【正文】 的正常運行遭到破壞。 由此可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證它在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。由于三相短路對稱，因此這一三相短路電路可用圖 32b所示的等效單相電路來分析研究。 由于短路電路的 ，因此 。 接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，如后面圖 45所示，并計算電路中各主要元件的阻抗。 在高壓電路的短路計算中，通?？傠娍惯h比總電阻大，所以一般只計電抗，不計電阻。設(shè)三相線路線間距離分別為 、 、 （參看圖 34a），則線間幾何均距 。39。因此無限大容量系統(tǒng)中的兩相短路電流，可在求出三相短路電流后利用式（ 335）直接求得。 如果三相線路中發(fā)生兩相短路，則兩相短路沖擊電流 通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的電動力最大，其值（單位為 N）為 a l 0?70 4 10?????(2)shi272)2()2( /102 ANaliF sh ???? (344) 27210 /102 ANaliiF ??? ?? 由于三相短路沖擊電流 與兩相短路沖擊電流 有下列關(guān)系： ，因此三相短路與兩相短路產(chǎn)生的最大電動力之比為 (3)shi (2)shi (3) (2)/ 2 / 3sh shii?272)3()3( /103 ANaliF sh ???? (345) 如果三相線路中發(fā)生三相短路，則三相短路沖擊電流 在中間相產(chǎn)生的電動力最大，其值（單位為 N）為 (3)shi( 3 ) ( 2 )/ 2 / 3 5FF ?? (346) 由此可見，在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時中間相導(dǎo)體所受的電動力比兩相短路時導(dǎo)體所受的電動力大，因此校驗電器和載流部分的短路動穩(wěn)定度，一般應(yīng)采用三相短路沖擊電流 或短路后第一個周期的三相短路全電流有效值 。這種電能損耗轉(zhuǎn)化為熱能，一方面使導(dǎo)體溫度升高，另一方面向周圍介質(zhì)散熱。 1kt ? ima ktt?optoctktk op oct t t?? (355) 對一般高壓斷路器（如油斷路器），可取 s；對高速斷路器（如真空斷路器、 SF6斷路器），可取 s 。 max 為導(dǎo)體短路時的最高允許溫度，如附錄表 7所列。 33 設(shè)習(xí)題 31所述工廠變電所 380V側(cè)母線采用 80 10mm2 的 LMY鋁母線，水平平放，兩相鄰母線軸線間距為200mm，檔距為 ，檔數(shù)大于 2。s /mm4 10LK ??0. 05 0. 05 0. 6 0. 1 0. 05 0. 75im a k op oct t s t t s s s s s? ? ? ? ? ? ? ? ?而 A（見表 32） 又 3)3( ???? kAI2100 10A mm?? （見例 33） 因此由式（ 357）得 234 2 423 3 . 7 1 00 . 5 1 0 ( / ) 0 . 7 51 0 0 1 0k AK A s m m smm???? ? ? ? ??????4 2 40. 59 10 /A s mm? ? ?℃ 100k? ? 31 什么叫短路？短路故障產(chǎn)生的原因有哪些？短路對電力系統(tǒng)有哪些危害？ 32 短路有哪些形式？哪種短路形式的可能性（機率）最大？哪種短路形式的危害最為嚴重？ 33 什么叫無限大容量的電力系統(tǒng)？它有什么特點？在無限大容量系統(tǒng)中短路時，短路電流將如何變化？能否突然增大？ 34 短路電流周期分量和非周期分量各是如何產(chǎn)生的？各符合什么定律？ 35 什么是短路沖擊電流 ？什么是短路次暫態(tài)電流 ？什么是短路后第一個周期短路全電流有效值 ？什么是短路穩(wěn)態(tài)電流 ？ 36 短路計算的歐姆法和標(biāo)幺制法各有哪些特點？ 37 什么叫短路計算電壓？它與線路額定電壓有什么關(guān)系？ 38 在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流和單相短路電流各與三相短路電流有什么關(guān)系？ 39 什么叫短路電流的電動效應(yīng)？它應(yīng)該采用哪一個短路電流來計算？ 310 在短路點附近有大容量交流電動機運行時，電動機對短路計算有什么影響？ 311 對一般開關(guān)電器，其短路動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗的條件各是什么？ 對母線，其短路動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗的條件又各是什么？ 第三章復(fù)習(xí)思考題 shi I shII?第三章 習(xí) 題 31 有一地區(qū)變電站通過一條長 4km的 10kV電纜線路供電給某廠裝有兩臺并列運行的 S9800型（ Yyn0聯(lián)結(jié)）電力變壓器的變電所。 ： (4) 用下式計算 Kk ： 式中 A 為導(dǎo)體截面積 (mm2 ) ， I∞為三相短路穩(wěn)態(tài)電流 (A)； timα為短路發(fā)熱假想時間 (s)； KL和 Kk分別為正常負荷時和短路時導(dǎo)體的加熱系數(shù) (A2但是 和 都是幅值變動的電流，要計算其 是相當(dāng)困難的，因此一般是采用一個恒定的短路穩(wěn)態(tài)電流 來等效計算實際短路電流所產(chǎn)生的熱量。 該母線采用 LMY100 10的硬鋁母線，水平平放，檔距為 900mm，檔數(shù)大于 2，相鄰兩相母線的軸線距離為 160mm。為此，要使電路元件能承受短路時最大電動力的作用，電路元件必須具有足夠的電動穩(wěn)定度。 解 ： (1) 確定基準值 取 而 (2) 計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1) 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 由附錄表 8查得 ，因此 2) 架空線路的電抗標(biāo)幺值 由表 31查得 ，因此 3) 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 由附錄表 5查得 ，因此 (3)kI ( 3 ) 3 ( 3 ) ( 3 )sh shI I i I?（ ）、 、 和500ocS MVA?1 100 0 .2500docS M V AX S M V A? ? ? ?0 /X km??? ?20 22 1 1000 . 3 5 ( / ) 5 1 . 5 91 0 . 5dcS M V AX X l k m k mU kV? ? ? ? ? ? ?5%?kU 00100 10100510 00100 1005 343 ?? ??????? ?? k V Ak V Ak V AMV AXX**)3()3(33????? XSX UIUIS dcdckkkVUkVUM V AS ccd ,1 0 0 21 ???kAkVMV AUSIcdd 11????kAkVMV AUSIcdd 22???? 繪短路等效電路圖如圖 37所示，圖上標(biāo)出各元件的序號和標(biāo)幺值，并標(biāo)明短路計算點。試求工廠變電所高壓 10kV母線上 k1點短路和低壓 380V母線上 k2點短路的三相短路電流和短路容量。其他短路電流的計算公式見本章第二節(jié)。由于線路首端短路時其短路最為嚴重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計算電壓取為比線路額定電壓 高 5%，按我國電壓標(biāo)準， Uc 有 、 、 、 、 、 3 6 11 230…kV 等。在不致引起混淆時，三相短路電流各量可不標(biāo)注（ 3）。 短路電流非周期分量是按指數(shù)函數(shù)衰減的，其表達式為 2. 短路電流非周期分量 由于短路電路存在電感，因此在突然短路時，電路的電感要感生一個電動勢，以維持短路初瞬間（ t =0時）電路內(nèi)的電流和磁鏈不致突變。如果電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路電路總阻抗的 5%～ 10%，或者電力系統(tǒng)容量超過用戶供電系統(tǒng)容量的 50倍時，可將電力系統(tǒng)視為無限大容量系統(tǒng)。 (2) 短路時電路的電壓驟然下降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路（ short circuit）。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也必須計算短路電流。 供電系統(tǒng)正常運行時，電路中的電流取決于電源電壓和電路中所有元件包括負荷在內(nèi)的所有阻抗。故短路初瞬間（ t =0時）的短路電流周期分量為 . /3kmI U Z?? 22Z R X? ? ??? arcta n( / )k XR? ???????RX 90k??( 0 ) . 2p k mi I I? ? ? ? (32) 式中 為短路次暫態(tài)電流有效值，即短路后第一個周期的短路電流周期分量 的有效值。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明各元件的序號和阻抗值，一般是分子標(biāo)序號，分母標(biāo)阻抗值（阻抗用復(fù)數(shù)形式 R +jX表示）。在計算低壓側(cè)短路時，也只有當(dāng) /3時才需計入電阻。當(dāng)三相線路為等距水平排列，相鄰線距為 （參看圖 34b），則 。ccUXXU??? ????S9－ 1000 (DYn11) S9－ 1000 (DYn11) 2 211 (1 0 . 5 ) 0 . 2 2500cocU kVX S M V A? ? ? ? 2) 架空線路的電抗：由表 31查得 X0 = /km ,因此 3)繪 k 1點短路的等效電路如圖 36a所示。 附帶說明，式 (335)只適用于遠離發(fā)電機的無限大容量系統(tǒng)的兩相短路。 (3)shi (3)shI(二 ) 短路動穩(wěn)定度的校驗條件 1. 一般電器的動穩(wěn)定度校驗條件 按下列公式校驗： 式中 和 分別 為電器的動穩(wěn)定電流峰值和有效值，可查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量與向周圍介質(zhì)散發(fā)的熱量相等時，導(dǎo)體就維持在一定的溫度值。 因此，實際短路電流通過導(dǎo)體在短路時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 ?~?oct22()0 ktk k t i m aQ I R d t I R t???? (356) 根據(jù)這一熱量 可計算出導(dǎo)體在短路后所達到的最高溫度 。 2. 母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度校驗條件 (359) 式中 I∞ (3)為三相短路穩(wěn)態(tài)電流（ A）； C 為導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)（ A / mm2），可由附錄表 7查得。該母線上接有一臺 500kW的同步電動機， 時， 。 解： 用 θ L=55℃ 查圖 313的鋁導(dǎo)體曲線，對應(yīng)的 A2如果實際負荷時的溫度不詳，可采用附錄表 7所列的額定負荷時的最高允許溫度作為 θL 。 要確定導(dǎo)體短路后實際達到的最高溫度 ，按理應(yīng)先求出短路期間實際的短路全電流 或 在導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量 。 MX?ME?(352) 綜合性負荷 同步電動機 同步補償機 感應(yīng)電動機 C 電動機類型 C 電動機類型 ME? ME?MX? MX?表 33 電動機的 、 和 C值 ME? MX?MshK?MNI?MNMshMNMshMMMsh ICKIKXEi ????? ?????? )/(2 ** 因此母線在三相短路時所受的最大電動力為 例 33 設(shè)例 31所示工廠變電所 380V側(cè)母線上接有 380V感應(yīng)電動機 250kW，平均 ，效率 。 二 . 短路電流的電動效應(yīng)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(dǎo)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。 三相短路容量的計算公式為