1、(Power System short-circuit current calculation)第四章 短路電流計(jì)算本章討論和計(jì)算供電系統(tǒng)在短路故障條件下產(chǎn)生的電流本章內(nèi)容是分析工廠供電系統(tǒng)和進(jìn)行供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)第1頁，共129頁。4.1 短路的基本概念4.2 無限大容量電源系統(tǒng)短路暫態(tài)過程分析4.3 無限大容量電源系統(tǒng)短路電流計(jì)算4.4 兩相和單相短路電流計(jì)算4.5 大功率電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響4.6 短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)4.7 電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響4.8 電力線路及選擇4.9 母線及絕緣子選擇第四章 短路電流計(jì)算第2頁，共129頁。4.1 短路電流的基本概念4.1.1 短路原因

2、1.電氣設(shè)備、元件的損壞: 設(shè)備絕緣自然老化、操作過電壓、大氣過電壓、機(jī)械損傷 2.自然原因：自然災(zāi)害（地震、冰災(zāi)、洪水等）鳥獸跨接裸導(dǎo)體 3.人為事故誤操作：帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘 第3頁，共129頁。 4.1短路的概述4.1.1短路的原因 造成短路的原因通常有： (1)電氣絕緣損壞(2)誤操作及誤接(3)飛禽跨接裸導(dǎo)體(4) 其他原因 可能是由于設(shè)備或線路長(zhǎng)期運(yùn)行，其絕緣自然老化而損壞； 也可能是設(shè)備或線路本身質(zhì)量差，絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，過負(fù)荷或過電壓(內(nèi)部過電壓或雷電)擊穿； 也可能是設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行不當(dāng)而導(dǎo)致短路。 帶負(fù)荷誤拉高壓隔離開關(guān)，很可能會(huì)造成三相

3、弧光短路；將低電壓設(shè)備接在較高電壓的電路中也可能造成設(shè)備絕緣擊穿而短路。鳥類及蛇、鼠等小動(dòng)物跨接在裸露的不同電位的導(dǎo)體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣部分，都可能導(dǎo)致短路。 如地質(zhì)災(zāi)害、惡劣天氣使輸電線斷線、倒桿，或人為盜竊、破壞等原因?qū)е露搪?。電氣絕緣損壞是造成短路的主要原因 第4頁，共129頁。1 三相短路：指供電系統(tǒng)中三相導(dǎo)線間發(fā)生對(duì)稱性的短路，如圖 (a)所示。 2 兩相短路：指三相供電系統(tǒng)中任意兩相間發(fā)生的短路，如圖 (b)所示。3 單相短路：指供電系統(tǒng)中任一相經(jīng)大地與電源中性點(diǎn)發(fā)生短路，如圖 (c)、(d)所示。4 兩相接地短路：指中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中兩不同相的單相接地所形成

4、的相間短路，如圖 (e)所示；也指兩相短路又接地的情況，如圖 (f)所示。4.1.2 短路的形式第5頁，共129頁。第6頁，共129頁。1.產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，使故障元件和短路電路中的其它元件損壞。2.電壓驟降，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。3.造成停電事故。4.造成不對(duì)稱電路，其電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信設(shè)備、信號(hào)系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾。5.嚴(yán)重的短路運(yùn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。4.1.3 短路的危害第7頁，共129頁。1.選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備。2.繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。3.設(shè)計(jì)時(shí)作不同方案的技術(shù)比較。4.電力系統(tǒng)短路試驗(yàn)、故障分析

5、、穩(wěn)定控制措施制定的依據(jù)5.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃、設(shè)計(jì)的依據(jù)（主接線方案、運(yùn)行方式、及限流措施）4.1.4 計(jì)算短路電流目的第8頁，共129頁。4.1.5 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)基本假設(shè)有： (1) 忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定。 (2) 忽略各元件的電阻。高壓電網(wǎng)中各種電氣元件的電阻一般都比電抗小得多，各阻抗元件均可用一等值電抗表示。但短路回路的總電阻大于總電抗的1/3時(shí)，應(yīng)計(jì)入電氣元件的電阻。此外，在計(jì)算暫態(tài)過程的時(shí)間常數(shù)時(shí)，各元件的電阻不能忽略。 (3) 忽略短路點(diǎn)的過渡電阻。過渡電阻是指相與相或者相與地之間短接所經(jīng)過的電阻。一般情況下，都以金屬性短路對(duì)待，只是在某些繼電保

6、護(hù)的計(jì)算中才考慮過渡電阻。 (4) 除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都可以看做三相對(duì)稱的。第9頁，共129頁。4.2 短路電流的暫態(tài)過程分析 供電系統(tǒng)短路過程本質(zhì)上是電路過渡過程從一個(gè)穩(wěn)態(tài)過渡到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的中間過程，時(shí)間短。學(xué)習(xí)內(nèi)容：1. 無限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流暫態(tài)過程分析2. 有限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流暫態(tài)過程分析第10頁，共129頁。1 無限大容量電源系統(tǒng)概念：是指其容量相對(duì)于單個(gè)用戶（例如一個(gè)工廠）的用電設(shè)備容量大得多的電力系統(tǒng)，以致饋電用戶的線路上無論如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓能始終維持基本不變。在實(shí)際應(yīng)用中，常把內(nèi)阻抗小于短路回路

7、總阻抗10%的電源或系統(tǒng)（戴維南等值）作為無窮大容量電源。目的：簡(jiǎn)化短路計(jì)算4.2.1無限大容量系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程第11頁，共129頁。2. 無限大容量系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程分析 一相等效電路圖 無窮大電源電路第12頁，共129頁。如上圖：電壓源（無窮大電源），在時(shí)刻t0經(jīng)電阻R及電感L突然短路 。短路前（t小于等于零）第13頁，共129頁。短路后穩(wěn)態(tài)（t至無窮）：第14頁，共129頁。 短路暫態(tài)過程：第15頁，共129頁。3. 最嚴(yán)重三相短路的短路電流 產(chǎn)生最嚴(yán)重短路電流的條件： (1)短路瞬時(shí)電壓過零 =0 (2)短路前空載或 cos=1 (3)短路回路純電感 =90第16頁，共129頁。

8、4. 短路電流的幾個(gè)物理量短路電流周期分量有效值（穩(wěn)態(tài)短路電流I）第17頁，共129頁。短路沖擊電流 短路沖擊電流是短路全電流的最大瞬時(shí)值， 出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，即t=0.01秒時(shí)。短路全電流有效值 短路電流t時(shí)刻的有效值： 校驗(yàn)開關(guān)開斷電流、設(shè)備熱、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定第18頁，共129頁。短路容量 SK 三相短路容量是選擇斷路器時(shí)，校驗(yàn)其斷路能力的依據(jù)，它根據(jù)計(jì)算電壓即平均額定電壓進(jìn)行計(jì)算第19頁，共129頁。4.3 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算的幾點(diǎn)說明由供配電系統(tǒng)的內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，其容量遠(yuǎn)比系統(tǒng)容量要小，而阻抗則較系統(tǒng)阻抗大得多，短路時(shí)，系統(tǒng)母線上的電壓變動(dòng)很小，可認(rèn)為

9、電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無限大。短路電流計(jì)算按金屬性短路進(jìn)行。短路電流的計(jì)算方法，有名值算法，標(biāo)么制法和短路容量法等。第20頁，共129頁。4. 短路計(jì)算的是否合理，關(guān)鍵在于短路計(jì)算點(diǎn)的選擇是否合理。作為選擇校驗(yàn)用的短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇為使電器和導(dǎo)體可能通過最大短路電流的地點(diǎn)。第21頁，共129頁。3.3.1 有名值算法（歐姆法） 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分量的幅值和有效值保持不變，短路電流的有關(guān)物理量Ish、ish、I和Sk都與短路電流周期分量有關(guān)。因此，只要算出短路電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，采用的標(biāo)幺值計(jì)算。第22頁，共129頁。1 歐姆法短

10、路電流計(jì)算的有關(guān)公式 在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，其三相短路電流周期分量有效值可按三相電路歐姆定律公式計(jì)算，即 短路計(jì)算電壓取為比線路額定電壓UN高 5；按我國電壓標(biāo)準(zhǔn)，Uc有0.4、0.69、 3.15 ，6.3，10.5、37kV等；第23頁，共129頁。在高壓電路的短路計(jì)算中，正?？傠娍惯h(yuǎn)比總電阻大，所以一般只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。在計(jì)算低壓側(cè)短路時(shí)，也只有當(dāng)短路電路的RX/3時(shí)才需要考慮電阻。 如果不計(jì)電阻，則三相短路電流的周期分量有效值為三相短路容量為采用歐姆法進(jìn)行短路電流計(jì)算的關(guān)鍵是確定短路回路的阻抗。第24頁，共129頁。系統(tǒng)電源電抗 電力系統(tǒng)阻抗的電阻一般很小不予考慮，其電抗

11、可由電力系統(tǒng)變電站高壓饋線出口斷路器的斷流容量來估算。2 供電系統(tǒng)常用電氣元件阻抗計(jì)算方法第25頁，共129頁。變壓器電抗（電阻RT +電抗XT ）變壓器的電阻RT ,可由變壓器的短路損耗Pk近似地計(jì)算。Uc短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓(kV)； SN變壓器的額定容量(kVA)；P k變壓器的短路損耗(kW)，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本。 第26頁，共129頁。變壓器電抗變壓器的電抗XT，可由變壓器的短路電壓(即阻抗電壓) Uk%來近似地計(jì)算。因式中 Uk%變壓器的短路電壓百分值，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本第27頁，共129頁。電力線路的阻抗線路的電阻RWL，可由已知截面的導(dǎo)線或電纜的單位長(zhǎng)度電阻R0值求得：

12、線路的電抗XWL，可由已知截面和線距的導(dǎo)線或已知截面和電壓的電纜單位長(zhǎng)度電抗X0值求得：第28頁，共129頁。電抗器阻抗 電抗器銘牌標(biāo)有 ， 和繞組電抗百分?jǐn)?shù) 。第29頁，共129頁。畫出短路計(jì)算系統(tǒng)圖，包含與短路計(jì)算所有元件的單線系統(tǒng)，標(biāo)出元件的參數(shù)，短路點(diǎn);畫出短路計(jì)算系統(tǒng)圖的等值電路圖，并標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值; 3. 有名值算法計(jì)算步驟（注意不同電壓等級(jí)的歸算）：第30頁，共129頁。簡(jiǎn)化等值電路圖，求出短路總阻抗。簡(jiǎn)化時(shí)電路的各種簡(jiǎn)化方法都可以使用，如串聯(lián)并聯(lián)、-Y或Y-變換、等電位法等;計(jì)算短路電流有名值和短路其它各量。即短路電流、沖擊

13、短路電流和三相短路容量。第31頁，共129頁。歐姆法短路計(jì)算示例【例4.1】 某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為500MVA試求用戶配電所10kV母線上k1點(diǎn)短路和車間變電所低壓380V母線上k2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 解：1) 求k1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量( =10.5kV)例4.1的短路計(jì)算電路圖第32頁，共129頁。 (1) 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗： 電力系統(tǒng)的電抗 架空線路的電抗，查手冊(cè)得X0=0.38/km，因此 =0.385=1.9 繪k 1點(diǎn)的等效電路如圖4.5(a)所示，并計(jì)算其總電抗得=0.22+1.9=2.12例4.1的短路等效

14、電路圖(歐姆法)第33頁，共129頁。 (2) 計(jì)算k1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量： 三相短路電流周期分量有效值 kA2.86kA 三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流 =2.86kA 三相短路沖擊電流及其有效值 =2.552.86kA7.29kA =1.512.86kA4.32kA 三相短路容量 10.52.8652.01MVA第34頁，共129頁。 2) 求k 2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量( =0.4kV) (1) 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗： 電力系統(tǒng)的電抗 =3.210-4 架空線路的電抗 電纜線路的電抗 查手冊(cè)得X0=0.08/km，因此 =0.080.5( )2=5.810-5

15、 電力變壓器的電抗 由手冊(cè)得Uk%=4.5, 因此 =7.210-6k=7.210-3 繪k 2點(diǎn)的等效電路如圖4.5(b)所示，并計(jì)算其總電抗 =3.210-4+2.7610-3+5.810-5+7.210-3=0.01034第35頁，共129頁。(2) 計(jì)算k2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量： 三相短路電流周期分量有效值 0.01034kA=22.3kA 三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流 三相短路沖擊電流及其有效值 =1.84 =1.8422.3kA=41.0kA =1.09 =1.0922.3kA=24.3kA 三相短路容量 0.422.3MVA=15.5 MVA在工程設(shè)計(jì)說明書中，往往只列

16、短路計(jì)算表，如表4-1所示。第36頁，共129頁。短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流kA三相短路容量MVAk 1點(diǎn)2.862.862.867.294.32 52.0k 2點(diǎn) 22.32.322.341.024.3 15.5表4-1 例4.1的短路計(jì)算結(jié)果 第37頁，共129頁。例4.2 某供電系統(tǒng)如圖所示，已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10型，變壓器聯(lián)結(jié)組別為Yyn0型，試求工廠變電所高壓10kV母線上k1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k2點(diǎn)短路的短路電流和短路容量。解：1.求k1點(diǎn)短路時(shí)的短路電流和短路容量a.計(jì)算短路電路中各元件的電抗和總電抗電力系統(tǒng)的電抗：由附表3查得SN1010型斷路器的斷流容量

17、第38頁，共129頁。 架空線路的電抗：由表查得 k1點(diǎn)短路的等效電路如圖所示，計(jì)算其總電抗為 b.計(jì)算三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值為第39頁，共129頁。三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流為三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值為 三相短路容量為 第40頁，共129頁。2.求k2點(diǎn)短路時(shí)的短路電流和短路容量 a.計(jì)算短路電路中各元件的電抗和總電抗電力系統(tǒng)的電抗：架空線路的電抗： 電力變壓器的電抗： K2點(diǎn)短路的等效電路如圖所示，計(jì)算其總電抗為 第41頁，共129頁。b.計(jì)算三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值為三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流為三相短路沖擊電流及第

18、一個(gè)周期短路全電流有效值為 三相短路容量為 第42頁，共129頁。在實(shí)際工程中，通常列出短路計(jì)算表，見下表 短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk12225.13.0236.4k226262647.8428.3418.01第43頁，共129頁。4.3.2 標(biāo)幺值算法為什么選擇 標(biāo)幺值進(jìn)行算法？在電路計(jì)算中，一般比較熟悉的是有名單位。在電力系統(tǒng)計(jì)算短路電流時(shí)，如計(jì)算低壓系統(tǒng)的短路電流，常采用有名單位制；但計(jì)算高壓系統(tǒng)的短路電流，由于有多個(gè)電壓等級(jí)，存在著阻抗換算問題，為使計(jì)算簡(jiǎn)化，常采用標(biāo)幺制。第44頁，共129頁。標(biāo)幺值概念 任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值稱為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒

19、有單位。即4.3.2 標(biāo)幺值算法第45頁，共129頁。采用標(biāo)幺值法計(jì)算時(shí)必須先選定基準(zhǔn)值，基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)阻抗亦遵循功率平衡方程 。四個(gè)基準(zhǔn)值中只有二個(gè)基準(zhǔn)值是獨(dú)立的，通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。并由他們求出基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)阻抗。按標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud。確定了基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud以后，根據(jù)三相交流電路的基本關(guān)系，基準(zhǔn)電流Id就可按式 （4-29）計(jì)算 （4-29）第46頁，共129頁。 基準(zhǔn)電抗Xd則按式(4-30)計(jì)算 (4-30) 據(jù)此，可以直接寫出以下標(biāo)幺值表示式 容量標(biāo)幺值 (4-31) 電壓標(biāo)幺值 (4-32) 電流標(biāo)幺值

20、 (4-33) 電抗標(biāo)幺值 (4-34) 工程設(shè)計(jì)中，為計(jì)算方便起見通常取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud通常就取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即取Ud =Uc。 第47頁，共129頁。2 優(yōu)點(diǎn)(1) 在三相電路中，標(biāo)幺值相量等于線量。 (2) 三相功率和單相功率的標(biāo)幺值相同。 (3) 當(dāng)電網(wǎng)的電源電壓為額定值時(shí)( 1)，功率標(biāo)幺值與電流標(biāo)幺值相等，且等于電抗標(biāo)幺值的倒數(shù)，即(4) 兩個(gè)標(biāo)幺值相加或相乘，仍得同一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值。 由于以上優(yōu)點(diǎn)，用標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流可使計(jì)算簡(jiǎn)便，且結(jié)果明顯，便于迅速及時(shí)地判斷計(jì)算結(jié)果的正確性。第48頁，共129頁。線路的電阻標(biāo)幺值和電抗標(biāo)幺值 變壓器的電抗

21、標(biāo)幺值3. 各元件標(biāo)幺值的計(jì)算第49頁，共129頁。電抗器的電抗標(biāo)幺值Ud為電抗器安裝處的基準(zhǔn)電壓。系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值（1）已知電力系統(tǒng)電抗有名值XS系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值為 第50頁，共129頁。（2）已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量Soc （3）已知電力系統(tǒng)出口處的短路容量SK第51頁，共129頁。 4. 標(biāo)幺值法短路計(jì)算的步驟 (1) 繪出短路的計(jì)算電路圖，并根據(jù)短路計(jì)算目的確定短路計(jì)算點(diǎn)，如圖4.4所示； (2) 確定基準(zhǔn)值，取Sd =100MVA，Ud =Uc(有幾個(gè)電壓級(jí)就取幾個(gè)Ud )，并求出所有短路計(jì)算點(diǎn)電壓下的Id； (3) 計(jì)算短路電路中所有主要元件的電抗標(biāo)幺值； (4) 繪出短路電路

22、的等效電路圖，也用分子標(biāo)元件序號(hào)，分母標(biāo)元件的電抗標(biāo)幺值，并在等效電路圖上標(biāo)出所有短路計(jì)算點(diǎn)，如圖4.6所示；(5) 針對(duì)各短路計(jì)算點(diǎn)分別簡(jiǎn)化電路，并求其總電抗標(biāo)幺值，然后按有關(guān)公式計(jì)算其所有短路電流和短路容量。 第52頁，共129頁。5. 標(biāo)幺值算法計(jì)算步驟流程圖發(fā)電機(jī)、變壓器、網(wǎng)絡(luò)等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)有名值標(biāo)幺值第53頁，共129頁。短路容量沖擊電流的計(jì)算注意：某點(diǎn)的短路容量反映該點(diǎn)與電源聯(lián)系的緊密程度！短路電流計(jì)算第54頁，共129頁。試用標(biāo)幺值進(jìn)行短路計(jì)算示例【例4.3】 某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為500MVA試求用戶配電所10kV母線上k1點(diǎn)短路和車間變電所低壓3

23、80V母線上k2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 解：1) 求k1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量( =10.5kV)例4.2的短路計(jì)算電路圖第55頁，共129頁。解：(1) 確定基準(zhǔn)值。 取 Sd = 100MVA，Uc1 = 10.5kV，Uc2 = 0.4kV kA=5.50kA而 kA=144kA (2) 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值。 電力系統(tǒng)(已知Soc= 500MVA) =100/500=0.2 架空線路(查手冊(cè)得X0= 0.38/km) =0.385100/10.52=1.72 電纜線路的電抗 (查手冊(cè)得X0=0.08/km) =0.080.5100/10.52=0.036

24、電力變壓器(由手冊(cè)得Uk%= 4.5) =4.5100103/1001000=4.5第56頁，共129頁。 然后繪制短路電路的等效電路如圖4.6所示，在圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)及電抗標(biāo)幺值。圖4.6 【例4.2】的等效電路圖(標(biāo)幺制法) (3) 求k 1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值。 =0.2+1.72=1.92 三相短路電流周期分量有效值。 =5.50/1.92=2.86kA 其他三相短路電流。 =2.552.86kA=7.29kA =1.512.86kA=4.32kA=2.552.86kA=7.29kA第57頁，共129頁。 三相短路容量。 =100/1.92

25、MVA=52.0MVA (4) 求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值。 =0.2+1.72+0.036+4.5=6.456 三相短路電流周期分量有效值。 =144/6.456kA=22.3kA 第58頁，共129頁。 其他三相短路電流。 =1.8422.3kA=41.0kA =1.0922.3kA=24.3kA 三相短路容量。 =100/6.456MVA=15.5MVA 由此可知，采用標(biāo)幺值法計(jì)算與采用歐姆法計(jì)算的結(jié)果完全相同。=144/6.456kA=22.3kA 其他三相短路電流。第59頁，共129頁。復(fù)習(xí)：短路的類型 對(duì)稱短路短路的形式不對(duì)稱短路單相短路

26、單相接中性點(diǎn)短路單相接地短路兩相短路兩相接地短路兩相短路接地三相短路第60頁，共129頁。4.4 兩相和單相短路分析各種短路故障發(fā)生的概率三相短路 5兩相短路 4兩相短路接地 8單相接地83 在電力系統(tǒng)中，發(fā)生不對(duì)稱故障的概率是很大的，有時(shí)為了校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏度，需要計(jì)算不對(duì)稱短路電流。第61頁，共129頁。 在電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重，因此，三相短路的計(jì)算至關(guān)重要。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，作為選擇、校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，通常以三相短路電流計(jì)算為主。 第62頁，共1

27、29頁。4.4.1兩相短路電流的計(jì)算 無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路時(shí)，其短路電流可由下式求得 如果只計(jì)電抗，則短路電流為 將上式與三相短路電流的計(jì)算式 對(duì)照，得兩相短路電流的計(jì)算式為 上式說明，無限大容量電力系統(tǒng)中，同一地點(diǎn)的兩相短路電流為三相短路電流的0.866倍。 其它兩相短路電流 、 、 、 均可按三相短路電流計(jì)算公式計(jì)算。 第63頁，共129頁。4.4.2單相短路電流的計(jì)算 單相短路電流主要用于單相短路保護(hù)的整定及單相短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。 在中性點(diǎn)接地系統(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)稱分量法可得其單相短路電流為 為電源的相電壓 ； 、 、 分別為單相短路回路的正序、負(fù)序和

28、零序阻抗。 在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常用來計(jì)算低壓配電系統(tǒng)單相短路電流的公式為 為電源的相電壓 ； 為相線與N線短路回路的阻抗； 為相線與PE線短路回路的阻抗； 為相線與PEN線短路回路的阻抗。 第64頁，共129頁。4.4.3大容量電機(jī)短路電流的計(jì)算 當(dāng)短路點(diǎn)附近接有大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)把電動(dòng)機(jī)作為附加電源考慮，電動(dòng)機(jī)會(huì)向短路點(diǎn)反饋短路電流。 短路時(shí)，電動(dòng)機(jī)受到迅速制動(dòng)，反饋電流衰減得非?？欤虼朔答侂娏鲀H影響短路沖擊電流，僅當(dāng)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)組容量大于100kW時(shí)才考慮其影響。 當(dāng)大容量交流電動(dòng)機(jī)與短路點(diǎn)之間相隔有變壓器時(shí)以及在計(jì)算不對(duì)稱短路時(shí)，可不考慮電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。 由電動(dòng)機(jī)提供的短路沖

29、擊電流可按下式計(jì)算： C為電動(dòng)機(jī)反饋沖擊倍數(shù)(感應(yīng)電動(dòng)機(jī)取6.5，同步電動(dòng)機(jī)取7.8，同步補(bǔ)償機(jī)取10.6，綜合性負(fù)荷取3.2)； 為電動(dòng)機(jī)短路電流沖擊系數(shù)(對(duì)310kV的電動(dòng)機(jī)可取1.41.7，對(duì)380V的電動(dòng)機(jī)可取1)； 為電動(dòng)機(jī)額定電流。 計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋沖擊的影響后，短路點(diǎn)總短路沖擊電流為第65頁，共129頁。4.5低壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算 (1)由于低壓電網(wǎng)中降壓變壓器容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高壓電力系統(tǒng)的容量，所以降壓變壓器阻抗和低壓短路回路阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)的阻抗，在低壓電網(wǎng)的短路電流計(jì)算時(shí)，一般不計(jì)電力系統(tǒng)到降壓變壓器高壓側(cè)的阻抗，即將配電變壓器的高壓側(cè)作為無限大容量電源考慮，高壓母線電壓認(rèn)

30、為保持不變。 (2)計(jì)算高壓電網(wǎng)短路電流時(shí)，通常僅計(jì)算短路回路各元件的電抗而忽略其電阻，但在低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入短路回路母線的阻抗、電流互感器一次線圈阻抗、低壓斷路器過電流線圈阻抗和低壓線路中各開關(guān)觸頭接觸電阻等僅當(dāng)短路回路總電阻不大于1/3總電抗時(shí)，才可以不計(jì)電阻。 (3)由于低壓電網(wǎng)的電壓一般只有一級(jí)，而且在短路回路中，除降壓變壓器外，其他各元件的阻抗都是用毫歐表示的，所以在低壓電網(wǎng)的短路電流計(jì)算，采用歐姆法(有名單位制法)計(jì)算比較方便，阻抗單位一般采用毫歐(m)。一、低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算的特點(diǎn)第66頁，共129頁。1. 高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗 由于一般不考慮電力系統(tǒng)至降壓變壓器高壓側(cè)一

31、段的阻抗，可以認(rèn)為系統(tǒng)為無限大容量，則系統(tǒng)的電阻、電抗可看為零。 2. 變壓器阻抗 按公式(4-22)及(4-23)計(jì)算，其單位取毫歐(m)。3. 母線阻抗 母線電阻(m) R WB (4-47) 母線電抗(m) X WB = (4-48)式中 母線長(zhǎng)度(m)； 電導(dǎo)率(銅取53，鋁取32)； A母線截面積(mm2)； 母線中心間的幾何均距， ，其中 12、 13、 23為各相母線間的中心距離； 矩形母線的寬度(mm)。二、短路回路中各元件阻抗計(jì)算第67頁，共129頁。 當(dāng)三相母線水平布置，且相間距離相等時(shí)，則 = 1.26 ，其中 為相鄰母線間的中心距離 母線及導(dǎo)線電纜阻抗也可通過查表取得R

32、0、X0，然后按式(4-49)計(jì)算 R WB (4-49) X WB (4-50)式中 R0 、X0母線及導(dǎo)線電纜單位長(zhǎng)度的電阻、電抗值。4. 刀開關(guān)及低壓斷路器觸頭的接觸電阻(如表4-2所示)表4-2 開關(guān)觸頭的接觸電阻/m 開關(guān)類型額定電流/A50100200400600100020003000斷路器1.30.750.60.40.25刀開關(guān)0.50.40.20.150.08隔離開關(guān)0.20.150.080.030.02第68頁，共129頁。5. 電流互感器一次線圈阻抗(如表4-3所示) 表4-3 電流互感器一次線圈阻抗/m規(guī) 格20/530/540/550/575/5100/5150/52

33、00/5300/5400/5500/5600/5750/5LQG-0.5電阻37.516.69.462.661.50.670.580.170.130.040.040.5級(jí)電抗300133754821.3125.3231.331.030.30.3LQC-1電阻422011731.70.750.420.20.110.051級(jí)電抗673017114.82.71.20.670.30.170.07LQC-31級(jí)電阻電抗19178.284.84.232.81.31.20.750.70.330.30.190.170.090.080.050.040.020.026. 低壓斷路器過電流線圈的阻抗(如表4-4所示

34、) 表4-4 低壓斷路器過電流線圈的阻抗/m線圈額定電流/A50100200400600電阻5.51.30.360.150.12電抗2.70.860.280.100.09第69頁，共129頁。三、低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算 低壓電網(wǎng)中三相短路電流周期分量有效值按式(4-18)計(jì)算。三相短路沖擊電流及其有效值則按式(4-16)和式(4-17)近似計(jì)算?！纠?.3】 某車間變電所接線如圖4.8所示。已知變壓器型號(hào)為S9800/10；低壓母線均為矩形鋁母線(LYM)，水平放置， WB1為80mm8mm， =6m， =250mm；WB2為50mm5mm， =1m， =250mm；WB3為40mm4mm， =

35、2m， =120mm；其余標(biāo)注見圖4.8。試求k點(diǎn)三相短路電流和短路容量。 解：1) 計(jì)算短路電路中各元件的電阻和電抗(取Uc = 400V) 電力變壓器的電阻和電抗，查附錄表得Pk=7500W，Uk%= 4.5，故 = 1.875m = 9 m第70頁，共129頁。圖4.8 【例4.3】的計(jì)算電路 母線WB1的電阻和電抗，查附錄表得R 00.055m/m， X 00.17m/m(取 300 m)，故 R WB1 R 0 0.0556 m = 0.33 mX WB1 X 0 0.176 m= 1.02 m 母線WB2的電阻和電抗，查附錄表得R 00.142m/m，X 00.214m/m(取 3

36、00 m)，故 R WB2R 0 0.1421 m 0.142 mX WB2 X 0 0.2141 m 0.214 m 母線WB3的電阻和電抗，查附錄表得R 00.222m/m，X 00.17m/m(取 150 m)，故R WB3 R 0 = 0.2222 m0.444 mX WB3 X 0 0.172 m0.34 m第71頁，共129頁。 電流互感器TA一次線圈的電阻和電抗，查表4-3得 RTA0.75 m XTA1.2 m 低壓斷路器QF過電流線圈的電阻和電抗，查表4-4得 R QF0.36 m X QF 0.28 m 電路中各開關(guān)觸頭的接觸電阻 查表4-2得隔離開關(guān)QS的接觸電阻為0.0

37、3 m，刀開關(guān)QK的接觸電阻為0.4m，低壓斷路器QF的接觸電阻為0.6m，因此，總的接觸電阻為 RXC(0.03 + 0.4 + 0.6)m1.03 m第72頁，共129頁。 低壓電纜VLV1000350 mm2的電阻和電抗查附錄表得R 0(80)0.77/km，X 0(80)0.071/km。電纜長(zhǎng)度 35m，因此 RWL 0.7735 m26.95 m XWL 0.07135 m2.485 m 2) 計(jì)算短路電路總的電阻、電抗和總阻抗 RR T + R WB1 + R WB2 + R WB3 + R TA + R QF + R XC + R WL (1.875 + 0.33+ 0.142

38、 + 0.444 + 0.75 + 0.36 + 1.03 + 26.95)m 31.88 m第73頁，共129頁。 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 |Z| m 35.04 m 3) 計(jì)算三相短路電流和短路容量 kA = 6.59kA 6.59kA 1.84 1.846.59kA12.13kA 1.09 1.096.59kA7.18kA Uc 0.4 6.59MVA4.57MVA注意：如果上例的短路計(jì)算只計(jì)變壓器和

39、低壓電纜線路的阻抗，則計(jì)算結(jié)果和上例的計(jì)算結(jié)果相差不大。由此可見，低壓電網(wǎng)的短路電流計(jì)算中，當(dāng)計(jì)入低壓線路阻抗的情況下，低壓母線等元件的阻抗可以略去不計(jì)。第74頁，共129頁。4.6短路電流的效應(yīng)一、短路電流的熱效應(yīng)1.短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程與發(fā)熱計(jì)算 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，額定電流在導(dǎo)體中發(fā)熱產(chǎn)生的熱量一方面被導(dǎo)體吸收并使導(dǎo)體溫度升高，另一方面通過各種方式傳入周圍介質(zhì)中。當(dāng)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量等于散發(fā)的熱量時(shí)導(dǎo)體達(dá)到熱平衡狀態(tài)。 當(dāng)電力線路發(fā)生短路時(shí)，由于短路電流大，發(fā)熱量大，時(shí)間短，熱量來不及傳入周圍介質(zhì)中去，這時(shí)可以認(rèn)為全部熱量都用來升高導(dǎo)體溫度。根據(jù)導(dǎo)體允許發(fā)熱的條件，導(dǎo)體在正常負(fù)荷和短路時(shí)最高

40、允許溫度見附表10。 如果導(dǎo)體在短路時(shí)的發(fā)熱溫度不超過允許溫度，則認(rèn)為其短路熱穩(wěn)定度滿足要求。第75頁，共129頁。 采用短路穩(wěn)態(tài)電流來等效計(jì)算實(shí)際短路電流所產(chǎn)生的熱量。 由于通過導(dǎo)體的實(shí)際短路電流并不是短路穩(wěn)態(tài)電流，因此需要假定一個(gè)時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，假定導(dǎo)體通過短路穩(wěn)態(tài)電流時(shí)所產(chǎn)生的熱量，恰好等于實(shí)際短路電流在實(shí)際短路時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量。 這一假想時(shí)間稱為短路發(fā)熱的假想時(shí)間，用 表示。 當(dāng) ，可以認(rèn)為 短路時(shí)間 為短路保護(hù)裝置實(shí)際最長(zhǎng)的動(dòng)作時(shí)間 與斷路器的斷路時(shí)間 之和，即 對(duì)于一般高壓油斷路器，可取 對(duì)于高速斷路器，則取 實(shí)際短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，在短路時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為第76頁，共129頁

41、。2.短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)對(duì)于一般電器 為電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)電流(有效值)， t為電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間 對(duì)于母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體 C為導(dǎo)體短路熱穩(wěn)定系數(shù)，可查附表10； 為導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面積第77頁，共129頁。例4.4 已知某車間變電所380V側(cè)采用LMY-10010 的硬鋁母線，其三相短路穩(wěn)態(tài)電流為34.57kA，母線的短路保護(hù)實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為0.6s，低壓斷路器的斷路時(shí)間為0.1s。試校驗(yàn)此母線的熱穩(wěn)定度。解： 查附表10，得C87 由于母線實(shí)際接面積 A100101000mm2Amin，因此該母線滿足斷路熱穩(wěn)定度的要求。第78頁，共129頁。二、短路電流的電動(dòng)效應(yīng) 1.短路時(shí)最大電

42、動(dòng)力 處在空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通以電流i1、i2 ，兩導(dǎo)體間的電磁作用力即電動(dòng)力為： 為導(dǎo)體的兩相鄰支撐點(diǎn)間的距離，即檔距； 為兩導(dǎo)體的軸線間距離； 為真空和空氣的磁導(dǎo)率。 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(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力最大，其值為： 在短路電流中，三相短路沖擊電流 為最大。其在導(dǎo)體中間相產(chǎn)生的電動(dòng)力最大， 其值為： 校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)通常采用 和 。第79頁，共129頁。2.短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn) 電器和導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)，需根據(jù)校驗(yàn)對(duì)象的不同而采用不同的校驗(yàn)條件。(1)對(duì)于一般電器 或 、 分別為電器的極限通過電流(又稱動(dòng)穩(wěn)定電流)的峰值和有效值，可從有關(guān)

43、手冊(cè)或產(chǎn)品樣本中查得。附錄表3中有部分高壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，供參考。 (2)對(duì)于絕緣子，要求絕緣子的最大允許抗彎載荷大于最大計(jì)算載荷，即 為絕緣子的最大允許抗彎載荷； 為短路時(shí)作用于絕緣子上的計(jì)算力。 第80頁，共129頁。母線在絕緣子上平放，則 母線在絕緣子上豎放，則 第81頁，共129頁。(3)對(duì)于母線等硬導(dǎo)體， 為母線材料的最大允許力單位Pa(N/m2) 硬銅母線(TMY)為140MPa 硬鋁母線(LMY)為70MPa 為母線通過 時(shí)所受的最大計(jì)算應(yīng)力 M為母線通過三相短路沖擊電流時(shí)所受到的彎曲力矩，單位Nm 母線的檔數(shù)2 母線的檔數(shù)2 為母線的檔距 W為母線截面系數(shù)，單位m3 b為

44、母線截面的水平寬度 h為母線截面的垂直高度 電纜的機(jī)械強(qiáng)度很好，無須校驗(yàn)其短路動(dòng)穩(wěn)定度。第82頁，共129頁。例4.5 已知某車間變電所380V側(cè)母線采用LMY-10010 的硬鋁母線，水平平放，相鄰兩母線間的軸線距離為a0.16m，檔距為0.9m，檔數(shù)大于2，它上面接有一臺(tái)250kW的同步電動(dòng)機(jī)， ，效率 ，母線的三相短路沖擊電流為63.6k A。試校驗(yàn)此母線的動(dòng)穩(wěn)定度。 解：(1)計(jì)算母線短路時(shí)所承受的最大電動(dòng)力 同步電動(dòng)機(jī)的額定電流故需計(jì)入感應(yīng)電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊電流 第83頁，共129頁。母線三相短路時(shí)所承受的最大電動(dòng)力為(2)校驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度母線在F（

45、3）作用下的彎曲力矩 母線的截面系數(shù)而硬鋁母線(LMY)的允許應(yīng)力為： 所以該母線滿足動(dòng)穩(wěn)定度的要求。 第84頁，共129頁。 供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)的電壓可降為零。接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流。如下圖所示。4.7 電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響第85頁，共129頁。1 、 三相異步電動(dòng)機(jī)突然短路分析轉(zhuǎn)子沒有外加的勵(lì)磁電流，故定子短路電流穩(wěn)態(tài)分量為0；轉(zhuǎn)子帶有機(jī)械負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速將迅速下降；短路電磁暫態(tài)時(shí)間很短，通常在2030個(gè)周波衰減完畢。一般只考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響

46、。4.7.1 異步電動(dòng)機(jī)的影響第86頁，共129頁。異步電動(dòng)機(jī)等效電路圖2 、異步電動(dòng)機(jī)提供的沖擊短路電流可按下式計(jì)算第87頁，共129頁。1 三相同步電動(dòng)機(jī)突然短路分析同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分為過勵(lì)磁和欠勵(lì)磁，過勵(lì)磁狀態(tài)下短路，電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電勢(shì)明顯大于機(jī)端電壓，可作為發(fā)電機(jī)看待；欠勵(lì)磁狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)只有在短路點(diǎn)附近時(shí)方可看作發(fā)電機(jī)。 與異步機(jī)相比，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有外加的 勵(lì)磁電流，故定子短路電流存在一衰減的穩(wěn)態(tài)分量；計(jì)算方法與同步發(fā)電機(jī)相同； 轉(zhuǎn)子帶有機(jī)械負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速將迅速下降；4.7.2 同步電動(dòng)機(jī)的影響第88頁，共129頁。同步電動(dòng)機(jī)提供的沖擊短路電流計(jì)算公式電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)電機(jī)種類同步電動(dòng)機(jī)

47、異步電動(dòng)機(jī)調(diào)相機(jī)綜合負(fù)載E*1.10.91.20.8X*0.20.20.160.35第89頁，共129頁。 實(shí)際計(jì)算中，只有當(dāng)高壓電動(dòng)機(jī)單機(jī)或總?cè)萘看笥?000kW，低壓電動(dòng)機(jī)單機(jī)或總?cè)萘看笥?0kW，在靠近電動(dòng)機(jī)引出端附近發(fā)生三相短路時(shí)，才考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響。 第90頁，共129頁。例題1 下圖所示網(wǎng)絡(luò)接線中，已知當(dāng)K1 點(diǎn)出現(xiàn)三相短路時(shí)，短路容量為當(dāng)K2 點(diǎn)出現(xiàn)三相短路時(shí)，短路容量為試求當(dāng)K3 點(diǎn)出現(xiàn)三相短路時(shí)的短路容量。第91頁，共129頁。例題2 某電力系統(tǒng)接線如圖示，試計(jì)算K 點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，t=0 秒的短路電流周期分量的有名值。電力系統(tǒng)C的數(shù)據(jù)如下：（a）系統(tǒng)C 變電

48、站開關(guān)的額定斷開容量 ；（b）在系統(tǒng)C 變電站母線發(fā)生三相短路時(shí)，系統(tǒng)已供給的短路電流為1.5KA;（c）系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)。第92頁，共129頁。4.8 電力線路及選擇4.8.1 電力線路概述4.8.2 架空線路導(dǎo)線截面選擇 4.8.3 電力電纜導(dǎo)線截面選擇計(jì)算主要內(nèi)容第93頁，共129頁。4.8.1 電力線路概述 架空線路是指室外架設(shè)在電桿上用于輸送電能的線路。導(dǎo)線材質(zhì)必須具有良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度。一、 架空線路的結(jié)構(gòu)與型號(hào) 架空線路由導(dǎo)線、電桿、橫擔(dān)、拉線、絕緣子和線路金具等組成。 為了防雷，有些架空線還架設(shè)有避雷線。第94頁，共129頁。1 導(dǎo)線架空導(dǎo)線架設(shè)在空中，要承受自重

49、、風(fēng)壓、冰雪荷載等機(jī)械力的作用和空氣中有害氣體的侵蝕，同時(shí)還受溫度變化的影響，運(yùn)行條件比較惡劣。因此，它們的材料應(yīng)有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕能力，而且導(dǎo)線要有良好的導(dǎo)電性能。導(dǎo)線按結(jié)構(gòu)分為單股線與多股絞線；按材質(zhì)分為鋁（L）、鋼（G）、銅（T）、鋁合金（HL）等類型。由于多股絞線優(yōu)于單股線，故架空導(dǎo)線多采用多股絞線。鋁絞線（LJ） 導(dǎo)電率高、質(zhì)輕價(jià)廉，但機(jī)械強(qiáng)度較小、耐腐蝕性差，故多用于擋距不大的10kV及以下的架空線路。第95頁，共129頁。架空線路結(jié)構(gòu)示意圖鋼芯鋁絞線（LGJ） 將多股鋁線繞在鋼芯外層，鋁導(dǎo)線起載流作用，機(jī)械載荷由鋼芯與鋁線共同承擔(dān)，使導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度大為提高，因而在10kV以

50、上的架空線路中得到廣泛應(yīng)用第96頁，共129頁。鋁合金絞線（LHJ） 機(jī)械強(qiáng)度大、防腐性能好、導(dǎo)電性亦好，可用于一般輸配電線路。 銅絞線（TJ） 導(dǎo)電率高、機(jī)械強(qiáng)度大、耐腐蝕性能好，是理想的導(dǎo)電材料。但為了節(jié)約用銅，目前只限于有嚴(yán)重腐蝕的地區(qū)使用。鋼絞線（GJ） 機(jī)械強(qiáng)度高，但導(dǎo)電率差、易生銹、集膚效應(yīng)嚴(yán)重，故只適用于電流較小、年利用小時(shí)低的線路及避雷線。第97頁，共129頁。 2 桿塔桿塔是用來支持絕緣子和導(dǎo)線，使導(dǎo)線相互之間、導(dǎo)線對(duì)桿塔和大地之間保持一定的距離（擋距），以保證供電與人身安全。對(duì)應(yīng)于不同的電壓等級(jí)，有一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較合理的擋距，如0.4kV及以下為3050m ，610kV為

51、40100m ，35kV水泥桿為100150m ，110220kV鐵塔為150400m等。桿塔根據(jù)所用材料的不同可分為木桿、鋼筋混凝土桿和鐵塔等三種。桿塔按用途可劃分為：直線桿、耐張桿、轉(zhuǎn)角桿、終端桿、特種桿（如分支桿、跨越桿、換位桿等）。第98頁，共129頁。3 橫擔(dān)橫擔(dān)的主要作用是固定絕緣子，并使各導(dǎo)線相互之間保持一定的距離，防止風(fēng)吹或其他作用力產(chǎn)生擺動(dòng)而造成相間短路。目前使用的主要是鐵橫擔(dān)、木橫擔(dān)、瓷擔(dān)等。橫擔(dān)的長(zhǎng)度取決于線路電壓的高低、擋距的大小、安裝方式和使用地點(diǎn)。主要是保證在最困難條件下（如最大弧垂時(shí)受風(fēng)吹動(dòng)）導(dǎo)線之間的絕緣要求。35kV以下電力線路的線間最小距離見有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。第

52、99頁，共129頁。4 絕緣子絕緣子的作用是使導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與大地之間彼此絕緣。故絕緣子應(yīng)具有良好的絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度，并能承受各種氣象條件的變化而不破裂。線路絕緣子主要有針式絕緣子、懸式絕緣子。5 金具用于連接、固定導(dǎo)線或固定絕緣子、橫擔(dān)等的金屬部件。常用的金具有：懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結(jié)金具、保護(hù)金具等。第100頁，共129頁。二、 電纜線路的結(jié)構(gòu)與型號(hào) 電纜線路的結(jié)構(gòu)主要由電纜、電纜接頭與封端頭、電纜支架與電纜夾等組成。1 電纜種類與結(jié)構(gòu)在輸、配電線路中，目前常用的135kV電力電纜，主要有鎧裝電纜與軟電纜兩大類。鎧裝電纜具有高的機(jī)械強(qiáng)度，但不易彎曲，主要用于向固定及半固定設(shè)備

53、供電；軟電纜輕便易彎曲，主要用于向移動(dòng)設(shè)備供電。鎧裝電纜軟電纜第101頁，共129頁。2 電纜型號(hào)的選擇電力電纜的型號(hào)第102頁，共129頁。塑料絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕、抗酸堿、耐腐蝕，敷設(shè)安裝方便。常用的有兩種：聚氯乙烯絕緣及護(hù)套電纜（已達(dá)10kV電壓等級(jí)）和交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜（已達(dá)110kV電壓等級(jí)）。常用型號(hào)及選擇原則 油浸紙滴干絕緣鉛包電力電纜可用于垂直或高落差處，敷設(shè)在室內(nèi)、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機(jī)械壓力，但不能承受大的拉力。第103頁，共129頁。常用絕緣導(dǎo)線型號(hào)及選擇塑料絕緣的絕緣性能良好，價(jià)格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設(shè)時(shí)常用。 常用塑料絕緣線型號(hào)有

54、：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。電力電纜結(jié)構(gòu)示意圖第104頁，共129頁。環(huán)氧樹脂中間頭示意圖第105頁，共129頁。環(huán)氧樹脂終端頭示意圖第106頁，共129頁。一 導(dǎo)線截面選擇原則為了保證供電系統(tǒng)、安全可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，導(dǎo)線和電纜（含母線）的截面的選擇必須滿足下列條件： 1 經(jīng)濟(jì)電流密度高壓線路及特大電流的低壓線路， 一般應(yīng)按規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度選擇和電纜的截面，以使線路的年運(yùn)行費(fèi)用（包括電能損耗費(fèi)）接近于最小，節(jié)約電能和有色金屬。4.8.2 架空線路導(dǎo)線界面選擇第107頁，共129頁。長(zhǎng)時(shí)允許電流（允許載流量）導(dǎo)線和電纜在通過計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱高溫， 不應(yīng)超過其正常運(yùn)行

55、時(shí)的最高允許溫度。正常運(yùn)行允許電壓損失導(dǎo)線和電纜在通過計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗, 不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗值。機(jī)械強(qiáng)度條件 導(dǎo)線的截面應(yīng)不小于最小允許截面由于電纜的機(jī)械強(qiáng)度很好，因此電纜不校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。第108頁，共129頁。二、 高壓架空線路導(dǎo)線截面選擇計(jì)算高壓架空線路導(dǎo)線截面的選擇，應(yīng)先按經(jīng)濟(jì)電流密度初選，然后按其他條件進(jìn)行校驗(yàn)，全部條件都校驗(yàn)合格者為所選。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 選擇原則從兩方面考慮：選擇截面越大，電能損耗就越小，但線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費(fèi)用就越高；第109頁，共129頁。 截面選擇小，線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費(fèi)用雖

56、然低，但電能損耗大。 從全面的經(jīng)濟(jì)效益考慮，使線路的年運(yùn)行費(fèi)用接近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，用符號(hào)Sec表示。 對(duì)應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，用符號(hào)Jec表示。 按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面的公式為式中，Ica為線路計(jì)算電流。 第110頁，共129頁。例 某變電站以35kV架空線路向一容量為3800+j2100kVA的工廠供電，工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí)為5600h。架空線路采用LGJ型鋼芯鋁絞線。試選擇其經(jīng)濟(jì)截面，并校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。解 1.選擇經(jīng)濟(jì)截面 查表可知，其jec=0.9A Sec=Ic/jec=71.6/0.9=79.6平方毫米選標(biāo)準(zhǔn)截面70平方毫米，即型號(hào)為L(zhǎng)GJ70的鋁絞線。 2.校驗(yàn)發(fā)熱條件查附錄表可知，LGJ70在室外溫度為25時(shí)的允許載流量為Ial=275AIc=71.6A，所以滿足發(fā)熱條件。 3.校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄表15可知，35kV架空鋁絞線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為Smin=35平方毫米S=70平方毫米，因此所選的導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)度要。第111頁，共129頁。2 按長(zhǎng)時(shí)允許電流選擇導(dǎo)線截面 三相系統(tǒng)相線截面的選擇： 導(dǎo)線和電纜的正常發(fā)熱溫度不得超過額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度。選擇截面時(shí)須使通過相線的計(jì)算電流Ic不超過其允許載流量Ial，即IcIal一般決定導(dǎo)線允許載