【正文】 ④ 三相短路容量。 ① 總電抗標(biāo)幺值為 ② 三相短路電流周期分量的有效值。由式 (335)得 由此可見(jiàn)，采用標(biāo)幺制法的計(jì)算結(jié)果與例 31采用歐姆法計(jì)算的結(jié)果基本相同。 通常歐姆法適用于 1000 V及 1000 V以下電網(wǎng)的短路計(jì)算，標(biāo)幺制法則適用于高壓電網(wǎng)的短路計(jì)算。如果短路點(diǎn)距大容量電動(dòng)機(jī)較近，則短路點(diǎn)的電壓為零，由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又不能立即降到零，其反電勢(shì)有可能大于外加電壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送電流，如圖 37所示。 第 3章 短路電流的計(jì)算 圖 37 大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)短路點(diǎn)反饋沖擊電流 第 3章 短路電流的計(jì)算 當(dāng)大容量電動(dòng)機(jī)端口處發(fā)生三相短路時(shí)，電動(dòng)機(jī)所反饋的沖擊電流可按式 (336) (336) 式中， 為電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗的標(biāo)幺值； C為電動(dòng)機(jī)反饋沖擊系數(shù) (感應(yīng)電動(dòng)機(jī)取 ，同步電動(dòng)機(jī)取 ，同步補(bǔ)償機(jī)取 ，綜合性負(fù)荷取 )； KshM為電動(dòng)機(jī)短路電流沖擊系數(shù) (高壓電動(dòng)機(jī)可取 ～ ，低壓電動(dòng)機(jī)可取 1)； INM為電動(dòng)機(jī)的額定電流。 如果只計(jì)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(jì)算 將式 (339)與式 (316)進(jìn)行比較，可得兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系為 (340) 式 (340)說(shuō)明，在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，同一地點(diǎn)的兩相短路電流為三相短路電流的 。 (3 )k(3 )k)2(k 3 III ??)2(sh)2(sh)2( 、 IiI 、??第 3章 短路電流的計(jì)算 2. 單相短路電流的計(jì)算 在大接地電流系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，根據(jù)對(duì)稱分量法可知，單相短路電流為 (341) 式中， Z1Σ、 Z2Σ、 Z0Σ分別為單相短路回路的正序、負(fù)序、零序阻抗。 || 0)1(k ????ZUI|| PE)1(k ????ZUI|| P E N)1(k ????ZUI第 3章 短路電流的計(jì)算 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中或遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)處發(fā)生短路時(shí)，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(yàn)電器設(shè)備應(yīng)采用三相短路電流，兩相短路電流主要用來(lái)校驗(yàn)相間短路保護(hù)的靈敏度，單相短路電流則主要用于單相短路保護(hù)的整定及校驗(yàn)。正常時(shí)因工作電流不大，電動(dòng)力不易被察覺(jué)。另外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體或電氣設(shè)備的短路電流要比正常工作電流大很多倍，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱量會(huì)使導(dǎo)體或電氣設(shè)備的溫度急速升高，加速絕緣老化，使絕緣強(qiáng)度降低，過(guò)高的溫度甚至?xí)菇^緣損壞，所以要求導(dǎo)體或電氣設(shè)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。 校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，通常采用 和 F(3)。 (1) 對(duì)于一般電器，動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為 (346) 或 (347) 式中， imax、 Imax為電器極限通過(guò)電流的峰值和有效值，可查閱有關(guān)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本。如果母線在絕緣子上平放，如圖 38(a)所示，則 ，如果母線豎放，如圖 38(b)所示，則 )3(cal FF ?)3(cF)3()3(c FF ?)3()3(c FF ?第 3章 短路電流的計(jì)算 圖 38 水平放置的母線 (a) 平放； (b) 第 3章 短路電流的計(jì)算 (3) 對(duì)于硬母線，動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件是 σal≥σc (349) 式中， σal為母線材料的最大允許應(yīng)力，單位為 Pa，硬銅母線為140 MPa，硬鋁母線為 70 MPa； σc為母線通過(guò) 時(shí)所受到的最大計(jì)算應(yīng)力。 對(duì)于電纜，因其機(jī)械強(qiáng)度較高，可不必校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度。該母線采用 LMY80 10的硬鋁母線，水平平放，相鄰兩條母線間的軸線距離為 m， 擋距為 m， 擋數(shù)大于 2。 第 3章 短路電流的計(jì)算 解： (1) 計(jì)算母線短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力。 母線在 F(3)作用時(shí)的彎曲力矩為 母線的截面系數(shù)為 母線在三相短路時(shí)所受到的計(jì)算應(yīng)力為 而硬鋁母線的允許應(yīng)力為 σal=70 Paσc，所以該母線滿足動(dòng)穩(wěn)定度的要求。由于短路后系統(tǒng)的保護(hù)裝置很快動(dòng)作，切除短路故障，因此短路電流通過(guò)導(dǎo)體的時(shí)間不長(zhǎng) (一般不會(huì)超過(guò) 2～ 3s)，其熱量來(lái)不及向周圍介質(zhì)中散發(fā)，可以認(rèn)為全部熱量都用來(lái)使導(dǎo)體 按照導(dǎo)體和電氣設(shè)備的允許發(fā)熱條件，每一種導(dǎo)體和電氣設(shè)備都有在正常負(fù)荷和短路時(shí)最高允許溫度的要求。 第 3章 短路電流的計(jì)算 導(dǎo)體和電氣設(shè)備在短路時(shí)達(dá)到的最高發(fā)熱溫度與短路前的溫度、短路電流的大小及通過(guò)短路電流的時(shí)間等許多因素有關(guān)，而且短路電流是變化的，其中還含有非周期分量。 在工程計(jì)算中，常采用等效方法來(lái)計(jì)算其發(fā)熱量 Qk，即取短路電流的穩(wěn)態(tài)值 I∞在假想時(shí)間 tima內(nèi)所產(chǎn)生的熱量等于實(shí)際短路電流在短路實(shí)際持續(xù)時(shí)間 tk內(nèi)所產(chǎn)生的熱量，則 (351) 式中， tima為短路發(fā)熱假想時(shí)間，可用式 (352)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，即 (352) i m a202kkkd RtItRIQtt ??? ?2ki m a ???????? ?????IItt第 3章 短路電流的計(jì)算 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，由于 I″=I∞，因此有 tima=tk+ (353) 當(dāng) tk1 s時(shí)，可認(rèn)為 tima=tk。 第 3章 短路電流的計(jì)算 2. 短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn) (1) 對(duì)于一般電器，熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為 (355) 式中， It為電器的熱穩(wěn)定電流； t為電器的熱穩(wěn)定時(shí)間。 (2) 對(duì)于母線、絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體，熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為 (356) 式中， Amin為導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面； C為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)，可在附表 17中查得。已知短路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 s，低壓斷路器的斷路時(shí)間為 s 解： 由例 31可知，該母線的三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為，查附表 17可得 C=87， 則短路發(fā)熱假想時(shí)間為 tima=tk+=top+toc+=++= s 導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面為 由于母線的實(shí)際截面為 A=80 10=800 mm2325 mm2，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度的要求。 第 3章 短路電流的計(jì)算 圖 39 短路計(jì)算電路 第 3章 短路電流的計(jì)算 2. 確定短路計(jì)算點(diǎn) 在短路計(jì)算中，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇在可能產(chǎn)生最大短路電流的地方。 3. 計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值 選定短路計(jì)算方法，并按短路計(jì)算點(diǎn)繪出短路等效電路圖(本例采用標(biāo)幺制法 )，計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值。 第 3章 短路電流的計(jì)算 圖 310 短路等效電路圖 (標(biāo)幺制法 ) 第 3章 短路電流的計(jì)算 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)，取 Sd=100 MV 總電抗標(biāo)幺值為 三相短路電流周期分量有效值為 其他三相短路電流為 *2*1* 1)Σ ( k ????? XXX2 . 8 15 . 5 0 k A*1)Σ ( kd1)3(k ??? XII)3(k)3()3( ????? ? III. 0 0 k )3(( 3 )sh ?????? Ii )3(( 3 )sh ?????? II第 3章 短路電流的計(jì)算 2 . 8 1A1 0 0 M V*1)Σ ( kd)3(k ?????XSS 三相短路容量為 兩相短路電流為 . 7 0 k ( 2 )( 2 ))2(( 2 )k ?????? ?? IIII 6 ( 3 )sh( 3 )sh ?? ii ( 3 )sh( 2 )sh ?? II第 3章 短路電流的計(jì)算 (2) 計(jì)算 k2點(diǎn)的短路回路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。 第 3章 短路電流的計(jì)算 思考題與習(xí)題 31 短路的原因有哪些？短路的類型有哪些？哪種短路對(duì)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(wú)限大容量電力系統(tǒng)？它有什么特點(diǎn)？在無(wú)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(biāo)幺制法計(jì)算短路電流的優(yōu)缺點(diǎn)。A。 第 3章 短路電流的計(jì)算 312 某 10 kV鋁芯聚氯乙烯電纜通過(guò)的三相穩(wěn)態(tài)短路電流為 kA，通過(guò)短路電流的時(shí)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。該母線采用截面為 100mm 10 mm的硬鋁母線，水平平放，擋距為 m，擋數(shù)大于 2，相鄰兩條母線的軸線距離為 m，電力系統(tǒng)提供的三相短路沖擊電流為 。 314 設(shè)習(xí)題 313所述 380 V母線的短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 s，低壓斷路器的斷路時(shí)間為 s。 kA41( 3 )sh ?i