供配電第四章第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日第一節(jié)短路的原因、后果和形式

一、短路的原因

（1）電氣設(shè)備絕緣損壞。 （2）有關(guān)人員誤操作。 （3）鳥獸為害事故。

二、短路的后果 三、短路的形式 在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，如圖4-1所示。

第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日第一節(jié)短路的原因、后果和形式

返回本章目錄圖4-1短路的形式（虛線表示短路電流路徑）K（3）-三相短路K（2）-兩相短路

K（1）-單相短路K（1.1）-兩相接地短路

第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過程和物理量 一、無限大容量電力系統(tǒng)及其三相短路的物理過程 無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過程和物理量 圖4-2a是一個(gè)電源為無限大容量的供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路圖。由于三相短路對(duì)稱，因此這一三相短路電路可用圖4-2b所示的等效單相電路來分析研究。圖4-2無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路

a）三相電路圖b）等效單相電路圖第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過程和物理量

圖4-3表示無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路前后的電壓、電流變動(dòng)曲線。

圖4-3無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流變動(dòng)曲線

第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過程和物理量

二、短路的有關(guān)物理量1.短路電流周期分量 2.短路電流非周期分量 3.短路全電流 4.短路沖擊電流 5.短路穩(wěn)態(tài)電流短路穩(wěn)態(tài)電流是短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流，其有效值用表示。返回本章目錄第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算一、概述進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪出計(jì)算電路圖，如圖4-4所示。圖4-4例4-1的短路計(jì)算電路第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算

二、采用歐姆法進(jìn)行三相短路計(jì)算1.電力系統(tǒng)的阻抗計(jì)算 2.電力變壓器的阻抗計(jì)算 3.電力線路的阻抗計(jì)算 如果線路的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不詳，X0可按表4-1取其電抗平均值。

線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kV及以上

6～10kV

220/380V架空線路

0.40

0.35

0.32電纜線路

0.12

0.08

0.066表4-1電力線路每相的單位長度電抗平均值(單位:Ω/km)第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算例4-1

某工廠供電系統(tǒng)如圖4-4所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10Ⅱ型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。解：1.求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（） （1）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗 （2）計(jì)算三相短路電流和短路容量 2.求k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（Uc2=0.4kv） （1）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗 （2）計(jì)算三相短路電流和短路容量

第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算 在工程設(shè)計(jì)說明書中，往往只列短路計(jì)算表，如表4-2所示。表4-2例4-1的短路計(jì)算表

短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-13.08

3.083.087.85

4.65

56.0

k-2

33.7

33.7

33.7

62.0

36.7

23.3第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算

三、采用標(biāo)幺制法進(jìn)行三相短路計(jì)算任一物理量的標(biāo)幺值，為該物理量的實(shí)際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值，即

按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取。基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即取。選定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓以后，基準(zhǔn)電流則按下式計(jì)算：

基準(zhǔn)電抗則按下式計(jì)算：

第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算例4-2

試用標(biāo)幺制法計(jì)算例4-1所示供電系統(tǒng)中k-1點(diǎn)和k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。解：（1）確定基準(zhǔn)值

（2）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 繪短路等效電路圖如圖4-6所示，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。圖4-6例4-2的短路等效電路圖（標(biāo)幺制法）第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算 （3）計(jì)算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 （4）計(jì)算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 四、兩相短路電流的計(jì)算

在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時(shí)（參看圖4-7），其短路電流可由下式求得：圖4-7無限大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算五、單相短路電流的計(jì)算在大接地電流的電力系統(tǒng)中或三相四線制低壓配電系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，根據(jù)對(duì)稱分量法可求得其單相短路電流為

在工程設(shè)計(jì)中，常利用下式計(jì)算單相短路電流

或按下式計(jì)算：

單相短路電流與三相短路電流的關(guān)系如下：第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的用戶變電所低壓側(cè)發(fā)生單相短時(shí)，，因此單相短路電流為三相短路時(shí)，三相短路電流為

因此由于遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)發(fā)生短路時(shí)，，故

返回本章目錄第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日第四節(jié)短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)一、概述通過上述短路計(jì)算得知，供電系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，短路電流是相當(dāng)大的。如此大的短路電流通過電器和導(dǎo)體，一方面要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，即電動(dòng)效應(yīng)；另一方面要產(chǎn)生很高的溫度，即熱效應(yīng)。二、短路電流的電動(dòng)效應(yīng)和動(dòng)穩(wěn)定度（一）短路時(shí)的最大電動(dòng)力由“電工原理”課程可知，處在空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通以電流、（單位為A）時(shí)，兩導(dǎo)體間的電磁互作用力即電動(dòng)力（單位為N）為

第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日第四節(jié)短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)（二）短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件1.一般電器的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件按下列公式校驗(yàn)：或2.絕緣子的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件按下列公式校驗(yàn)：其中為三相短路時(shí)作用于絕緣子上的計(jì)算力；如果母線在絕緣子上為平放（圖4-8a）），則；如果母線為豎放（圖4-8b）），則。

（三）對(duì)短路計(jì)算點(diǎn)附近交流電動(dòng)機(jī)反饋沖擊電流的考慮第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日第四節(jié)短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)

圖4-8水平排列的母線

a）平放b）豎放

第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日第四節(jié)短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)三、短路電流的熱效應(yīng)和熱穩(wěn)定度（一）短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程和發(fā)熱計(jì)算當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，短路電流將使導(dǎo)體溫度迅速升高。 圖4-10表示短路前后導(dǎo)體的溫度變化情況。圖4-10短路前后導(dǎo)體的溫度變化第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日第四節(jié)短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)（二）短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件1.一般電器的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件

2.母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件

如前所述，要確定導(dǎo)體的比較麻煩，因此也可根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求來確定其最小允許截面，滿足熱穩(wěn)定度要求的最小允許截面為

返回本章目錄第二十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日第五節(jié)變配電所電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 一、變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇第二十二頁，共二十