【正文】 314 設習題 313所述 380 V母線的短路保護動作時間為 s，低壓斷路器的斷路時間為 s。 第 3章 短路電流的計算 312 某 10 kV鋁芯聚氯乙烯電纜通過的三相穩(wěn)態(tài)短路電流為 kA，通過短路電流的時間為 2 s，試按短路的熱穩(wěn)定條件確定該電纜所要求的最小截面。 第 3章 短路電流的計算 思考題與習題 31 短路的原因有哪些？短路的類型有哪些？哪種短路對系統(tǒng)危害最大？哪種短路發(fā)生的可能性最大？ 32 什么叫無限大容量電力系統(tǒng)？它有什么特點？在無限大容量供電系統(tǒng)中短路電流將如何變化？ 33 什么是短路沖擊電流？什么是短路次暫態(tài)電流？什么是穩(wěn)態(tài)電流？ 34 試比較用歐姆法與標幺制法計算短路電流的優(yōu)缺點。 第 3章 短路電流的計算 圖 310 短路等效電路圖 (標幺制法 ) 第 3章 短路電流的計算 確定標幺值基準，取 Sd=100 MV 第 3章 短路電流的計算 圖 39 短路計算電路 第 3章 短路電流的計算 2. 確定短路計算點 在短路計算中，短路計算點應選擇在可能產生最大短路電流的地方。 (2) 對于母線、絕緣導線和電纜等導體，熱穩(wěn)定度的校驗條件為 (356) 式中， Amin為導體的最小熱穩(wěn)定截面； C為導體的短路熱穩(wěn)定系數，可在附表 17中查得。 在工程計算中，常采用等效方法來計算其發(fā)熱量 Qk，即取短路電流的穩(wěn)態(tài)值 I∞在假想時間 tima內所產生的熱量等于實際短路電流在短路實際持續(xù)時間 tk內所產生的熱量，則 (351) 式中， tima為短路發(fā)熱假想時間，可用式 (352)來進行計算，即 (352) i m a202kkkd RtItRIQtt ??? ?2ki m a ???????? ?????IItt第 3章 短路電流的計算 在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時，由于 I″=I∞，因此有 tima=tk+ (353) 當 tk1 s時，可認為 tima=tk。由于短路后系統(tǒng)的保護裝置很快動作，切除短路故障，因此短路電流通過導體的時間不長 (一般不會超過 2～ 3s)，其熱量來不及向周圍介質中散發(fā)，可以認為全部熱量都用來使導體 按照導體和電氣設備的允許發(fā)熱條件，每一種導體和電氣設備都有在正常負荷和短路時最高允許溫度的要求。 第 3章 短路電流的計算 解： (1) 計算母線短路時所受的最大電動力。 對于電纜，因其機械強度較高，可不必校驗其動穩(wěn)定度。 (1) 對于一般電器，動穩(wěn)定度的校驗條件為 (346) 或 (347) 式中， imax、 Imax為電器極限通過電流的峰值和有效值，可查閱有關手冊和產品樣本。另外，當系統(tǒng)發(fā)生短路時，通過導體或電氣設備的短路電流要比正常工作電流大很多倍，強大的短路電流所產生的熱量會使導體或電氣設備的溫度急速升高，加速絕緣老化，使絕緣強度降低，過高的溫度甚至會使絕緣損壞，所以要求導體或電氣設備必須有足夠承受高溫的能力，即熱穩(wěn)定性，才能可靠地工作。 || 0)1(k ????ZUI|| PE)1(k ????ZUI|| P E N)1(k ????ZUI第 3章 短路電流的計算 在無限大容量系統(tǒng)中或遠離發(fā)電機處發(fā)生短路時，兩相短路電流和單相短路電流均比三相短路電流小，因此選擇和校驗電器設備應采用三相短路電流，兩相短路電流主要用來校驗相間短路保護的靈敏度，單相短路電流則主要用于單相短路保護的整定及校驗。 如果只計電抗，則兩相短路電流為 (339) ||2 ΣC)2(k ZUI ?ΣC)2(k 2 ZUI ?第 3章 短路電流的計算 將式 (339)與式 (316)進行比較，可得兩相短路電流與三相短路電流的關系為 (340) 式 (340)說明，在無限大容量系統(tǒng)中，同一地點的兩相短路電流為三相短路電流的 。如果短路點距大容量電動機較近，則短路點的電壓為零，由于慣性，電動機的轉速又不能立即降到零，其反電勢有可能大于外加電壓，此時電動機將和發(fā)電機一樣，向短路點饋送電流，如圖 37所示。由式 (335)得 由此可見，采用標幺制法的計算結果與例 31采用歐姆法計算的結果基本相同。由式 (334)得 ③ 其他短路電流 ④ 三相短路容量。查表 31， X0= Ω/km，由式 (331)得 ③ 電力變壓器的電抗標幺值。 取 Sd=100 MVA， Ud=UC，則電力系統(tǒng)電抗標幺值為 (329) 電力變壓器電抗標幺值為 (330) 電力線路電抗標幺值為 (331) 電抗器電抗標幺值為 (332) 由于各元件電抗均采用標幺值 (即相對值 )，與短路計算點的電壓無關，因此無需進行電壓換算，這也是標幺制法的優(yōu)點。 1. 標幺值 任一物理量的標幺值 是它的實際值 A與所選定的基準值Ad的比值，即 (326) d*d AAA ?*dA第 3章 短路電流的計算 用標幺制法進行短路計算時，一般應先選定基準容量 Sd和基準電壓 Ud。由附表 3可查出該變壓器的 Uk%=， 畫出 k2點的等效電路圖，如圖 35(b)所示。 電力系統(tǒng)的電抗： 由式 (318)可得 查表 31得 X0= Ω/km，故式 (322)可得電纜線路的電抗為 X 2=X0L= 4= Ω 畫出 k1點的等效電路圖，如圖 35(a)所示，其短路回路的總阻抗為 XΣ(k1)=X1+X2= Ω Ω 300 2OC2C1 ??? SUX第 3章 短路電流的計算 圖 35 例 31的短路等效電路圖 (歐姆法 ) 第 3章 短路電流的計算 ② 計算 k1點的三相短路電流和短路容量。試 計算該廠變電所 6 kV母線上 k1點短路和變壓器 380 V低壓母線上k2點短路的三相短路電流和短路容量。 (5) 計算短路電流和短路容量，并將計算結果列成表格。 (3) 繪出等效電路圖，并計算電路中各元件的阻抗。 2CU第 3章 短路電流的計算 3. 用歐姆法計算三相短路電流的步驟 (1) 繪制計算電路圖。 第 3章 短路電流的計算 第 3章 短路電流的計算 4) 電抗器的阻抗 由于電抗器的電阻很小，因此只需計算其電抗值，即 (323) 式中， XR%為電抗器的電抗百分值； UN為電抗器的額定電壓； IN為電抗器的額定電流。 RWL可由導線或電纜的單位長度電阻 R0值求得，即 RWL=R0L (321) 式中， R0為導線或電纜的單位長度電阻，可查閱有關手冊、產品樣本或本書附表 16； L為線路長度。 RT可由變壓器的短路損耗 ΔPk來近似計算，即 (319) 式中， UC為短路點的短路計算電壓； SN為變壓器的額定容量； ΔPk為變壓器的短路損耗，其值可查閱有關手冊、產品樣本或本書附表 3。 第 3章 短路電流的計算 1) 電力系統(tǒng)的阻抗 電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，可以不計。 2Σ2ΣCΣC( 3 )k3||3 XRUZUI???第 3章 短路電流的計算 在高壓電路的短路計算中，通常總電抗遠比總電阻大，所以一般只計電抗，不計電阻。不對稱短路可按對稱分量法將不對稱的短路電流分解為對稱的正序、 負序和零序分量，然后按對稱量進行分析和計算，因此三相對稱短路是研究其他不對稱短路的基礎。同時，為了選擇切除短路故障的開關電器、 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等，也必須計算短路電流。A 以下的電力變壓器的二次側及低壓電路中發(fā)生三相短路時，一般可取 Ksh=，則有 ish=″ (312) Ish=″ (313) 222n p ( 0 . 0 1 )2p ( 0 . 0 1 )sh )e2(?????????? IIiIIIKI ???? 2shsh )1－(21第 3章 短路電流的計算 5) 短路穩(wěn)態(tài)電流 短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流，稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，其有效值用 I∞表示。 IIIii ?????? 2|| kmkm0n p ( 0 )??ttIii ?? ???? e2em p ( 0 )np第 3章 短路電流的計算 3) 短路全電流 任一瞬間的短路全電流 ik為短路電流周期分量 ip和非周期分量 inp之和。 ，則短路瞬間 (t=0時 )的短路電流周期分量為 (32) 式中， I″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 ip的有效值，在無限大容量系統(tǒng)中 I″=Ip，其中 Ip為短路電流周期分量的有效值。周期分量屬于強制電流