工厂供配电技术PPT课件第四章短路电流计算.ppt

EXIT(Power System short-circuit current calculation)第四章 短路电流计算n本章讨论和计算供电系统在短路故障条件本章讨论和计算供电系统在短路故障条件下产生的电流下产生的电流n本章内容是分析工厂供电系统和进行供电本章内容是分析工厂供电系统和进行供电设计计算的基础设计计算的基础EXIT4.1 4.1 短路的基本概念短路的基本概念4.2 4.2 无限大容量电源系统短路暂态过程分析无限大容量电源系统短路暂态过程分析4.3 4.3 无限大容量电源系统短路电流计算无限大容量电源系统短路电流计算4.4 4.4 两相和单相短路电流计算两相和单相短路电流计算4.5 4.5 大功率电动机对短路电流的影响大功率电动机对短路电流的影响4.6 4.6 短路电流的电动力效应和热效应短路电流的电动力效应和热效应4.7 电动机对短路电流的影响电动机对短路电流的影响4.8 电力线路及选择电力线路及选择4.9 母线及绝缘子选择母线及绝缘子选择第四章 短路电流计算EXIT4.1   短路电流的基本概念短路电流的基本概念4.1.1 4.1.1 短路原因短路原因1.1.电气设备、元件的损坏电气设备、元件的损坏: : 设备绝缘自然老化、设备绝缘自然老化、操作过电压、大气过电压、机械损伤操作过电压、大气过电压、机械损伤 2.2.自然原因：自然灾害（地震、冰灾、洪水等）自然原因：自然灾害（地震、冰灾、洪水等）鸟兽跨接裸导体鸟兽跨接裸导体 3.3.人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开关，检人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸修后忘拆除地线合闸 EXIT 短路的概述短路的概述短路的原因短路的原因 造成短路的造成短路的原因通常有原因通常有： (1)电气绝缘损坏(2)误操作及误接(3)飞禽跨接裸导体(4) 其他原因 可能是由于设备或线可能是由于设备或线路长期运行，其绝缘自然路长期运行，其绝缘自然老化而损坏；老化而损坏；       也可能是设备或线路也可能是设备或线路本身质量差，绝缘强度不本身质量差，绝缘强度不够而被正常电压击穿，过够而被正常电压击穿，过负荷或过电压负荷或过电压(内部过电压内部过电压或雷电或雷电)击穿；击穿；       也可能是设计、安装也可能是设计、安装和运行不当而导致短路。

和运行不当而导致短路 带带负负荷荷误误拉拉高高压压隔隔离离开开关关，，很很可可能能会会造造成成三三相相弧弧光光短短路路；；将将低低电电压压设设备备接接在在较较高高电电压压的的电电路路中中也也可可能能造造成成设设备备绝绝缘击穿而短路缘击穿而短路鸟鸟类类及及蛇蛇、、鼠鼠等等小小动动物物跨跨接接在在裸裸露露的的不不同同电电位位的的导导体体之之间间，，或或者者咬咬坏坏设设备备和和导导线线电电缆缆的的绝绝缘缘部部分分，，都都可能导致短路可能导致短路 如如地地质质灾灾害害、、恶恶劣劣天天气气使使输输电电线线断断线线、、倒倒杆杆，，或或人人为为盗盗窃窃、、破坏等原因导致短路破坏等原因导致短路电气绝缘损坏是造成短路的主要原因电气绝缘损坏是造成短路的主要原因 EXIT1 三相短路：三相短路：指供电系统中三相导线间发生对称性指供电系统中三相导线间发生对称性的短路，如图的短路，如图 (a)(a)所示 2 两相短路：两相短路：指三相供电系统中任意两相间发生的指三相供电系统中任意两相间发生的短路，如图短路，如图 (b)(b)所示3 单相短路：单相短路：指供电系统中任一相经大地与电源中指供电系统中任一相经大地与电源中性点发生短路，如图性点发生短路，如图 (c)(c)、、(d)(d)所示。

所示4 两相接地短路：两相接地短路：指中性点不接地的电力系统中两指中性点不接地的电力系统中两不同相的单相接地所形成的相间短路，如图不同相的单相接地所形成的相间短路，如图 (e)(e)所示；也指两相短路又接地的情况，如图所示；也指两相短路又接地的情况，如图 (f)(f)所示4.1.2 4.1.2 短路的形式短路的形式EXITEXIT1.1.产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其它元件损坏和短路电路中的其它元件损坏2.2.电压骤降，影响电气设备的正常运行电压骤降，影响电气设备的正常运行3.3.造成停电事故造成停电事故4.4.造成不对称电路，其电流将产生较强的不平衡造成不对称电路，其电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信设备、信号系统及电子磁场，对附近的通信设备、信号系统及电子设备等产生干扰设备等产生干扰5.5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性，使并严重的短路运行电力系统运行的稳定性，使并列运行发电机组失去同步，造成系统解列列运行发电机组失去同步，造成系统解列4.1.3    短路的危害短路的危害EXIT1.1.选择和校验电气设备。

选择和校验电气设备2.2.继电保护装置的整定计算继电保护装置的整定计算3.3.设计时作不同方案的技术比较设计时作不同方案的技术比较4.4.电力系统短路试验、故障分析、稳定控制措施制电力系统短路试验、故障分析、稳定控制措施制定的依据定的依据5.5.网络结构规划、设计的依据（主接线方案、运行网络结构规划、设计的依据（主接线方案、运行方式、及限流措施）方式、及限流措施）4.1.4 4.1.4 计算短路电流目的计算短路电流目的EXIT4.1.5  短路电流计算的基本假设短路电流计算的基本假设基本假设有：基本假设有：u (1) 忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中各忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中各元件参数恒定元件参数恒定u (2) 忽略各元件的电阻高压电网中各种电气元忽略各元件的电阻高压电网中各种电气元件的电阻一般都比电抗小得多，各阻抗元件均可用件的电阻一般都比电抗小得多，各阻抗元件均可用一等值电抗表示但短路回路的总电阻大于总电抗一等值电抗表示但短路回路的总电阻大于总电抗的的1/3时，应计入电气元件的电阻此外，在计算暂时，应计入电气元件的电阻此外，在计算暂态过程的时间常数时，各元件的电阻不能忽略。

态过程的时间常数时，各元件的电阻不能忽略u (3) 忽略短路点的过渡电阻过渡电阻是指相与忽略短路点的过渡电阻过渡电阻是指相与相或者相与地之间短接所经过的电阻一般情况下，相或者相与地之间短接所经过的电阻一般情况下，都以金属性短路对待，只是在某些继电保护的计算都以金属性短路对待，只是在某些继电保护的计算中才考虑过渡电阻中才考虑过渡电阻u (4) 除不对称故障处出现局部不对称外，实际的除不对称故障处出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以看做三相对称的电力系统通常都可以看做三相对称的EXIT4.2   短路电流的暂态过程分析短路电流的暂态过程分析 供电系统短路过程本质上是电路过渡过程供电系统短路过程本质上是电路过渡过程——从一个稳态过渡到另一个稳态的中间过程，从一个稳态过渡到另一个稳态的中间过程，时间短学习内容：学习内容：1. 1. 无限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分无限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分无限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分无限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分析析析析2. 有限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分有限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分有限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分有限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分析析析析EXIT1 无限大容量电源系统概念：无限大容量电源系统概念：l是指其容量相对于单个用户（例如一个工厂）的用电设备容量大得多的电力系统，以致馈电用户的线路上无论如何变动甚至发生短路时，系统变电站馈电母线上的电压能始终维持基本不变。

l在实际应用中，常把内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电源或系统（戴维南等值）作为无穷大容量电源l目的：简化短路计算目的：简化短路计算无限大容量系统三相短路暂态过程无限大容量系统三相短路暂态过程EXIT2.  2.  无限大容量系统三相短路暂态过程分析无限大容量系统三相短路暂态过程分析 一相等效电路图一相等效电路图 无穷大电源电路无穷大电源电路EXIT如上图：电压源（无穷大电源），在时刻如上图：电压源（无穷大电源），在时刻t0经电经电阻阻R及电感及电感L突然短路突然短路 n短路前（短路前（t小于等于零）小于等于零）EXITn短路后稳态短路后稳态（（t t至无穷至无穷）：）：EXITn 短路暂态过程：短路暂态过程：EXIT3. 3. 最严重三相短路的短路电流最严重三相短路的短路电流 产生最严重短路电流的条件：产生最严重短路电流的条件： (1)(1)短路瞬时电压过零短路瞬时电压过零 α=0α=0 (2) (2)短路前空载或短路前空载或 cosΦ=1cosΦ=1 (3) (3)短路回路纯电感短路回路纯电感 Φ=90Φ=90EXIT4.  4.  短路电流的几个物理量短路电流的几个物理量n短路电流周期分量有效值（稳态短路电流短路电流周期分量有效值（稳态短路电流I∞I∞））EXITn短路冲击电流短路冲击电流 短路冲击电流是短路全电流的最大瞬时值，短路冲击电流是短路全电流的最大瞬时值， 出现在短路后半个周期，即出现在短路后半个周期，即t=0.01t=0.01秒时。

秒时n短路全电流有效值短路全电流有效值 短路电流短路电流t t时刻的有效值：时刻的有效值： 校验开关开断校验开关开断电流、设备热、电流、设备热、动稳定动稳定校验设备动稳校验设备动稳定定EXITn短路容量短路容量 S SK K 三相短路容量是选择断路器时，校验其断三相短路容量是选择断路器时，校验其断路能力的依据，它根据计算电压即平均额定路能力的依据，它根据计算电压即平均额定电压进行计算电压进行计算EXIT4.3   4.3   无限大容量系统三相短路电流计无限大容量系统三相短路电流计算算短路电流计算的几点说明短路电流计算的几点说明1.1.由供配电系统的内部发生短路时，其容量远比由供配电系统的内部发生短路时，其容量远比系统容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，系统容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，短路时，系统母线上的电压变动很小，可认为短路时，系统母线上的电压变动很小，可认为电压维持不变，即系统容量为无限大电压维持不变，即系统容量为无限大2.2.短路电流计算按金属性短路进行短路电流计算按金属性短路进行3.3.短路电流的计算方法，有名值算法，标么制法短路电流的计算方法，有名值算法，标么制法和短路容量法等。

和短路容量法等EXIT4. 短路计算的是否合理，关键在于短路计算点短路计算的是否合理，关键在于短路计算点的选择是否合理作为选择校验用的短路计的选择是否合理作为选择校验用的短路计算点应选择为使电器和导体可能通过最大短算点应选择为使电器和导体可能通过最大短路电流的地点路电流的地点EXIT3.3.1 3.3.1 有名值算法（欧姆法）有名值算法（欧姆法） 无限大容量系统发生三相短路时，短路无限大容量系统发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，短路电流的有关物理量短路电流的有关物理量Ish、、ish、、I∞和和Sk都与都与短路电流周期分量有关因此，只要算出短短路电流周期分量有关因此，只要算出短路电流周期分量的有效值，短路其它各量按路电流周期分量的有效值，短路其它各量按前述公式很容易求得，采用的标幺值计算前述公式很容易求得，采用的标幺值计算EXIT1 欧姆法短路电流计算的有关公式欧姆法短路电流计算的有关公式 在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相在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可按三相电路欧姆定律短路电流周期分量有效值可按三相电路欧姆定律公式计算，即公式计算，即 短路计算电压短路计算电压取为比取为比线路额定电压线路额定电压UN高高 5％；％；按我国电压标准，按我国电压标准，Uc有、、有、、 3.15 ，，、，，、37kV等；等；EXITn在高压电路的短路计算中，正常总电抗远比总电阻在高压电路的短路计算中，正常总电抗远比总电阻大，所以一般只计电抗，不计电阻。

在计算低压侧大，所以一般只计电抗，不计电阻在计算低压侧短路时，也只有当短路电路的短路时，也只有当短路电路的RΣ>XΣ/3时才需要考时才需要考虑电阻n 如果不计电阻，则三相短路电流的周期分量有如果不计电阻，则三相短路电流的周期分量有效值为效值为n三相短路容量为三相短路容量为n采用欧姆法进行短路电流计算的关键是采用欧姆法进行短路电流计算的关键是确定短路回确定短路回路的阻抗路的阻抗EXIT①①系统电源电抗系统电源电抗 电力系统阻抗的电阻一般很小不予考虑，其电电力系统阻抗的电阻一般很小不予考虑，其电抗可由电力系统变电站抗可由电力系统变电站高压馈线出口断路器的断高压馈线出口断路器的断流容量流容量来估算2 供电系统常用电气元件阻抗计算方法供电系统常用电气元件阻抗计算方法EXIT②②变压器电抗（变压器电抗（电阻电阻RT +电抗电抗XT ））u变压器的电阻变压器的电阻RT ,可由变压器的短路损耗可由变压器的短路损耗ΔPk近近似地计算似地计算Uc——短路点的短路计算电压短路点的短路计算电压(kV)；； SN——变压器的额定容量变压器的额定容量(kVA)；；ΔP k——变压器的短路损耗变压器的短路损耗(kW)，可查有关手册或，可查有关手册或产品样本。

产品样本 EXIT②②变压器电抗变压器电抗u变压器的电抗变压器的电抗XT，可由变压器的短路电压，可由变压器的短路电压(即阻抗电即阻抗电压压) Uk%来近似地计算来近似地计算因因式中式中 Uk%——变压器的短路电压百分值，可查有关手册变压器的短路电压百分值，可查有关手册或产品样本或产品样本EXIT③③电力线路的阻抗电力线路的阻抗线路的电阻线路的电阻RWL，可由已知截面的导线或电缆的单位长度，可由已知截面的导线或电缆的单位长度电阻电阻R0值求得：值求得：线路的电抗线路的电抗XWL，可由已知截面和线距的导线或已知截面，可由已知截面和线距的导线或已知截面和电压的电缆单位长度电抗和电压的电缆单位长度电抗X0值求得：值求得：EXIT④④电抗器阻抗电抗器阻抗 电抗器铭牌标有电抗器铭牌标有 ，， 和绕组电抗和绕组电抗百分数百分数 EXIT①①画出短路计算系统图，包含与短路计算画出短路计算系统图，包含与短路计算所有元件的单线系统，标出元件的参数，所有元件的单线系统，标出元件的参数，短路点短路点; ;②②画出短路计算系统图的等值电路图，并画出短路计算系统图的等值电路图，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值; ; 3. 有名值算法计算步骤（注意不同电压等级的归算）有名值算法计算步骤（注意不同电压等级的归算）：：EXIT③③简化等值电路图，求出短路总阻抗。

简简化等值电路图，求出短路总阻抗简化时电路的各种简化方法都可以使用，化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联并联、如串联并联、Δ-YΔ-Y或或Y-ΔY-Δ变换、等电位变换、等电位法等法等; ;④④计算短路电流有名值和短路其它各量计算短路电流有名值和短路其它各量即即短路电流、冲击短路电流和三相短路短路电流、冲击短路电流和三相短路容量EXIT欧姆法短路计算示例欧姆法短路计算示例【【例例4.1】】 某供电系统如图所示已知电力系统出口断路某供电系统如图所示已知电力系统出口断路器的断流容量为器的断流容量为500MV•A试求用户配电所试求用户配电所10kV母线上母线上k－－1点短路和车间变电所低压点短路和车间变电所低压380V母线上母线上k－－2点短路的点短路的三相短路电流和短路容量三相短路电流和短路容量 解：解：1) 求求k－－1点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量( =10.5kV)例的短路计算电路图例的短路计算电路图EXIT (1) 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： ①① 电力系统的电抗电力系统的电抗 ②② 架空线路的电抗，查手册得架空线路的电抗，查手册得X0，因此，因此 =0.38×5Ω=1.9Ω ③③ 绘绘k －－1点的等效电路如图点的等效电路如图4.5(a)所示，并计算其所示，并计算其总电抗得总电抗得例的短路等效电路图例的短路等效电路图(欧姆法欧姆法)EXIT (2) 计算计算k－－1点的三相短路电流和短路容量：点的三相短路电流和短路容量： ①① 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 ②② 三相次暂态短路电流和短路稳态电流三相次暂态短路电流和短路稳态电流 ③③ 三相短路冲击电流及其有效值三相短路冲击电流及其有效值 ④④ 三相短路容量三相短路容量 ×10.5×2.86≈52.01MV•AEXIT 2) 求求k －－2点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量( =0.4kV) (1) 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： ①① 电力系统的电抗电力系统的电抗  =3.2×10-4 ②② 架空线路的电抗架空线路的电抗 ③③ 电缆线路的电抗电缆线路的电抗 查手册得，因此查手册得，因此 =0.08×0.5×( )2Ω=5.8×10-5Ω ④④ 电力变压器的电抗电力变压器的电抗 由手册得由手册得Uk%=4.5, 因此因此  Ω=7.2×10-6kΩ=7.2×10-3Ω ⑤⑤ 绘绘k －－2点的等效电路如图点的等效电路如图4.5(b)所示，并计算其总电抗所示，并计算其总电抗 =3.2×10-4+2.76×10-3+5.8×10-5+7.2×10-3EXIT(2) 计算计算k－－2点的三相短路电流和短路容量：点的三相短路电流和短路容量：①① 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 ②② 三相次暂态短路电流和短路稳态电流三相次暂态短路电流和短路稳态电流 ③③ 三相短路冲击电流及其有效值三相短路冲击电流及其有效值 ④④ 三相短路容量三相短路容量 ×0.4×22.3MV•A=15.5 MV•A在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如表在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如表4-1所示。

所示EXIT短路短路计算点算点三相短路三相短路电流流kA三相短路容三相短路容量量MV·Ak –1点点2.862.862.867.294.32 52.0k –2点点 22.32.322.341.024.3 15.5表表4-1 例的短路计算结果例的短路计算结果 EXIT例例4.2 某供电系统如图所示，已知电力系统出口断路器为某供电系统如图所示，已知电力系统出口断路器为SN10-10ⅡⅡ型，型，变压器联结组别为变压器联结组别为Yyn0型，试求工厂变电所高压型，试求工厂变电所高压10kV母线上母线上k1点点短路和短路和低压低压380V母线上母线上k2点点短路的短路的短路电流短路电流和和短路容量短路容量解：解：1.求求k1点短路点短路时的短路的短路电流和短路容量流和短路容量a.计算短路算短路电路中各元件的路中各元件的电抗和抗和总电抗抗电力系统的电抗：由附表电力系统的电抗：由附表3查得查得SN10－－10ⅡⅡ型断路器的断流容量型断路器的断流容量 EXIT• 架空线路的电抗：由表查得架空线路的电抗：由表查得 k1点短路的等效电路如图所示，计算其总电抗为点短路的等效电路如图所示，计算其总电抗为 b.计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值为三相短路电流周期分量有效值为EXIT三相短路次暂态电流和稳态电流为三相短路次暂态电流和稳态电流为三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为  三相短路容量为三相短路容量为 EXIT2.求求k2点短路时的短路电流和短路容量点短路时的短路电流和短路容量 a.计算短路算短路电路中各元件的路中各元件的电抗和抗和总电抗抗电力系统的电抗：电力系统的电抗：架空线路的电抗：架空线路的电抗： 电力变压器的电抗：电力变压器的电抗： K2点短路的等效电路如图所示，计算其总电抗为点短路的等效电路如图所示，计算其总电抗为 EXITb.计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值为三相短路电流周期分量有效值为三相短路次暂态电流和稳态电流为三相短路次暂态电流和稳态电流为三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为 三相短路容量为三相短路容量为  EXIT在实际工程中，通常列出短路计算表，见下表在实际工程中，通常列出短路计算表，见下表 短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MV·Ak12225.13.0236.4k226262647.8428.3418.01EXIT4.3.2  标幺值算法标幺值算法为什么选择为什么选择 标幺值进行算法标幺值进行算法？？在电路计算中，一般比较熟悉的是有名单位。

在在电路计算中，一般比较熟悉的是有名单位在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统的短路电流，由于有多个电压等级，压系统的短路电流，由于有多个电压等级，存在着阻抗换算问题，为使计算简化，常采存在着阻抗换算问题，为使计算简化，常采用标幺制用标幺制EXIT1.1.标幺值概念标幺值概念     任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标幺值没有单位即值，标幺值没有单位即4.3.2 标幺值算法标幺值算法EXIT采用标幺值法计算时必须先选定基准值，基准容量、采用标幺值法计算时必须先选定基准值，基准容量、基准电压、基准电流和基准阻抗亦遵循功率平衡基准电压、基准电流和基准阻抗亦遵循功率平衡方程方程 四个基准值中只有四个基准值中只有二个基准值二个基准值是独立的，是独立的，通常选定通常选定基准容量基准容量和和基准电压基准电压并由他们求出基并由他们求出基准电流和基准阻抗准电流和基准阻抗按标幺值法进行短路计算时，一般先选定基准容量按标幺值法进行短路计算时，一般先选定基准容量Sd和基准电压和基准电压Ud。

确定了基准容量确定了基准容量Sd和基准电压和基准电压Ud以后，根据三相交流电路的基本关系，基准电流以后，根据三相交流电路的基本关系，基准电流Id就可按式就可按式 （（4-29）计算）计算                       （（4-29））EXIT 基准电抗基准电抗Xd则按式则按式(4-30)计算计算 (4-30) 据此，可以直接写出以下标幺值表示式据此，可以直接写出以下标幺值表示式 容量标幺值容量标幺值 (4-31) 电压标幺值电压标幺值 (4-32) 电流标幺值电流标幺值 (4-33) 电抗标幺值电抗标幺值 (4-34) 工程设计中，为计算方便起见通常取基准容量工程设计中，为计算方便起见通常取基准容量Sd=100MV•A，基准电压，基准电压Ud通常就取元件所在处的短路计算电压，即取通常就取元件所在处的短路计算电压，即取Ud =Uc。

EXIT2 优点优点(1) 在三相电路中，标幺值相量等于线量在三相电路中，标幺值相量等于线量 (2) 三相功率和单相功率的标幺值相同三相功率和单相功率的标幺值相同 (3) 当电网的电源电压为额定值时当电网的电源电压为额定值时( ＝＝1)，功率标幺，功率标幺值与电流标幺值相等，且等于电抗标幺值的倒数，值与电流标幺值相等，且等于电抗标幺值的倒数，即即(4) 两个标幺值相加或相乘，仍得同一基准下的标幺值两个标幺值相加或相乘，仍得同一基准下的标幺值 由于以上优点，用标幺值法计算短路电流可使由于以上优点，用标幺值法计算短路电流可使计算简便，且结果明显，便于迅速及时地判断计计算简便，且结果明显，便于迅速及时地判断计算结果的正确性算结果的正确性EXIT①①．线路的电阻标幺值和电抗标幺值．线路的电阻标幺值和电抗标幺值                                                                                                                                                                                              ②②．变压器的电抗标幺值．变压器的电抗标幺值3. 各元件标幺值的计算各元件标幺值的计算EXIT③③．电抗器的电抗标幺值．电抗器的电抗标幺值U Ud d为电抗器安装处的基准电压。

为电抗器安装处的基准电压④④．系统电抗标幺值．系统电抗标幺值（（1 1）已知电力系统电抗有名值）已知电力系统电抗有名值XSXS系统电抗标幺值为系统电抗标幺值为    EXIT（（2 2）已知电力系统出口断路器的断流容量）已知电力系统出口断路器的断流容量SocSoc                                                    （（3 3）已知电力系统出口处的短路容量）已知电力系统出口处的短路容量SKSKEXIT 4. 标幺值法短路计算的步骤标幺值法短路计算的步骤 (1) 绘出短路的计算电路图，并根据短路计算目的确绘出短路的计算电路图，并根据短路计算目的确定短路计算点，如图所示；定短路计算点，如图所示； (2) 确定基准值，取确定基准值，取Sd =100MV•A，，Ud =Uc(有几个电有几个电压级就取几个压级就取几个Ud )，并求出所有短路计算点电压下的，并求出所有短路计算点电压下的Id；； (3) 计算短路电路中所有主要元件的电抗标幺值；计算短路电路中所有主要元件的电抗标幺值； (4) 绘出短路电路的等效电路图，也用分子标元件序绘出短路电路的等效电路图，也用分子标元件序号，分母标元件的电抗标幺值，并在等效电路图上标出所号，分母标元件的电抗标幺值，并在等效电路图上标出所有短路计算点，如图所示；有短路计算点，如图所示；(5) 针对各短路计算点分别简化电路，并求其总电抗标幺值，针对各短路计算点分别简化电路，并求其总电抗标幺值，然后按有关公式计算其所有短路电流和短路容量。

然后按有关公式计算其所有短路电流和短路容量 EXIT5. 标幺值算法计算步骤流程图标幺值算法计算步骤流程图发电机、发电机、变压器、变压器、网络等值网络等值网络化简网络化简有名值有名值标幺值标幺值EXIT短路容量短路容量冲击电流的计算冲击电流的计算注意：注意：某点的短路容量反映该点与电源联系某点的短路容量反映该点与电源联系的紧密程度！的紧密程度！短路电流计算短路电流计算EXITn试用标幺值进行试用标幺值进行短路计算示例短路计算示例【【例例4.3】】 某供电系统如图所示已知电力系统出口断路某供电系统如图所示已知电力系统出口断路器的断流容量为器的断流容量为500MV•A试求用户配电所试求用户配电所10kV母线上母线上k－－1点短路和车间变电所低压点短路和车间变电所低压380V母线上母线上k－－2点短路的点短路的三相短路电流和短路容量三相短路电流和短路容量 解：解：1) 求求k－－1点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量( =10.5kV)例的短路计算电路图例的短路计算电路图EXIT解：解：(1) 确定基准值确定基准值。

取取 Sd = 100MV•A，，Uc1，，Uc2而而 kA=144kA (2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 ①① 电力系统电力系统(已知已知Soc= 500MV•A) ②② 架空线路架空线路(查手册得查手册得X0= 0.38/km) ③③ 电缆线路的电抗电缆线路的电抗 (查手册得查手册得X0=0.08/km) ④④ 电力变压器电力变压器(由手册得由手册得Uk%= 4.5) =4.5×100×103EXIT 然后绘制短路电路的等效电路如图所示，在图上标然后绘制短路电路的等效电路如图所示，在图上标出各元件的序号及电抗标幺值。

出各元件的序号及电抗标幺值图图4.6 【【例例4.2】】的等效电路图的等效电路图(标幺制法标幺制法) (3) 求求k －－1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量电流和短路容量 ①① 总电抗标幺值总电抗标幺值 ②② 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 ③③ 其他三相短路电流其他三相短路电流 EXIT ④④ 三相短路容量三相短路容量 =100/1.92MV•A=52.0MV•A (4) 求求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量和短路容量 ①① 总电抗标幺值。

总电抗标幺值 ②② 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 EXIT③③ 其他三相短路电流其他三相短路电流 ④④ 三相短路容量三相短路容量 =100/6.456MV•A=15.5MV•A 由此可知，采用标幺值法计算与采用欧姆法计算的结果由此可知，采用标幺值法计算与采用欧姆法计算的结果完全相同完全相同③ 其他三相短路电流EXIT复习：短路的类型复习：短路的类型 对称短路短路的形式不对称短路单相短路单相接中性点短路单相接地短路两相短路两相接地短路两相短路接地三相短路EXIT4.4 4.4 两相和单相短路分析两相和单相短路分析※各种短路故障发生的概率各种短路故障发生的概率n三相短路三相短路 5 5％％n两相短路两相短路 4 4％％n两相短路接地两相短路接地 8 8％％n单相接地单相接地8383％％ 在电力系统中，发生不对称故障的概率是很大的，在电力系统中，发生不对称故障的概率是很大的，有时为了校验保护装置的灵敏度，需要计算不对称有时为了校验保护装置的灵敏度，需要计算不对称短路电流。

短路电流EXITn 在电力系统中，发生单相短路的可能性在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，三相短路的可能性最小但一般三相最大，三相短路的可能性最小但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重，短路的短路电流最大，造成的危害也最严重，因此，三相短路的计算至关重要因此，三相短路的计算至关重要n为了使电力系统中的电气设备在最严重的短为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，作为选择、校验路状态下也能可靠地工作，作为选择、校验电气设备用的短路计算中，通常以三相短路电气设备用的短路计算中，通常以三相短路电流计算为主电流计算为主 EXIT两相短路电流的计算两相短路电流的计算 无限大容量电力系统发生两相短路时，其短路电流可由下式求得无限大容量电力系统发生两相短路时，其短路电流可由下式求得 如果只计电抗，则短路电流为如果只计电抗，则短路电流为       将上式与三相短路电流的计算式将上式与三相短路电流的计算式                      对照，得两相对照，得两相短路电流的计算式为短路电流的计算式为       上式说明，无限大容量电力系统中，同一地点的两相短路电流为三相上式说明，无限大容量电力系统中，同一地点的两相短路电流为三相短路电流的倍。

短路电流的倍 其它两相短路电流其它两相短路电流       、、      、、      、、    均可按三相短路电流计算公式计算均可按三相短路电流计算公式计算  EXIT单相短路电流的计算单相短路电流的计算 单相短路电流主要用于单相短路电流主要用于单相短路保护的整定单相短路保护的整定及及单相短路热稳定单相短路热稳定度的校验度的校验       在中性点接地系统或三相四线制系统中发生单相短路时，在中性点接地系统或三相四线制系统中发生单相短路时，根据对称分量法可得其单相短路电流为根据对称分量法可得其单相短路电流为 为电源的相电压为电源的相电压 ；；      、、       、、     分别为单相分别为单相短路回路的正序、负序和零短路回路的正序、负序和零序阻抗 在工程设计中，经常用来计算低压配电系统单相短路电流的公式为在工程设计中，经常用来计算低压配电系统单相短路电流的公式为  为电源的相电压为电源的相电压 ；；       为相线与为相线与N线短路回路的线短路回路的阻抗；阻抗；        为相线与为相线与PE线短路回路线短路回路的阻抗；的阻抗；        为相线与为相线与PEN线短路回线短路回路的阻抗。

路的阻抗 EXIT大容量电机短路电流的计算大容量电机短路电流的计算 p 当短路点附近接有大容量电动机时，应把电动机作为附加电源考虑，当短路点附近接有大容量电动机时，应把电动机作为附加电源考虑，电动机会向短路点反馈短路电流电动机会向短路点反馈短路电流p 短路时，电动机受到迅速制动，反馈电流衰减得非常快，因此反馈短路时，电动机受到迅速制动，反馈电流衰减得非常快，因此反馈电流仅影响短路冲击电流，仅当单台电动机或电动机组容量大于电流仅影响短路冲击电流，仅当单台电动机或电动机组容量大于100kW时才考虑其影响时才考虑其影响p       当大容量交流电动机与短路点之间相隔有变压器时以及在计算不对当大容量交流电动机与短路点之间相隔有变压器时以及在计算不对称短路时，可不考虑电动机反馈电流的影响称短路时，可不考虑电动机反馈电流的影响       由电动机提供的短路冲击电流可按下式计算：由电动机提供的短路冲击电流可按下式计算： C为电动机反馈冲击倍数为电动机反馈冲击倍数(感应电动感应电动机取机取6.5，同步电动机取，同步电动机取7.8，同步，同步补偿机取补偿机取10.6，综合性负荷取，综合性负荷取3.2)；；        为电动机短路电流冲击系数为电动机短路电流冲击系数(对对3～～10kV的电动机可取的电动机可取1.4～～1.7，对，对380V的电动机可取的电动机可取1)；；        为电动机额定电流。

为电动机额定电流  计入电动机反馈冲击的影响后，短计入电动机反馈冲击的影响后，短路点总短路冲击电流为路点总短路冲击电流为EXIT低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算 (1)由于低压电网中降压变压器容量远远小于高压电力系统的容由于低压电网中降压变压器容量远远小于高压电力系统的容量，所以降压变压器阻抗和低压短路回路阻抗远远大于电力系统的量，所以降压变压器阻抗和低压短路回路阻抗远远大于电力系统的阻抗，在低压电网的短路电流计算时，一般不计电力系统到降压变阻抗，在低压电网的短路电流计算时，一般不计电力系统到降压变压器高压侧的阻抗，即将配电变压器的高压侧作为无限大容量电源压器高压侧的阻抗，即将配电变压器的高压侧作为无限大容量电源考虑，高压母线电压认为保持不变考虑，高压母线电压认为保持不变 (2)计算高压电网短路电流时，通常仅计算短路回路各元件的电计算高压电网短路电流时，通常仅计算短路回路各元件的电抗而忽略其电阻，但在低压电网短路电流计算时，应计入短路回路抗而忽略其电阻，但在低压电网短路电流计算时，应计入短路回路母线的阻抗、电流互感器一次线圈阻抗、低压断路器过电流线圈阻母线的阻抗、电流互感器一次线圈阻抗、低压断路器过电流线圈阻抗和低压线路中各开关触头接触电阻等仅当短路回路总电阻不大于抗和低压线路中各开关触头接触电阻等仅当短路回路总电阻不大于1/3总电抗时，才可以不计电阻。

总电抗时，才可以不计电阻 (3)由于低压电网的电压一般只有一级，而且在短路回路中，除由于低压电网的电压一般只有一级，而且在短路回路中，除降压变压器外，其他各元件的阻抗都是用毫欧表示的，所以在低压降压变压器外，其他各元件的阻抗都是用毫欧表示的，所以在低压电网的短路电流计算，采用欧姆法电网的短路电流计算，采用欧姆法(有名单位制法有名单位制法)计算比较方便，计算比较方便，阻抗单位一般采用毫欧阻抗单位一般采用毫欧(mΩ)一、低压电网短路电流计算的特点一、低压电网短路电流计算的特点EXIT1. 高压侧系统阻抗高压侧系统阻抗 由于一般不考虑电力系统至降压变压器高压侧一段的阻抗，可以认为系统由于一般不考虑电力系统至降压变压器高压侧一段的阻抗，可以认为系统为无限大容量，则系统的电阻、电抗可看为零为无限大容量，则系统的电阻、电抗可看为零 2. 变压器阻抗变压器阻抗 按公式按公式(4-22)及及(4-23)计算，其单位取毫欧计算，其单位取毫欧(mΩ)3. 母线阻抗母线阻抗 母线电阻母线电阻(mΩ) R WB (4-47) 母线电抗母线电抗(mΩ) X WB = (4-48)式中式中 ——母线长度母线长度(m)；； ——电导率电导率(铜取铜取53，铝取，铝取32)；； A——母线截面积母线截面积(mm2)；； ——母线中心间的几何均距，母线中心间的几何均距， ，其中，其中 12、、 13、、 23为各为各相母线间的中心距离；相母线间的中心距离； ——矩形母线的宽度矩形母线的宽度(mm)。

二、短路回路中各元件阻抗计算二、短路回路中各元件阻抗计算EXIT 当三相母线水平布置，且相间距离相等时，则当三相母线水平布置，且相间距离相等时，则 = 1.26 ，其，其中中 为相邻母线间的中心距离为相邻母线间的中心距离 母线及导线电缆阻抗也可通过查表取得母线及导线电缆阻抗也可通过查表取得R0、、X0，然后按式，然后按式(4-49)计算计算 R WB ＝＝ (4-49) X WB ＝＝ (4-50)式中式中 R0 、、X0——母线及导线电缆单位长度的电阻、电抗值母线及导线电缆单位长度的电阻、电抗值4. 刀开关及低压断路器触头的接触电阻刀开关及低压断路器触头的接触电阻(如表如表4-2所示所示)表表4-2 开关触头的接触电阻开关触头的接触电阻/mΩ 开关类型额定电流/A50100200400600100020003000断路器1.30.750.60.40.25———刀开关—0.50.40.20.150.08——隔离开关———0.20.150.080.030.02EXIT5. 电流互感器一次线圈阻抗电流互感器一次线圈阻抗(如表如表4-3所示所示) 表表4-3 电流互感器一次线圈阻抗电流互感器一次线圈阻抗/mΩ规 格格20/530/540/550/575/5100/5150/5200/5300/5400/5500/5600/5750/5LQGLQG-0.5电阻阻37.516.69.462.661.50.670.580.170.130.040.040.5级电抗抗300133754821.3125.3231.331.030.30.3LQCLQC-1 1电阻阻422011731.70.750.420.20.110.051 1级电抗抗673017114.82.71.20.670.30.170.07LQCLQC-3 31 1级电阻阻电抗抗19178.284.84.232.81.31.20.750.70.330.30.190.170.090.080.050.040.020.026. 低压断路器过电流线圈的阻抗低压断路器过电流线圈的阻抗(如表如表4-4所示所示) 表表4-4 低压断路器过电流线圈的阻抗低压断路器过电流线圈的阻抗/mΩ线圈圈额定定电流流/A50100200400600电阻阻5.51.30.360.150.12电抗抗2.70.860.280.100.09EXIT三、低压电网短路电流计算三、低压电网短路电流计算 低压电网中三相短路电流周期分量有效值按式低压电网中三相短路电流周期分量有效值按式(4-18)计算。

三相短路冲计算三相短路冲击电流及其有效值则按式击电流及其有效值则按式(4-16)和式和式(4-17)近似计算近似计算例例4.3】】 某车间变电所接线如图某车间变电所接线如图4.8所示已知变压器型号为所示已知变压器型号为S9―800/10；；低压母线均为矩形铝母线低压母线均为矩形铝母线(LYM)，水平放置，，水平放置， WB1为为80mm×8mm，， =6m，， =250mm；；WB2为为50mm×5mm，， =1m，， =250mm；；WB3为为40mm×4mm，， =2m，， =120mm；其余标注见图；其余标注见图4.8试求k点三相短路电点三相短路电流和短路容量流和短路容量 解：解：1) 计算短路电路中各元件的电阻和电抗计算短路电路中各元件的电阻和电抗(取取Uc = 400V) ①① 电力变压器的电阻和电抗，查附录表得电力变压器的电阻和电抗，查附录表得Pk=7500W，，Uk%= 4.5，故，故 = 1.875mΩ = 9 mΩEXIT图图4.8 【【例例4.3】】的计算电路的计算电路 ②② 母线母线WB1的电阻和电抗，查附录表的电阻和电抗，查附录表得得R 0＝＝0.055mΩ/m，， X 0＝＝0.17mΩ/m(取取 ＝＝300 m)，故，故 R WB1 ＝＝R 0 ＝＝ 0.055×6 mΩ = 0.33 mΩX WB1 ＝＝X 0 ＝＝0.17×6 mΩ= 1.02 mΩ ③③ 母线母线WB2的电阻和电抗，查附录表的电阻和电抗，查附录表得得R 0＝＝0.142mΩ/m，，X 0＝＝0.214mΩ/m(取取 ＝＝300 m)，故，故 R WB2＝＝R 0 ＝＝0.142×1 mΩ ＝＝ 0.142 mΩX WB2 ＝＝X 0 ＝＝0.214×1 mΩ ＝＝ 0.214 mΩ ④④ 母线母线WB3的电阻和电抗，查附录表的电阻和电抗，查附录表得得R 0＝＝0.222mΩ/m，，X 0＝＝0.17mΩ/m(取取 ＝＝150 m)，故，故R WB3 ＝＝R 0 = 0.222×2 mΩ＝＝0.444 mΩX WB3 ＝＝X 0 ＝＝0.17×2 mΩ＝＝0.34 mΩEXIT ⑤⑤ 电流互感器电流互感器TA一次线圈的电阻和电抗，查表一次线圈的电阻和电抗，查表4-3得得 RTA＝＝0.75 mΩ XTA＝＝1.2 mΩ ⑥⑥ 低压断路器低压断路器QF过电流线圈的电阻和电抗，查表过电流线圈的电阻和电抗，查表4-4得得 R QF＝＝0.36 mΩ X QF ＝＝0.28 mΩ ⑦⑦ 电路中各开关触头的接触电阻电路中各开关触头的接触电阻 查表查表4-2得隔离开关得隔离开关QS的接触电阻为的接触电阻为0.03 mΩ，刀开，刀开关关QK的接触电阻为，低压断路器的接触电阻为，低压断路器QF的接触电阻为，因的接触电阻为，因此，总的接触电阻为此，总的接触电阻为 RXC＝＝(0.03 + 0.4 + 0.6)mΩ＝＝1.03 mΩEXIT⑧⑧ 低压电缆低压电缆VLV－－1000－－3×50 mm2的电阻和电抗的电阻和电抗查附录表得查附录表得R 0(80℃)＝，＝，X 0(80℃)＝。

电缆长度＝电缆长度 35m，，因此因此 RWL ＝＝ 0.77×35 mΩ＝＝26.95 mΩ XWL ＝＝0.071×35 mΩ＝＝2.485 mΩ 2) 计算短路电路总的电阻、电抗和总阻抗计算短路电路总的电阻、电抗和总阻抗 R∑＝＝R T + R WB1 + R WB2 + R WB3 + R TA + R QF + R XC + R WL ＝＝(1.875 + 0.33+ 0.142 + 0.444 + 0.75 + 0.36 + 1.03 + 26.95)m ＝＝31.88 mΩEXIT X ∑＝＝X T + X WB1 + X WB2 + X WB3 + X TA + X QF + X WL ＝＝(9 + 1.02 + 0.214 + 0.34 + 1.2 + 0.28 + 2.485)m  ＝＝14.54 m  |ZΣ| m  ＝＝ 35.04 m  3) 计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量 ＝＝ ＝＝1.84 ＝＝＝＝ ＝＝1.09 ＝＝＝＝ ＝＝ Uc ＝＝ ×0.4 ×6.59MV•A＝＝4.57MV•A注意：注意：如果上例的短路计算只计变压器和低压电缆线路的阻抗，则计算结如果上例的短路计算只计变压器和低压电缆线路的阻抗，则计算结果和上例的计算结果相差不大。

由此可见，低压电网的短路电流计算中，当果和上例的计算结果相差不大由此可见，低压电网的短路电流计算中，当计入低压线路阻抗的情况下，低压母线等元件的阻抗可以略去不计计入低压线路阻抗的情况下，低压母线等元件的阻抗可以略去不计EXIT短路电流的效应短路电流的效应一、短路电流的热效应一、短路电流的热效应1.短路时导体的发热过程与发热计算短路时导体的发热过程与发热计算      电力系统正常运行时，额定电流在导体中发热产生的热量一电力系统正常运行时，额定电流在导体中发热产生的热量一方面被导体吸收并使导体温度升高，另一方面通过各种方式传方面被导体吸收并使导体温度升高，另一方面通过各种方式传入周围介质中入周围介质中当导体产生的热量等于散发的热量时导体达到当导体产生的热量等于散发的热量时导体达到热平衡状态热平衡状态       当电力线路发生短路时，由于短路电流大，发热量大，时间当电力线路发生短路时，由于短路电流大，发热量大，时间短，热量来不及传入周围介质中去，这时可以认为全部热量都短，热量来不及传入周围介质中去，这时可以认为全部热量都用来升高导体温度用来升高导体温度根据导体允许发热的条件，导体在正常负根据导体允许发热的条件，导体在正常负荷和短路时最高允许温度见附表荷和短路时最高允许温度见附表10。

       如果导体在短路时的发热温度不超过允许温度，则认为其如果导体在短路时的发热温度不超过允许温度，则认为其短短路热稳定度路热稳定度满足要求满足要求EXIT•       采用采用短路稳态电流短路稳态电流来等效计算来等效计算实际短路电流实际短路电流所产生的热量所产生的热量•       由于通过导体的实际短路电流并不是短路稳态电流，因此需要假定由于通过导体的实际短路电流并不是短路稳态电流，因此需要假定•一个时间，在此时间内，假定导体通过短路稳态电流时所产生的热量，一个时间，在此时间内，假定导体通过短路稳态电流时所产生的热量，•恰好等于实际短路电流在实际短路时间内所产生的热量恰好等于实际短路电流在实际短路时间内所产生的热量•       这一假想时间称为这一假想时间称为短路发热的假想时间短路发热的假想时间，用，用        表示 当当           ，可以认为，可以认为                   短路时间短路时间    为短路保护装置实际最长的动作时间为短路保护装置实际最长的动作时间     与断路器的与断路器的断路时间断路时间     之和，即之和，即 对于一般高压油断路器，可取对于一般高压油断路器，可取  对于高速断路器，则取对于高速断路器，则取 实际短路电流通过导体时，在短路时间内产生的热量为实际短路电流通过导体时，在短路时间内产生的热量为EXIT•2.短路热稳定度的校验短路热稳定度的校验对于一般电器对于一般电器       为电器的热稳定试验电流为电器的热稳定试验电流(有有效值效值)，，       t为电器的热稳定试验时间为电器的热稳定试验时间 对于母线及绝缘导线和电缆等导体对于母线及绝缘导线和电缆等导体       C为导体短路热稳定系数，为导体短路热稳定系数，可查附表可查附表10；；          为导体的最小热稳定截面积为导体的最小热稳定截面积EXIT•例例 已知某车间变电所已知某车间变电所380V侧采用侧采用LMY-100×10 的硬铝母线，其三相短的硬铝母线，其三相短路稳态电流为，母线的短路保护实际动作时间为，低压断路器的断路时路稳态电流为，母线的短路保护实际动作时间为，低压断路器的断路时间为。

试校验此母线的热稳定度试校验此母线的热稳定度•解：解：•     查附表查附表10，得，得C＝＝87       由于母线实际接面积由于母线实际接面积 A＝＝100×10＝＝1000mm2>Amin，，因此该母线满足断路热稳定度的要求因此该母线满足断路热稳定度的要求EXIT•二、短路电流的电动效应二、短路电流的电动效应 •1.短路时最大电动力短路时最大电动力•       处在空气中的两平行导体分别通以电流处在空气中的两平行导体分别通以电流i1、、i2 ，，两导体间的电磁作两导体间的电磁作用力即电动力为：用力即电动力为：    为导体的两相邻支撑点间的距离，为导体的两相邻支撑点间的距离，即档距；即档距；     为两导体的轴线间距离；为两导体的轴线间距离；     为真空和空气的磁导率为真空和空气的磁导率        如果三相线路中发生两相短路，则两相短路冲击电流如果三相线路中发生两相短路，则两相短路冲击电流     通过导通过导体时产生的电动力最大，其值为：体时产生的电动力最大，其值为：        在短路电流中，三相短路冲击电流在短路电流中，三相短路冲击电流     为最大其在导体中间为最大。

其在导体中间相产生的电动力最大，相产生的电动力最大， 其值为：其值为： 校验电器和载流导体动稳定度时通常采用校验电器和载流导体动稳定度时通常采用     和和        EXIT•2.短路动稳定度的校验短路动稳定度的校验• 电器和导体的动稳定度的校验，需根据校验对象的不同而采用不同的校验条件•(1)对于一般电器对于一般电器 或或               、、     分别为电器的极限通过电流分别为电器的极限通过电流(又称动稳定电流又称动稳定电流)的峰值的峰值和有效值，可从有关手册或产品样本中查得附录表和有效值，可从有关手册或产品样本中查得附录表3中有部分高中有部分高压断路器的主要技术数据，供参考压断路器的主要技术数据，供参考 (2)对于绝缘子，要求绝缘子的最大允许抗弯载荷大于最大计算对于绝缘子，要求绝缘子的最大允许抗弯载荷大于最大计算载荷，即载荷，即   为绝缘子的最大允许抗弯载荷；为绝缘子的最大允许抗弯载荷；    为短路时作用于绝缘子上的计算为短路时作用于绝缘子上的计算力 EXIT母线在绝缘子上平放，则母线在绝缘子上平放，则 母线在绝缘子上竖放，则母线在绝缘子上竖放，则 EXIT•(3)对于母线等硬导体，对于母线等硬导体， 为母线材料的最大允许力为母线材料的最大允许力单位单位Pa(N/m2) 硬铜母线硬铜母线(TMY)为为140MPa 硬铝母线硬铝母线(LMY)为为70MPa 为母线通过为母线通过     时所受的最大计算应力时所受的最大计算应力  M为母线通过三相短路冲击为母线通过三相短路冲击电流时所受到的弯曲力矩电流时所受到的弯曲力矩，，单位单位N·m 母线的档数≤2 母线的档数＞2     为母线的档距为母线的档距 W为母线截面系数，单位为母线截面系数，单位m3 b为母线截面的水平宽度 h为母线截面的垂直高度 电缆的机械强度很好，无须校验其短路动稳定度。

电缆的机械强度很好，无须校验其短路动稳定度EXIT例例4.5 已知某车间变电所已知某车间变电所380V侧母线采用侧母线采用LMY-100×10 的硬铝母线，水的硬铝母线，水平平放，相邻两母线间的轴线距离为平平放，相邻两母线间的轴线距离为a＝，档距为＝，档数大于＝，档距为＝，档数大于2，它上，它上面接有一台面接有一台250kW的同步电动机，的同步电动机，              ，效率，效率 ，母线的三，母线的三相短路冲击电流为相短路冲击电流为63.6k A试校验此母线的动稳定度试校验此母线的动稳定度 •                    解：解：(1)计算母线短路时所承受的最大电动力计算母线短路时所承受的最大电动力•                                            同步电动机的额定电流同步电动机的额定电流故需计入感应电动机反馈电流的影响故需计入感应电动机反馈电流的影响 计算电动机的反馈冲击电流计算电动机的反馈冲击电流 EXIT母线三相短路时所承受的最大电动力为母线三相短路时所承受的最大电动力为(2)校验母线短路时的动稳定度校验母线短路时的动稳定度母线在F（3）作用下的弯曲力矩 母线的截面系数而硬铝母线(LMY)的允许应力为： 所以该母线满足动稳定度的要求。

所以该母线满足动稳定度的要求 EXIT 供配电系统发生三相短路时，从电源到短路点的系统电供配电系统发生三相短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零接在短路点附近运压下降，严重时短路点的电压可降为零接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流如下图时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流如下图所示4.7 4.7 电动机对短路电流的影响电动机对短路电流的影响EXIT1 1 、、 三相异步电动机突然短路分析三相异步电动机突然短路分析n转子没有外加的励磁电流，故定子短路电流转子没有外加的励磁电流，故定子短路电流稳态分量为稳态分量为0 0；；n转子带有机械负载时，转速将迅速下降；转子带有机械负载时，转速将迅速下降；n短路电磁暂态时间很短，通常在短路电磁暂态时间很短，通常在2020~30~30个周波个周波衰减完衰减完毕一般只考一般只考虑电动机机对冲冲击短路短路电流的影响流的影响4.7.1 异步电动机的影响异步电动机的影响EXIT异步电动机等效电路图异步电动机等效电路图2 、异步、异步电动机提供的冲机提供的冲击短路短路电流可按下式流可按下式计算算EXIT1 1 三相同步电动机突然短路分析三相同步电动机突然短路分析n同步电动机的运行状态分为过励磁和欠励磁，同步电动机的运行状态分为过励磁和欠励磁，过励磁状态下短路，电动机次暂态电势明显大过励磁状态下短路，电动机次暂态电势明显大于机端电压，可作为发电机看待；于机端电压，可作为发电机看待；n欠励磁状态下电动机只有在短路点附近时方可欠励磁状态下电动机只有在短路点附近时方可看作发电机。

看作发电机 与异步机相比，同步电动机转子与异步机相比，同步电动机转子有外加的有外加的 励磁电流，故定子短路电流存在一励磁电流，故定子短路电流存在一衰减的稳态分量；计算方法与同步发电机相同；衰减的稳态分量；计算方法与同步发电机相同；n 转子带有机械负载时，转速将迅速下降；转子带有机械负载时，转速将迅速下降；4.7.2 同步电动机的影响同步电动机的影响EXIT同步电动机提供的冲击短路电流计算公式同步电动机提供的冲击短路电流计算公式电动机有关参数电动机有关参数电机种电机种类类同步电同步电动机动机异步电异步电动机动机调相机调相机综合负综合负载载E″E″* *1.11.10.90.91.21.20.80.8X″X″* *0.20.20.20.20.160.160.350.35EXIT 实际计算中，只有当高算中，只有当高压电动机机单机或机或总容量大于容量大于1000kW1000kW，低，低压电动机机单机或机或总容量大于容量大于20kW20kW，在靠近，在靠近电动机引机引出端附近出端附近发生三相短路生三相短路时，才考，才考虑电动机机对冲冲击短路短路电流的影响。

流的影响 EXIT例题例题1 下图所示网络接线中，下图所示网络接线中，已知当已知当K1 K1 点出现三相短点出现三相短路时，短路容量为路时，短路容量为当当K2 K2 点出现三相短路点出现三相短路时，短路容量为时，短路容量为试求当试求当K3 K3 点出现三相短点出现三相短路时的短路容量路时的短路容量EXIT例题例题2 某电力系统接线如图示，试某电力系统接线如图示，试计算计算K K 点发生三相短路时，点发生三相短路时，t=0 t=0 秒的短路电流周期分量的秒的短路电流周期分量的有名值电力系统有名值电力系统C C的数据如的数据如下：下：（（a a）系统）系统C C 变电站开关的额定变电站开关的额定断开容量断开容量 ；；（（b b）在系统）在系统C C 变电站母线发变电站母线发生三相短路时，系统已供给的生三相短路时，系统已供给的短路电流为短路电流为1.5KA;1.5KA;（（c c）系统为无穷大系统系统为无穷大系统EXIT4.8  电力线路及选择电力线路及选择4.8.1 4.8.1 电力线路概述电力线路概述4.8.2 4.8.2 架空线路导线截面选择架空线路导线截面选择 4.8.3 4.8.3 电力电缆导线截面选择计算电力电缆导线截面选择计算主要内容主要内容EXIT4.8.1 4.8.1 电力线路概述电力线路概述 架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路。

导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度一、一、 架空线路的结构与型号架空线路的结构与型号 架空线路由导线、电杆、横担、拉线、绝缘子和线路金具等组成 为了防雷，有些架空线还架设有避雷线EXIT1 1 导线导线n架空导线架设在空中，要承受自重、风压、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，同时还受温度变化的影响，运行条件比较恶劣因此，它们的材料应有较高的机械强度和抗腐蚀能力，而且导线要有良好的导电性能导线按结构分为单股线与多股绞线；按材质分为铝（L）、钢（G）、铜（T）、铝合金（HL）等类型由于多股绞线优于单股线，故架空导线多采用多股绞线n铝绞线（铝绞线（LJLJ）） 导电率高、质轻价廉，但机械强度较小、耐腐蚀性差，故多用于挡距不大的10kV及以下的架空线路EXIT架空线路结构示意图架空线路结构示意图n钢芯铝绞线钢芯铝绞线（（LGJ）） 将多股铝线绕在钢将多股铝线绕在钢芯外层，铝导线起芯外层，铝导线起载流作用，机械载载流作用，机械载荷由钢芯与铝线共荷由钢芯与铝线共同承担，使导线的同承担，使导线的机械强度大为提高，机械强度大为提高，因而在因而在10kV以上的以上的架空线路中得到广架空线路中得到广泛应用泛应用EXITn铝合金绞线（铝合金绞线（LHJLHJ）） 机械强度大、防腐性能好、导电性亦好，可用于一般输配电线路。

n铜绞线（铜绞线（TJTJ）） 导电率高、机械强度大、耐腐蚀性能好，是理想的导电材料但为了节约用铜，目前只限于有严重腐蚀的地区使用n钢绞线（钢绞线（GJGJ）） 机械强度高，但导电率差、易生锈、集肤效应严重，故只适用于电流较小、年利用小时低的线路及避雷线EXIT 2 2 杆塔杆塔n杆塔是用来支持绝缘子和导线，使导线相互之间、导线对杆塔和大地之间保持一定的距离（挡距），以保证供电与人身安全对应于不同的电压等级，有一个技术经济上比较合理的挡距，如及以下为30～50m ，6～10kV为40～100m ，35kV水泥杆为100～150m ，110～220kV铁塔为150～400m等n杆塔根据所用材料的不同可分为木杆、钢筋混凝土杆和铁塔等三种n杆塔按用途可划分为：直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、特种杆（如分支杆、跨越杆、换位杆等）EXIT3 3 横担横担n横担的主要作用是固定绝缘子，并使各导线相互之间保持一定的距离，防止风吹或其他作用力产生摆动而造成相间短路目前使用的主要是铁横担、木横担、瓷担等n横担的长度取决于线路电压的高低、挡距的大小、安装方式和使用地点主要是保证在最困难条件下（如最大弧垂时受风吹动）导线之间的绝缘要求。

35kV以下电力线路的线间最小距离见有关设计手册EXIT4 4 绝缘子绝缘子n绝缘子的作用是使导线之间、导线与大地之间彼此绝缘故绝缘子应具有良好的绝缘性能和机械强度，并能承受各种气象条件的变化而不破裂线路绝缘子主要有针式绝缘子、悬式绝缘子5 5 金具金具n用于连接、固定导线或固定绝缘子、横担等的金属部件常用的金具有：悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、联结金具、保护金具等EXIT二、二、 电缆线路的结构与型号电缆线路的结构与型号 电缆线路的结构主要由电缆、电缆接头电缆线路的结构主要由电缆、电缆接头与封端头、电缆支架与电缆夹等组成与封端头、电缆支架与电缆夹等组成1 1 电缆种类与结构电缆种类与结构在输、配电线路中，目前常用的1～35kV电力电缆，主要有铠装电缆与软电缆两大类铠装电缆具有高的机械强度，但不易弯曲，主要用于向固定及半固定设备供电；软电缆轻便易弯曲，主要用于向移动设备供电n铠装电缆n软电缆EXIT2 2 电缆型号的选择电缆型号的选择①①电力电缆的型号电力电缆的型号EXITn塑料绝缘电力电缆塑料绝缘电力电缆结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便。

装方便常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆（已常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆（已达达10kV10kV电压等级）和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯电压等级）和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（已达护套电缆（已达110kV110kV电压等级）电压等级）②②常用型号及选择原则常用型号及选择原则n 油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆　　可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆　　可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力受大的拉力EXIT③③常用绝缘导线型号常用绝缘导线型号及选择及选择塑料绝缘的绝缘性塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设时常用在室内敷设时常用 常用塑料绝缘常用塑料绝缘线型号有：线型号有：BLVBLV（（BVBV），），BLVVBLVV（（BVVBVV），），BVRBVR电力电缆结构示意图电力电缆结构示意图EXIT环氧树脂中间头示意图环氧树脂中间头示意图EXIT环氧树脂终端头示意图环氧树脂终端头示意图EXIT一一 导线截面选择原则导线截面选择原则为了保证供电系统、安全可靠、优质、经济地运行，导线和电缆（含母线）的截面的选择必须满足下列条件： 1 1 经济电流密度经济电流密度高压线路及特大电流的低压线路， 一般应按规定的经济电流密度选择和电缆的截面，以使线路的年运行费用（包括电能损耗费）接近于最小，节约电能和有色金属。

4.8.2 4.8.2 架空线路导线界面选择架空线路导线界面选择EXIT2.2.长时允许电流（允许载流量）长时允许电流（允许载流量）导线和电缆在通过计算电流时产生的发热高温， 不应超过其正常运行时的最高允许温度3 3正常运行允许电压损失正常运行允许电压损失导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗, 不应超过正常运行时允许的电压损耗值4 4机械强度条件机械强度条件 导线的截面应不小于最小允许截面由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需校验短路热稳定度EXIT二、二、 高压架空线路导线截面选择计算高压架空线路导线截面选择计算n高压架空线路导线截面的选择，应先按经济电流密度初选，然后按其他条件进行校验，全部条件都校验合格者为所选1 1按经济电流密度选择导线截面按经济电流密度选择导线截面 选择原则从两方面两方面考虑：n选择截面越大，电能损耗就越小，但线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用就越高；EXITn 截面选择小，线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用虽然低，但电能损耗大 从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面，用符号Sec表示。

对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度，用符号Jec表示 按经济电流密度计算经济截面的公式为式中，Ica为线路计算电流 EXIT例例 某变电站以某变电站以35kV35kV架空线路向一容量为架空线路向一容量为3800+j2100kVA3800+j2100kVA的工厂供的工厂供电，工厂的年最大负荷利用小时为电，工厂的年最大负荷利用小时为5600h5600h架空线路采用架空线路采用LGJLGJ型钢型钢芯铝绞线试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度芯铝绞线试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度解解   1.1.选择经济截面　选择经济截面　 查表可知，其查表可知，其jec=0.9A jec=0.9A       平方毫米平方毫米选标准截面选标准截面7070平方毫米，即型号为平方毫米，即型号为LGJLGJ––7070的铝绞线的铝绞线       2.2.校验发热条件校验发热条件查附录表可知，查附录表可知，LGJLGJ––7070在室外温度为在室外温度为25℃25℃时的允许载流量为，所时的允许载流量为，所以满足发热条件以满足发热条件       3.3.校验机械强度校验机械强度查附录表查附录表1515可知，可知，35kV35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为架空铝绞线的机械强度最小截面为Smin=35Smin=35平方毫米平方毫米

平方毫米，因此所选的导线截面也满足机械强度要EXIT2 2 按长时允许电流选择导线截面按长时允许电流选择导线截面 三相系统相线截面的选择： 导线和电缆的正常发热温度不得超过额定负荷时的最高允许温度选择截面时须使通过相线的计算电流Ic不超过其允许载流量Ial，即                 Ic≤Ial                     一般决定导线允许载流量时，周围环境温度均取＋25℃作为标准，当周围空气温度不是＋25℃，而是 时，导线的长时允许电流应按下式进行修正           EXIT3 3 按允许电压损失选择导线截面按允许电压损失选择导线截面电流通过导线时，线路两端电压不等 为了保证供电质量，对各类电网规定了最大允许电压损失在选择导线截面时，要求实际电压损失ΔU％不超过允许电压损失ΔUac％，即 EXIT三、三、 低压架空线路导线截面选择低压架空线路导线截面选择n对于1kV以下的低压架空线，与高压架空线相比，线路比较短，但负荷电流较大所以一般不按经济电流密度选择低压动力线按长时允许电流初选，按允许电压损失及机械强度校验；低压照明线，因其对电压水平要求较高，所以，一般先按允许电压损失条件初选截面，然后按长时允许电流和机械强度校验。

EXIT1 按长时允许电流选择导线截面按长时允许电流选择导线截面n要求导线的长时允许电流不小于线路的最大长时负荷电流（计算电流）即 Ial ≥Ica 2 按允许电压损失选择导线截面按允许电压损失选择导线截面n因低压线路负荷电流大，相应的电压损失也大，故必须按允许电压损失来校验所选择导线截面 电压损失的计算公式与高压线路相同 3 按机械强度选择导线截面按机械强度选择导线截面EXIT4.8.3 　电力电缆芯线截面选择计算　电力电缆芯线截面选择计算一、一、 高压电缆芯线截面选择计算高压电缆芯线截面选择计算n电缆与架空线相比，散热条件较差，故还应考虑在短路条件下的热稳定问题因此高压电缆截面除按经济电流密度、允许电压损失、长时允许电流选择外，还应按短路的热稳定条件进行校验EXIT1 1 按经济电流密度选择电缆截面按经济电流密度选择电缆截面n根据高压电缆线路所带负荷的最大负荷年利用小时，及电缆芯线材质，查出经济电流密度Jec，然后计算最大长时负荷电流Ica（如为双回路并联运行的线路，应按最大长时负荷电流的一半计算），电缆的经济截面Sec为EXIT2 2 按长时允许电流校验所选电缆截面按长时允许电流校验所选电缆截面n根据按经济电流密度选择的标准截面，查出其长时允许电流Ial，应不小于其最大长时负荷电流（此时双回路供电应按一回故障的情况考虑），即 KIal ≥Ica K = K1K2K3EXIT3 3 按电压损失校验电缆截面按电压损失校验电缆截面式中 L——线路长度，m；Sc——导线截面，mm2；γ——导线电导率，m／2。

EXIT4 4 按短路电流校验电缆的热稳定性按短路电流校验电缆的热稳定性式中　I∞——最大三相稳态短路电流，A；ti ——短路电流作用的假想时间，s；C——热稳定系数，EXIT二、低压架空线路导线截面选择二、低压架空线路导线截面选择n低压电缆截面选择与高压电缆选择不同，主要考虑电缆正常运行时的发热与电压损失，并考虑故障时短时承受大电流所引起的温升，故不再按经济电流密度选择，而是按长时允许负荷电流初选截面，再用正常运行允许电压损失和满足短路热稳定的要求进行校验，所选电缆必须满足上述所有条件EXIT1.按长时允许负荷电流选择按长时允许负荷电流选择2.按正常运行允许电压损失选择按正常运行允许电压损失选择3.按短路热稳定要求选择按短路热稳定要求选择EXIT4.9   母线及绝缘子选择母线及绝缘子选择4.9.1 母线的选择母线的选择1 1 母线选型母线选型 母线选型包括材料、截面形状和布置方式n母线材料有铜、铝、铝合金等 n母线形状有矩形、管形和多股绞线等种类 n矩形母线的散热和机械强度与导体布置方式有关平放布置机械强度高，但散热条件差，长时允许电流下降当母线宽度大于60 mm时，长时允许电流降低8％；小于60mm时降低5％。

EXIT2   母线截面积选择母线截面积选择 l按最大长时负荷电流选择母线截面积按最大长时负荷电流选择母线截面积l按经济电流密度选择母线截面按经济电流密度选择母线截面EXITn按短路条件进行校验按短路条件进行校验n母线热稳定性校验母线热稳定性校验 所选母线的截面所选母线的截面S应不小于最小热稳定应不小于最小热稳定截面截面Smin，即，即EXITn母线动稳定性校验母线动稳定性校验 母线在短路冲击电流电动力作用下应保母线在短路冲击电流电动力作用下应保证不会产生永久性变形或断裂，即母线证不会产生永久性变形或断裂，即母线材料允许应力材料允许应力 al应不小于短路电流作用应不小于短路电流作用母线上的电动应力母线上的电动应力 max，即，即EXIT4.9.2 4.9.2 母线支柱绝缘子和套管绝缘子的选择母线支柱绝缘子和套管绝缘子的选择n支柱绝缘子对母线起着支持、固定与绝缘等支柱绝缘子对母线起着支持、固定与绝缘等作用母线穿过建筑物或其它物体时，必须作用母线穿过建筑物或其它物体时，必须用套管绝缘子绝缘用套管绝缘子绝缘1 支柱绝缘子的选择支柱绝缘子的选择 绝缘子按使用地点分户内式及户外式两种。

绝缘子按使用地点分户内式及户外式两种支柱绝缘子应根据使用地点、母线电压选择支柱绝缘子应根据使用地点、母线电压选择后，再按短路条件校验其动稳定性后，再按短路条件校验其动稳定性EXITn额定电压选择额定电压选择 支柱绝缘子额定电压不小于所在电支柱绝缘子额定电压不小于所在电网的电压，即网的电压，即n支柱绝缘子动稳定性校验支柱绝缘子动稳定性校验 按最大允许力按最大允许力F Fal进行校验，即进行校验，即Fal Fde≥KFmax     EXIT2套管绝缘子的选择套管绝缘子的选择 套管绝缘子的额定电流是绝缘子内导体在环套管绝缘子的额定电流是绝缘子内导体在环境温度为境温度为40℃，最高发热温度为，最高发热温度为80℃时的最时的最大长时允许电流当环境年最高温度大长时允许电流当环境年最高温度( ℃)高于高于40℃，且低于，且低于60℃时，允许电流值可按时，允许电流值可按下式进行修正：下式进行修正：。