【正文】 在絕緣子上為平放 (圖 39a)， 則 按式 (345)計算，即 ；如果母線為豎放 (圖 39b)，則 。因此上式對于每相只有一條矩形截面的導體的線路都是適用的。 二 . 短路電流的電動效應和動穩(wěn)定度 供電系統(tǒng)短路時，短路電流特別是短路沖擊電流將使相鄰導體之間產(chǎn)生很大的電動力，有可能使電器和載流部分遭受嚴重破壞。兩相短路電流主要用于相間短路保護的靈敏度校驗，單相短路電流則主要用于單相短路熱穩(wěn)定度的校驗。 (2) 2 ck UI X?? (234) 其他兩相短路電流 I (2)、 I∞ (2)、 和 Ish(2) 等，都可按前面三相短路的對應公式計算。 圖 38 無限大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路 如果只計電抗，則兩相短路電流為 上式說明，無限大容量系統(tǒng)中，同一地點的兩相短路電流為其三相短路電流的 (或 ) 倍。 三相短路容量的計算公式為 (332) 例 32 試用標幺制法計算例 31所示供電系統(tǒng)中 k 1點和 k 2點的三相短路電流和短路容量。 基準電壓，通常取元件所在處的短路計算電壓，即取 Ud =Uc。421( 0 .4 ) 3 .2 1 0500cocU kVX S M V A ?? ? ? ? ?? ? ??????? ? 322 243 10810 001005100%k V AkVSUUXXNck＝? ?43432143212 // XXXXXXXXXXXK ????????????????????? ???? 3334 kAkVXUIkck 3)2(2)3( 2 ?????? ????kAIII k )3( 2)3()3( ????? ????????????????????????? ? 3221202 )/( kVkVkmkmUUlXXcc 3) 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 4) 三相短路容量 在工程設計說明書中，往往只列短路計算表，如表 32所示。 ccURRU??? ????239。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為 SN1010Ⅱ 型。為換算后元件的電阻、電抗和短路點 的計算電壓。 1a 2a 3a 3 1 2 3ava a a a? a3 2 1. 26ava a a?? a avaa?如果線路的結構數(shù)據(jù)不詳時， 可按表 31取其電抗平均值。 0WLX X l? (321) l 這里要說明：三相線路導線單位長度的電抗，要根據(jù)導線截面和線間幾何均距來查得。然后按式（ 314）或式（ 315）計算短路電流周期分量有效值 。 (2) 變壓器的電抗 XT 可由變壓器的短路電壓 Uk %近似地計算。電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站饋電線出口斷路器（參看圖 34）的斷流容量 來估算，這 就看作是電力系統(tǒng)的極限短路容量 。在略去上述阻抗后，計算所得的短路電流略比實際值有所偏大，但用略有偏大的短路電流來校驗電氣設備，倒可以使其運行的安全性更有保證。 在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，其三相短路電流周期分量有效值按下式計算： ( 3 ) 223 3cck UUI Z RX? ???? ? (314) 式中 和 、 分別為短路電路的總阻抗 [模 ]和總電阻、總電抗值； Uc 為短路點的短路計算電壓（或稱平均額定電壓）。但是請注意：本書計算公式中各物理量單位除個別經(jīng)驗公式或簡化公式外，一律采用國際單位制（ SI制）的基本單位“安”（ A）、“伏”（ V）、“瓦”（ W）、“伏安”（ VA）、“歐姆”（ Ω）等。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量的電源，而且短路電路比較簡單，因此通常只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效的總阻抗。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。同樣地，兩相或單相短路電流，則在相應的電流符號右上角分別標（ 2）或（ 1），而兩相接地短路，則標注（ ）。由圖 33所示短路全電流 的曲線可以看出，短路后經(jīng)半個周期（即 ）， 達到最大值，此時的短路全電流即短路沖擊電流 。 / / 3 1 4L R X R? ? ? ? ??? npi式中 K sh 為短路電流沖擊系數(shù)。由式（ 33）可知，短路電流周期分量為 . si n( )p k m ki I t????(31) 式中 ，為短路電流周期分量幅值，其中 為短路電路總阻抗 [模 ]； 為 短路電路的阻抗角。電路內(nèi)的電阻越大和電感越小，則衰減越快。短路電流非周期分量（ nonperiodic ponent of shortcircuit current ） 是因短路電路存在電感，而按楞次定律電路中感生的用以維持短路初瞬間（ t =0時）電路電流不致突變的一個反向抵消 、且按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減的電流。但是由于電路中存在著電感，根據(jù)楞次定律，電流不能突變，因而引起一個過渡過程，即短路暫態(tài)過程。圖中 、 為線路（ WL）的電阻和電抗， 、 為負荷（ L）的電阻和電抗。其特點是：當用戶供電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗電氣設備用的短路計算中，以三相短路計算為主。其中兩相接地短路，實質是兩相短路。 (5) 不對稱短路包括單相和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強的不平衡交流電磁場，對附近的通信線路、電子設備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)造成極大的危害： (1) 短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災事故。本章內(nèi)容也是工廠供電系統(tǒng)運行分析和設計計算的基礎。造成短路的原因主要有： (1) 電氣設備絕緣損壞 這可能是由于設備長期運行、絕緣自然老化造成的；也可能是設備本身質量低劣、絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿；或者設備質量合格、絕緣合乎要求而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設備絕緣受到外力損傷而造成短路。第三章 短路電流及其計算 第一節(jié) 短路的原因、后果和形式 一 . 短路的原因 二 . 短路的后果 三 . 短路的形式 第二節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生短路時的物理過程和物理量 一 . 無限大電力系統(tǒng)及其三相短路的物理過程 二 . 短路的有關物理量 一 . 概 述 第三節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算 二 . 采用歐姆法進行三相短路計算 三 . 采用標幺制法進行三相短路計算 四 . 兩相短路電流的計算 五 . 單相短路電流的計算 一 . 概 述 第四節(jié) 短路電流的效應和穩(wěn)定度校驗 二 . 短路電流的電動效應和動穩(wěn)定度 三 . 短路電流的熱效應和熱穩(wěn)定度 復習思考題 習 題 一 . 短路的原因 工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對用電負荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。短路就是指不同電位的導電部分包括導電部分對地之間的低阻性短接。 內(nèi)容提要： 本章首先簡介短路的原因、后果及其形式，接著講述無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程及有關物理量，然后重點講述工廠供電系統(tǒng)三相短路及兩相和單相短路的計算，最后講述短路電流的效應及短路校驗條件。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。 (4) 嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。 三 . 短路的形式 在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，如圖 31所示。但一般情況下，特別是遠離電源（發(fā)電機）的工廠供電系統(tǒng)中，三相短路電流最大，因此它造成的危害也最為嚴重。 圖 31 短路的形式 (虛線表示短路電流路徑 ) －三相短路 －兩相短路 －單相短路 －兩相接地短路 (3)k (2)k(1)k ()k第二節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量 一 . 無限大容量電力系統(tǒng)及其三相短路的物理過程 無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。 圖 32a是一個電源為無限大容量的供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路圖。當發(fā)生三相短路時，由于負荷阻抗和部分線路阻抗被短路，所以電路電流根據(jù)歐姆定律要突然增大。其中短路電流周期分量（ periodic ponent of shortcircuit current） 是由于短路后電路阻抗突然減小很多倍，因而按歐姆定律應突然增大很多倍的電流。 pinpi(0)pi piI?npinpi由于短路電路還存在電阻，因此短路電流非周期分量要逐漸衰減。 短路電流非周期分量的初始絕對值為 二 . 短路有關的物理量 1. 短路電流周期分量 假設在電壓 u =0時發(fā)生三相短路，如圖 33所示。 I pi( 0 ) 0 . . 2n p k m k mi i I I I? ? ? ? (33) ?? ttnpnp eIeii ?? ???? 2)0( (34) 式中 ，稱為短路電流非周期分量衰減時間常數(shù)，或稱為短路電路時間常數(shù)，它就是使 由最大值按指數(shù)函數(shù)衰減到最大值的 1/e =。 短路全電流 的最大有效值是短路后第一個周期的短路電流有效值，用 Ish 表示， 也 可稱為短路沖擊電流有效值，用下式計算 ： ki0 . 0 12 2 2 2( 0 . 0 1 ) ( 0 . 0 1 ) ( 2 )s h p n pI I i I I e ??? ? ? ?21 2( 1 )sh shI K I? ? ? (39) 或 4. 短路沖擊電流 短路沖擊電流（ shortcircuit shock current）為短路全電流中的最大瞬時值。 為了表明短路的類別，凡是三相短路電流，可在相應的電流符號右上角加標（ 3），例如三相短路穩(wěn)態(tài)電流寫作 。在計算電路圖上，應將短路計算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。然后將等效電路化簡。 短路計算中有關物理量在工程設計中一般采用下列單位：電流單位為“千安”（ kA），電壓單位為“千伏”（ kV），短路容量和斷流容量單位為“兆伏安”（ MVA），設備容量單位為“千瓦”（ kW）或“千伏安”（ kVA），阻抗單位為“歐姆”（ Ω）等。 二 . 采用歐姆法進行三相短路計算 歐姆法又稱有名單位制法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名。至于供電系統(tǒng)中的母線、線圈型電流互感器一次繞組、低壓斷路器過電流脫扣線圈等的阻抗及開關觸頭的接觸電阻，相對來說很小，在一般短路計算中可略去不計。 如果不計電阻，則三相短路電流周期分量有效值為 RX???(3) 3 ck UI X?? (315) (3) (3)3k c kS U I? (316) 1. 電力系統(tǒng)的阻抗計算 電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，一般不予考慮。 2cTkNURP