短路电流及其计算精选PPT.ppt

电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算关于短路电流及其计算第1页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算第2页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算第3页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算第第3 3章短路电流及其计算章短路电流及其计算第4页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.1 3.1 短路的原因、后果及其形式短路的原因、后果及其形式 短路短路(short circuit)：不同电位的导电部分、导电部分对地不同电位的导电部分、导电部分对地之间的低阻性短接；系统中最常见故障之间的低阻性短接；系统中最常见故障,危害最大。危害最大。一、短路的原因一、短路的原因1 1、设备载流部分的、设备载流部分的绝缘损坏绝缘损坏；2 2、工作人员的、工作人员的误操作误操作，或者，或者误将低压设备接入较高电压的误将低压设备接入较高电压的电路中电路中；3 3、鸟兽跨越鸟兽跨越在裸露的相线间或相线与接地物体间，或在裸露的相线间或相线与接地物体间，或咬坏咬坏设备和导线电缆的设备和导线电缆的绝缘绝缘。第5页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算二、短路的后果：二、短路的后果：比正常负荷电流大得多的短路电流比正常负荷电流大得多的短路电流 （short-circuit current）。短路电流对供电系统的危害：短路电流对供电系统的危害：（1 1）产生产生很大的很大的电动力电动力电动力电动力和很和很高温度高温度高温度高温度，使故障元件和短路回路中其他元件受，使故障元件和短路回路中其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾；到损害和破坏，甚至引发火灾；（2 2）电路的）电路的电压骤降电压骤降电压骤降电压骤降，严重影响电气设备的正常运行；，严重影响电气设备的正常运行；（3 3）保护装置动作，将故障电路切除造成）保护装置动作，将故障电路切除造成停电停电，而且短路点越靠近电源，停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成范围越大，造成损失损失也越大；也越大；（4 4）短路严重时，）短路严重时，影响影响系统运行的系统运行的稳定性稳定性，使并列运行的，使并列运行的发电发电机组失去同步机组失去同步，造成系统解列造成系统解列；（5 5）不对称短路不对称短路的短路电流将产生较强不平衡交变电磁场，的短路电流将产生较强不平衡交变电磁场，电磁干扰电磁干扰。3.1 3.1 短路的原因、后果及其形式短路的原因、后果及其形式第6页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算三、短路的形式三、短路的形式三相短路（三相短路（K K（3 3）两相两相(相间相间)短路短路（K K（2 2）第7页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算单相短路（单相短路（K K（1 1）第8页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算两相接地短路两相接地短路(K K（1.11.1）)-小接地电流系统中，小接地电流系统中，其实质即为两相短路。其实质即为两相短路。第9页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算三相短路属对称性短路，其它均为不对称性短路；三相短路属对称性短路，其它均为不对称性短路；虽然系统中，虽然系统中，单相短路发生的可能性最大（单相短路发生的可能性最大（65%），但，但三相短路的三相短路的短路电流最大，危害最严重；短路电流最大，危害最严重；在选择和校验电气设备时在选择和校验电气设备时，为保证系统在短路最严重状态下也能可靠，为保证系统在短路最严重状态下也能可靠工作，通常工作，通常以三相短路计算为主以三相短路计算为主；不对称短路可按对称分量法，将不对称短路电流分解为：对称的正序、负序和零序分量，再按对称的三相量分析和计算；所以，所以，对称三相短路分析计算是所有短路计算的基础对称三相短路分析计算是所有短路计算的基础。3.1 3.1 短路的原因、后果及其形式短路的原因、后果及其形式第10页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.2 3.2 无限大容量电力系统发生三相短路时的无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量物理过程和物理量一、无限大容量电力系统及其短路的物理过程一、无限大容量电力系统及其短路的物理过程 无限大容量电力系统：无限大容量电力系统：指供电容量相对于用户供电系统容量大指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。得多的电力系统。其特点：当用户的负荷变动甚至发生短路时，其特点：当用户的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变，电母线上的电压能基本维持不变，即可视为即可视为恒压源恒压源。一般工厂供电系统一般工厂供电系统：相对大系统，其容量小得多，阻抗大得多，相对大系统，其容量小得多，阻抗大得多，当其内部短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎不变当其内部短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎不变-可将电力系统视为可将电力系统视为无穷大电源无穷大电源。（频率、电压恒定）（频率、电压恒定）第11页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算RWL、XWL为线路的电阻和电抗；为线路的电阻和电抗；RL、XL为负荷的电阻和电抗。为负荷的电阻和电抗。3.2 3.2 无限大容量电力系统发生三相短路时的无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量物理过程和物理量正常时，正常时，电流取决于电源电电流取决于电源电压、电路中各元件的所有压、电路中各元件的所有阻抗；阻抗；三相短路时，三相短路时，由于部分阻抗被由于部分阻抗被短接，短接，电流将突然增大电流将突然增大（欧姆定律）；（欧姆定律）；由于电感的存在，电流由于电感的存在，电流不能突不能突变（楞次定律）变（楞次定律），故而存在，故而存在一个过渡一个过渡-短路暂态过程短路暂态过程。暂态结束后，电流达到一个暂态结束后，电流达到一个新的稳态。新的稳态。第12页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算短路有关的物理量短路有关的物理量（1）短路电流周期分量）短路电流周期分量ip（2）短路电流非周期分量）短路电流非周期分量inp（3）短路全电流）短路全电流ik（4）短路冲击电流）短路冲击电流ish（5）短路稳态电流）短路稳态电流I（6）短路次暂态电流）短路次暂态电流I”第13页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算短路电流周期分量短路电流周期分量ip：因电路阻抗突然减小，按因电路阻抗突然减小，按欧姆定律欧姆定律应突然增大很多倍的电应突然增大很多倍的电流。流。短路电流非周期分量短路电流非周期分量inp：因电路存在电感，按因电路存在电感，按楞次定律楞次定律感生的、用以维持短路初瞬间（感生的、用以维持短路初瞬间（t=0时）电流不致突变、一个反向抵消时）电流不致突变、一个反向抵消ip(0)且按指数函数规律衰减的且按指数函数规律衰减的电流。电流。短路全电流短路全电流ik：ip与与inp的叠加。的叠加。短路电流物理量基本概念短路电流物理量基本概念第14页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算短路冲击电流短路冲击电流ish：短路全电流中的短路全电流中的最大瞬时值最大瞬时值。（冲击电流有效值（冲击电流有效值Ish）短路稳态电流短路稳态电流I：inp衰减完毕后的短路全电流。衰减完毕后的短路全电流。短路次暂态电流短路次暂态电流（short-circuit subtransient current）有效值有效值I”：短路后短路后第一个周期的第一个周期的ip有效值有效值。短路电流物理量基本概念短路电流物理量基本概念第15页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算短路电流重要物理量间的关系短路电流重要物理量间的关系1 1、无限大容量系统中，因系统馈电母线电压维持不变，故、无限大容量系统中，因系统馈电母线电压维持不变，故短路电流周期分量有效值（习惯用短路电流周期分量有效值（习惯用Ik表示表示）在短路全过程中）在短路全过程中维持不变，即：维持不变，即：3 3、高压电路发生三相短路时，一般取、高压电路发生三相短路时，一般取Ksh=1.8,=1.8,则：则：4 4、1000KV1000KVA A及以下变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，及以下变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，一般取一般取Ksh=1.3,1.3,则：则：2 2、由于短路初瞬间，电路内电流和磁链保持不变，有：、由于短路初瞬间，电路内电流和磁链保持不变，有：ip(0)+inp(0)=0 inp(0)=I”第16页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.3 3.3 无限大容量电力系统中短路电流的计算无限大容量电力系统中短路电流的计算计算步骤：计算步骤：1 1、画出、画出计算电路图计算电路图；2 2、标出、标出各元件参数各元件参数，将各元件依次编号，将各元件依次编号，确定确定短路计算点短路计算点（-有最大可能短路电流流过待校验设备元件有最大可能短路电流流过待校验设备元件）；3 3、绘出短路计算用等效电路图，绘出短路计算用等效电路图，计算计算各主要元件的阻抗各主要元件的阻抗，标明各元标明各元件序号和阻抗值（分子标序号，分母标阻抗值）；件序号和阻抗值（分子标序号，分母标阻抗值）；4 4、采用、采用阻抗串并联阻抗串并联方法，将方法，将等效电路化简，求出等效电路化简，求出等效的总阻抗等效的总阻抗；5 5、计算短路电流和短路容量计算短路电流和短路容量。（常用计算方法：。（常用计算方法：欧姆法欧姆法/有名制法有名制法 和和 标幺制法标幺制法。）。）第17页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.3.1 3.3.1 采用采用欧姆法欧姆法进行三相短路计算进行三相短路计算 无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值：期分量有效值：即即电网平均额定电压电网平均额定电压Uav，也是唯一确定的、，也是唯一确定的、与电网与电网额定电压一一对应额定电压一一对应的值：的值：0.4、3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525kv，近似近似1.05UN=线路首端电压。线路首端电压。第18页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.3.1 3.3.1 采用采用欧姆法欧姆法进行三相短路计算进行三相短路计算高压电路的短路计算中，由于高压电路的短路计算中，由于R R远小于远小于 X X，可以，可以不不计电阻计电阻，此时，此时，三相短路容量三相短路容量：三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值：第19页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算供电系统中各主要元件的阻抗计算供电系统中各主要元件的阻抗计算电力系统、变压器、电力线路阻抗的计算电力系统、变压器、电力线路阻抗的计算1 1、电力系统阻抗的计算、电力系统阻抗的计算即电源阻抗，可由电力系统变电所即电源阻抗，可由电力系统变电所馈电线出口断路器的断流馈电线出口断路器的断流容量容量S Sococ来来估算估算；（；（S Sococ看作是电力系统的极限短路容量看作是电力系统的极限短路容量S Sk k）第20页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算电力系统的电抗电力系统的电抗（由于系统的电阻远小于电抗，可忽略由于系统的电阻远小于电抗，可忽略）：）：参见附录表参见附录表8部分高压断路部分高压断路器的主要技术参数器的主要技术参数第21页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算2 2、变压器的阻抗计算、变压器的阻抗计算(1)(1)变压器的电阻变压器的电阻R RT T：可由变压器的：可由变压器的短路损耗短路损耗P Pk k 近似计算；近似计算；（2 2）变压器的电抗）变压器的电抗X XT T：可由变压器的：可由变压器的短路电压短路电压U Uk k%近似计算；近似计算；附录表附录表5第22页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3 3、线路的阻抗计算、线路的阻抗计算（1）线路的电阻）线路的电阻RWL：可由：可由导线的导线的单位长度电阻单位长度电阻R0值值求求得，得，（2）线路的电抗）线路的电抗XWL：可由：可由导线电缆的导线电缆的单位长度单位长度电抗电抗X0值值求得，求得，附录表附录表6 6或或P58P58表表3-13-1第23页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算当线路的结构当线路的结构数据不详时数据不详时，可取，可取电抗平均值电抗平均值，如表如表线路结构线路结构线路电压线路电压35KV35KV及以上及以上6 610kv10kv220/380v220/380v架空线路架空线路电缆线路电缆线路0.40.40.120.120.350.350.080.080.320.320.0660.066（/km/km）第24页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算Note1:Note1:若电网内若电网内含有变压器含有变压器，计算短路电路的阻抗时，电路内，计算短路电路的阻抗时，电路内各元各元件的阻抗件的阻抗都应都应统一换算到短路点的短路计算电压去统一换算到短路点的短路计算电压去，换算原则是，换算原则是元件元件的功率损耗不变的功率损耗不变。注意！注意！第25页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算Note3Note3：按上述求出短路电路中各元件的阻抗后，可化简短按上述求出短路电路中各元件的阻抗后，可化简短路电路，求出其总阻抗；路电路，求出其总阻抗；再按公式计算出三相短路电流周期分量有效值再按公式计算出三相短路电流周期分量有效值I Ik k(3)(3).Note2Note2：对于电力系统和变压器的阻抗：对于电力系统和变压器的阻抗-由于计算公式中由于计算公式中含有含有U Uc c2 2，在计算阻抗时，在计算阻抗时，将将U Uc c直接取为短路点的短路计直接取为短路点的短路计算电压算电压，即相当阻抗已换算，即相当阻抗已换算到短路点一侧。到短路点一侧。故，故，实际实际仅线路有时需要换算仅线路有时需要换算。第26页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算例例3-13-1：某工厂供电系统如图所示。某工厂供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为：已知电力系统出口断路器为：SN10-10SN10-10（IIII）型）型,试求工厂变电所高压试求工厂变电所高压10kV10kV母线上母线上k-1k-1点短路和低压点短路和低压380V380V母线上母线上k-2k-2点点短路的三相短路电流和短路容量。短路的三相短路电流和短路容量。第27页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算计算步骤：计算步骤：计算短路电路中各元件的电抗及总电抗；计算短路电路中各元件的电抗及总电抗；（1 1）电力系统（）电力系统（2 2）架空线路（）架空线路（3 3）变压器）变压器绘出短路的等效电路图；绘出短路的等效电路图；按公式计算短路电流；按公式计算短路电流；按公式计算短路容量。按公式计算短路容量。第28页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算附录附录8 8查得查得断流容量值断流容量值表表3-13-1查得单查得单位长度电抗位长度电抗附录附录5 5查得阻查得阻抗电压百分值抗电压百分值NoteNote：计算：计算k-2k-2点短路时，该点短路时，该架空线路的电抗需要作何处理架空线路的电抗需要作何处理？Uc1=10.5kv Uc2=0.4kv第29页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算Uc1=10.5kv Uc2=0.4kv第30页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算第32页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.3.2 3.3.2 采用采用标幺制法标幺制法进行三相短路计算进行三相短路计算标幺值标幺值A Ad d*:某物理量的实际值某物理量的实际值A A与所选定的基准值与所选定的基准值A Ad d的比值，的比值，即即A Ad d*A/AA/Ad d标幺制法短路计算，首先选定标幺制法短路计算，首先选定基准容量基准容量S Sd d和和基准电压基准电压U Ud d。基准容量基准容量S Sd d，通常取，通常取100MV100MVA A；基准电压基准电压U Ud d，常取元件所在处短路计算电压，即，常取元件所在处短路计算电压，即U Ud d=U=Uc c=U=Uavav。基准电流基准电流I Id d，计算式：，计算式：基准电抗基准电抗X Xd d，计算式：，计算式：第33页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算供电系统中主要元件的电抗标幺值计算供电系统中主要元件的电抗标幺值计算（实际常取：（实际常取：S Sd d=100MV=100MVA A，U Ud d=U=Uc c）(1)(1)电力系统的电抗标幺值：电力系统的电抗标幺值：(2)(2)变压器的电抗标幺值：变压器的电抗标幺值：(3)(3)线路的电抗标幺值：线路的电抗标幺值：第34页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值计算：无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值计算：三相短路电流周期分量有效值：三相短路电流周期分量有效值：三相短路容量的计算公式：三相短路容量的计算公式：3.3.2 3.3.2 采用采用标幺制法标幺制法进行三相短路计算进行三相短路计算第35页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.3.2 3.3.2 采用采用标幺制法标幺制法进行三相短路计算进行三相短路计算 Note1:Note1:采用标幺制法，由于各元件均采用采用标幺制法，由于各元件均采用相对值相对值，电抗标幺值与短路计算点的电压电抗标幺值与短路计算点的电压无关无关，无需将阻抗参数进行电压换算无需将阻抗参数进行电压换算。Note2:Note2:短短路路电电路路中中各各主主要要元元件件的的电电抗抗标标幺幺值值求求出出后后，利利用用等等效效电电路路图图化化简简，即即可可求求出总电抗标幺值出总电抗标幺值X X 。第36页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算例例3-2 3-2 某工厂供电系统如图示：某工厂供电系统如图示：已知电力系统出口断路器为已知电力系统出口断路器为SN10SN101010II型，型，试用标幺制法求工厂变电所高压试用标幺制法求工厂变电所高压10KV10KV母线上母线上K K1 1点短路和低压点短路和低压380V380V母线上母线上K K2 2点短路的三相短路电流和短路容量。点短路的三相短路电流和短路容量。第37页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算第38页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算第39页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算第40页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.08KA（有名（有名制算法）制算法）第41页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算33.7KA（有名制算（有名制算法）法）结论：采用标幺制法和欧姆法计算的结果基本相同。结论：采用标幺制法和欧姆法计算的结果基本相同。第42页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算（选取基准值，求出基准电流（选取基准值，求出基准电流Id）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗（标幺值）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗（标幺值）（1 1）电力系统；（）电力系统；（2 2）架空线路；（）架空线路；（3 3）电力变压器；）电力变压器；绘出短路等效电路图绘出短路等效电路图按公式计算短路电流：按公式计算短路电流：按公式计算短路容量按公式计算短路容量小结：小结：欧姆法和标幺制法欧姆法和标幺制法类似的计算步骤类似的计算步骤第43页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算对称分量法对称分量法正序等效定则正序等效定则3.3.3 3.3.3 两相短路和单相短路电流的计算两相短路和单相短路电流的计算知识点回顾：知识点回顾：在简单不对称短路时，短路电流的正序分量，与在短在简单不对称短路时，短路电流的正序分量，与在短路点每一相中加入附加阻抗路点每一相中加入附加阻抗X X而发生三相短路的短路而发生三相短路的短路电流相等电流相等（附加阻抗由短路类型确定附加阻抗由短路类型确定）；）；短路电流的绝对值与其正序分量的绝对值成正比短路电流的绝对值与其正序分量的绝对值成正比（比值比值由短路类型确定由短路类型确定）。）。第44页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算短路类型f(n)三相短路f(3)01两相短路接地f(1,1)两相短路f(2)单相短路f(1)3对称分量法对称分量法正序等效定则正序等效定则3.3.3 3.3.3 两相短路和单相短路电流的计算两相短路和单相短路电流的计算知识点回顾：知识点回顾：第45页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算若只计电抗，若只计电抗，两相短路电流与两相短路电流与三相短路电流的关系：三相短路电流的关系：3.3.3 3.3.3 两相短路和单相短路电流的计算两相短路和单相短路电流的计算1、两相短路电、两相短路电流的计算：流的计算：第46页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算2、单相短路电流的计算：、单相短路电流的计算：大接地电流系统中发生大接地电流系统中发生单相短路单相短路时，根据对称分量法可求得其单相短路电流：时，根据对称分量法可求得其单相短路电流：远离发电机的用户变电所低压侧发生单相短路时，Z1Z2,单相短路电流：三相短路时，三相短路电流为：第47页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算结论：结论：在远离发电机的无限大容量系统中短路时，在远离发电机的无限大容量系统中短路时，两相短路电流和单相短路两相短路电流和单相短路电流均较三相短路电流小电流均较三相短路电流小；故，故，应采用三相短路电流进行电气设备的选择校验应采用三相短路电流进行电气设备的选择校验。两相短路电流两相短路电流则用于相间短路保护的灵敏度校验；则用于相间短路保护的灵敏度校验；单相短路电流单相短路电流则用于单相短路保护的整定及单相短路热稳定度的校则用于单相短路保护的整定及单相短路热稳定度的校验。验。远离发电机短路时有，Z1Z0,故有：第48页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.4 3.4 短路电流的效应和稳定度校验短路电流的效应和稳定度校验相当大的短路电流通过电器和导体，产生相当大的短路电流通过电器和导体，产生 两种短两种短路效应路效应：一、电动效应：一、电动效应：很大的电动力。很大的电动力。二、热效应：二、热效应：很高的温度。很高的温度。第49页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.4.1 3.4.1 短路电流的电动效应和动稳定度短路电流的电动效应和动稳定度 短路电流（尤其是短路电流（尤其是短路冲击电流短路冲击电流），使相邻导体间产生很大），使相邻导体间产生很大的电动力的电动力-必须对电路元件的必须对电路元件的电电动稳定度动稳定度进行校验。进行校验。（一）短路时的（一）短路时的最大电动力最大电动力 在空中的两平行导体分别通电流在空中的两平行导体分别通电流i i1 1、i i2 2时，两导体间时，两导体间电磁作用电磁作用力力（即（即电动力电动力，单位为，单位为N N）为：）为：对于架空线，即相对于架空线，即相邻两杆塔中心桩之邻两杆塔中心桩之间的水平距离。间的水平距离。第50页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算 三相线路中发生三相线路中发生两相短路两相短路，则，则两相短路冲击电流两相短路冲击电流i ishsh(2)(2)通过导体时产生的电动力最大：通过导体时产生的电动力最大：三相线路中发生三相线路中发生三相短路三相短路，则，则三相短路冲击电流三相短路冲击电流i ishsh(3)(3)在在中间相中间相产生的电动力最大：产生的电动力最大：(3-45)第51页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算三相短路三相短路与与两相短路两相短路产生的产生的最大电动力关系最大电动力关系：结论：结论：无限大容量系统发生无限大容量系统发生三相短路三相短路时，中间相导体所受的时，中间相导体所受的电动力电动力比两相短路比两相短路时导体所受的时导体所受的电动力大电动力大；所以，所以，采用三相短路冲击电流采用三相短路冲击电流i ishsh(3)(3)或或短路后第一个短路后第一个周期的三相短路全电流有效值周期的三相短路全电流有效值I Ishsh(3)(3)，校验电器和载流校验电器和载流部分的短路动稳定度。部分的短路动稳定度。第52页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算（二）短路动稳定度的校验条件（二）短路动稳定度的校验条件1 1、一般电器的动稳定度校验条件、一般电器的动稳定度校验条件第53页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算（二）短路动稳定度的校验条件（二）短路动稳定度的校验条件2 2、绝缘子的动稳定度校验条件、绝缘子的动稳定度校验条件(3-45)第54页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3 3、硬母线的动稳定度校验条件、硬母线的动稳定度校验条件？第55页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算导体布置方式与矩形母线的截面系数导体布置方式与矩形母线的截面系数W W W W3.3h3.3h2 2b bhbhb2 2/2/21.44h1.44h2 2b bhbhb2 2/3/3h h2 2b/6b/6hbhb2 2/6/6截面系数截面系数W W导体布置方式导体布置方式b母线截面母线截面水平宽度水平宽度h截面垂直高截面垂直高度度（单位：（单位：mm）第56页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算（三）对短路计算点附近交流电动机反馈冲击电流的考虑（三）对短路计算点附近交流电动机反馈冲击电流的考虑 当短路点附近所接当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和交流电动机的额定电流之和超过超过系统短路电流系统短路电流的的1%，或其，或其总容量总容量超过超过100KW时：时：应计入交流电动机对附近短路点的反馈冲击电流的影响。应计入交流电动机对附近短路点的反馈冲击电流的影响。第57页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算交流电动机交流电动机进线端发生三相短路进线端发生三相短路时，其反馈的最大短路电流瞬时时，其反馈的最大短路电流瞬时值（即值（即电动机反馈冲击电流电动机反馈冲击电流）计算式：）计算式：第58页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算电动机类型电动机类型电动机类型电动机类型感应电动机感应电动机0.90.90.20.26.56.5同步补偿机同步补偿机1.21.20.160.1610.610.6同步电动机同步电动机1.11.10.20.27.87.8综合性负荷综合性负荷0.80.80.350.353.23.2交流电动机的反馈电流交流电动机的反馈电流只有在考虑短路冲击电流只有在考虑短路冲击电流影影响时，响时，才计入才计入。第59页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算例例3-33-3工厂变电所工厂变电所380V380V侧母线上接有侧母线上接有380V380V感应电动机感应电动机250KW250KW，平均，平均coscos 0.70.7，效率效率 0.750.75；该母线采用该母线采用LMYLMY1001010010的母线，水平平放，档距为的母线，水平平放，档距为900mm900mm，档，档数大于数大于2 2，相邻两相母线的轴线距离为，相邻两相母线的轴线距离为160mm160mm；试求该母线三相短路时所受的最大电动力，并校验其动稳定试求该母线三相短路时所受的最大电动力，并校验其动稳定度。度。第60页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算计算出短路电流，计算出短路电流，I Ik k(3)(3)、i ishsh(3)(3);与电动机的额定电流比较，判断是否需要与电动机的额定电流比较，判断是否需要考虑其反馈电流影响；考虑其反馈电流影响；如果需要，计算电动机反馈冲击电流；如果需要，计算电动机反馈冲击电流；按公式按公式(3-45)计算最大电动力；计算最大电动力；求计算应力；求计算应力；将计算应力与许用应力相比，看是否满足将计算应力与许用应力相比，看是否满足动稳定性要求。动稳定性要求。解题步骤：解题步骤：第61页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算档距档距900mm相邻两母线的轴线相邻两母线的轴线距离距离160mm第62页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算LMY10010母线截面水平宽度母线截面水平宽度b截截面垂直高度面垂直高度h（单位：（单位：mm）第63页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算3.4.2 3.4.2 短路电流的热效应和热稳定度短路电流的热效应和热稳定度（一）短路时导体的发热过程和发热计算（一）短路时导体的发热过程和发热计算正常负荷时正常负荷时的稳定温度的稳定温度短路故障切除，此时短路故障切除，此时导体达到最高温度。导体达到最高温度。短路发生，导体温度按指短路发生，导体温度按指数规律迅速升高数规律迅速升高故障切除后，导体向周围故障切除后，导体向周围介质散热，直至与周围介介质散热，直至与周围介质温度相等。质温度相等。第64页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算短路时，导体的发热计算采用短路时，导体的发热计算采用等效等效的原则进行，即：的原则进行，即：假设假设短路稳态电流短路稳态电流I I在时间在时间t timaima内产生的热量内产生的热量与与实际短路电实际短路电流流I Ik k在实际短路时间在实际短路时间t tk k内产生的热量内产生的热量相等相等。短路发热假想时间短路发热假想时间近似计算：近似计算：在无限大容量系统中发生短路时，由在无限大容量系统中发生短路时，由于于I II I，所以，所以，第65页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算实际短路电流通过导体在短路时间内产生的热量为：实际短路电流通过导体在短路时间内产生的热量为：由求得的由求得的Q Qk k,可计算短路后达到的最高温度可计算短路后达到的最高温度k k。但，其计算复杂且涉及一些不确定的系数，结果与实际出但，其计算复杂且涉及一些不确定的系数，结果与实际出入很大。入很大。而有：而有：第66页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算图中，横坐标为图中，横坐标为导体加热系数导体加热系数 K K，纵坐标为，纵坐标为导体发热温导体发热温度度k k 。工程实际，常利用下图曲线来确定工程实际，常利用下图曲线来确定k k。第67页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算附录表附录表7(P354)7(P354)1 1、从纵坐标上找出导体、从纵坐标上找出导体正常负荷时的温正常负荷时的温度度L L值值；（若没有；（若没有L L值，则可查手册，值，则可查手册，以以额定负荷时的最高允许温度为额定负荷时的最高允许温度为L L ）2 2、由由L L向右查出相应曲线上的向右查出相应曲线上的a a点点;3 3、由由a a点点向下查得横坐标上的向下查得横坐标上的 K KL L；4 4、由公式、由公式计算计算K KK K：5 5、从、从横坐标轴横坐标轴上找出上找出K KK K值值；6 6、由、由K KK K向上查得相应曲线上的向上查得相应曲线上的b b点点；7 7、由、由b b点向左查得纵坐标轴上点向左查得纵坐标轴上k k值值。(3-57)导体截面导体截面积积负荷时、短路时的导体加热负荷时、短路时的导体加热系数系数工程实际短路发热工程实际短路发热计算步骤：计算步骤：第68页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算（二）短路热稳定度的校验条件（二）短路热稳定度的校验条件1 1、一般电器的热稳定度校验条件、一般电器的热稳定度校验条件2 2、母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件、母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件k可如前求取。另可根据短路热稳定度的要求来确定其最小允许截面最小允许截面：(3-60)第69页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研室短路电流及其计算短路电流及其计算例例3 34 4工厂变电所工厂变电所380V380V侧母线上接有侧母线上接有380V380V感应电动机感应电动机250KW250KW，平均，平均coscos 0.70.7，效率效率 0.750.75;该母线采用该母线采用LMYLMY1001010010的硬铝母线，水平平放，档距为的硬铝母线，水平平放，档距为900mm900mm，档数大于档数大于2 2，相邻两相母线的轴线距离为，相邻两相母线的轴线距离为160mm160mm；已知此母线的短路已知此母线的短路保护动作时间为保护动作时间为0.6s0.6s,低压断路器的低压断路器的断路时间为断路时间为0.1s0.1s，母线，母线正常运行时最高温度为正常运行时最高温度为5555C C；试校验工厂变电所；试校验工厂变电所380V380V侧侧LMYLMY母线的短路热稳定度。母线的短路热稳定度。第70页，讲稿共75张，创作于星期二电气工程教研室电气工程教研