0電源ABk負荷(1,1)兩相接地短路 (1,1)kIf)CA0電源B負荷(1,1)k兩相接地短路 (1,1)kI169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 短路類型 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X ?短路電流的熱效應使設備急劇發(fā)熱，可能導致設備過熱損壞 ； ?短路電流產生很大的電動力，可能使設備永久變形或嚴重損壞 ； ?短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴重影響用戶的正常工作 ； ?短路可能使電力系統(tǒng)的運行失去穩(wěn)定 ； ?不對稱短路產生的不平衡磁場，會對附近的通訊系統(tǒng)及弱電設備產生電磁干擾，影響其正常工作 。 短路危害 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 短路的預防和限制措施 ?認真執(zhí)行運行規(guī)程，不斷學習以提高電業(yè)人員的素質。嚴格遵守操作計數(shù)規(guī)程和安全規(guī)程，避免誤操作；在短路發(fā)生時，采取有效的措施將短路的影響限制在最小的范圍內。 ?作好設備的維護、巡視、檢查，作好事故的預想和預防。 ?采用快速動作的繼電保護和斷路器，迅速隔離故障。使系統(tǒng)電壓在較短的時間內恢復到正常值。 ?增大短路回路的阻抗，如在電路中裝設限流電抗器等。 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 短路電流研究目的 ? 選擇： 導體和設備 ? 校驗： 短路時能承受瞬時沖擊及熱效應 ? 整定和保護： 出現(xiàn)短路時能迅速和準確地切除故障 ? 確定限流措施： 是否串聯(lián)電抗器 ? 確定合理的主接線方式： 分列運行和并列運行 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程的分析 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 一、無限大容量電源 ? 特點 ?內阻為零 ?輸出電壓不隨負載變化 ?當用戶的負荷容量遠小于給它供電的電力系統(tǒng)容量時(1/50)； ?當系統(tǒng)阻抗不大于短路回路總阻抗的 5%－ 10%時。 實際中可以看作無限大容量供電系統(tǒng)的條件： 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 二、短路過程分析 ? 基本過程 正常運行（負荷電流） 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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 二、短路過程分析 基本假設 ?忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認為系統(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 R=X/3時，忽略電阻，誤差僅增大 5%。 ?忽略短路點的過渡電阻 ?按對稱分析 22/39103333RXU U UIXXRXUIIX?? ? ? ???? ??假 設不 忽 略 電 阻 時 三 相 短 路 電 流忽 略 電 阻 時 三 相 短 路 電 流169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 無限大電源容量的暫態(tài)過程 ? 電路對稱，可以只取一相討論 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 短路后電路中的電流應滿足： 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 短路電流波形 ? 黃色曲線為短路電流波形， ? 單調下降曲線為非周期分量。 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 產生最大短路電流的條件 ? 在電源電壓及短路地點不變的情況下，最大短路電流和 Im、 α、 φkl有關。 ? 產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因為 169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 產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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 X 三相短路的有關物理量 (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周期（即第一個周期）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，短路電流周期分量的幅值恒定不變，則 ?? II z169。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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)生后約半個周期出現(xiàn)短路電流最大可能的瞬時值。 ( 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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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周期內短路全電流的有效值。 為了簡化計算，可假定非周期分量在短路后第一個周期內恒定不變，取該中心時刻 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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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。中國礦業(yè)大學信電學院電氣工程研究所 供電技術 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，短路電流周期分量電流為最大幅值時所對應的有效值。此值通常用來作繼電保護的整定近似和校驗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)的最大瞬時值。此值通常用來校驗電氣設備的動穩(wěn)定性。 ? 短路電流沖擊有效值 Ish，是指發(fā)生短路后的第一個周期內，全短路電流的有效值。此值通常用來校驗電氣設備的動穩(wěn)定性。 ? 短路電流穩(wěn)態(tài)值 I∞，它是指短路進入穩(wěn)定狀態(tài)后，短路電流的穩(wěn)態(tài)有效值。 對于無限大容量電源系統(tǒng)的三相短路，I∞=I’’=