1、第三章短路電流及其計(jì)算。本章的主要內(nèi)容是：三相短路、兩相短路和單相短路的物理過(guò)程和物理量的計(jì)算，短路檢查的條件，第一節(jié)，短路的原因、后果和形式，以及第一節(jié)，短路的原因，短路的概念：相之間直接連接的故障或不通過(guò)負(fù)載的相。短路的原因有：絕緣損壞、過(guò)電壓、外力損壞、違反操作規(guī)程、動(dòng)物等。第二，短路的后果產(chǎn)生巨大的電力、高溫和對(duì)部件的損壞；電壓突然停止，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；停電和電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性被破壞；出現(xiàn)不平衡電流、不平衡反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和電磁干擾?？梢?，短路后果極其嚴(yán)重，供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)采取有效措施，消除影響因素，確保安全可靠運(yùn)行；同時(shí)，為了減少后果，防止故障擴(kuò)大，有必要計(jì)算短路電流，用

2、于正確選擇和檢查電氣設(shè)備，計(jì)算和設(shè)置保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置，選擇限制短路電流的電氣設(shè)備(電抗器)。三相短路是最嚴(yán)重的短路故障，三相短路的分析和計(jì)算是其他短路分析的基礎(chǔ)。本章重點(diǎn)介紹三相短路故障的分析方法。三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路(見圖3-1a)三相短路，短路點(diǎn)用k (3)或d (3) B表示。兩相短路，短路點(diǎn)用k (2)或d (2) C表示。中性點(diǎn)接地單相短路D)一相與中性點(diǎn)短路。繪制短路接線圖時(shí)注意繪制方法。不同的短路有不同的繪制方法。第一節(jié)是短路的原因、后果和形式，第三節(jié)是短路的形式，第二節(jié)是無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中三相短路的物理過(guò)程，以及無(wú)限大容量電力系統(tǒng)(無(wú)限系統(tǒng))中三相

3、短路的物理過(guò)程。三個(gè)特征：端電壓保持恒定；沒(méi)有內(nèi)部阻抗；無(wú)限容量相當(dāng)于一個(gè)理想的電壓源。在供電系統(tǒng)中：1 .與電力系統(tǒng)相比，供電系統(tǒng)的容量要小得多，供電系統(tǒng)的供電側(cè)可以認(rèn)為是無(wú)限的；電力系統(tǒng)阻抗小于短路總阻抗的5%-10%。當(dāng)系統(tǒng)總?cè)萘勘扔脩艄╇娤到y(tǒng)容量大50倍時(shí)，或者當(dāng)短路點(diǎn)遠(yuǎn)離電源時(shí)，發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)的母線電壓下降很小。供電系統(tǒng)可視為無(wú)限容量供電系統(tǒng)，不考慮供電對(duì)短路的影響，簡(jiǎn)化了分析。然而，電源(發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)過(guò)程)將在電力系統(tǒng)中考慮。注：無(wú)限容量系統(tǒng)不是真正意義上的無(wú)限，而是相對(duì)的。2.短路特性：發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)電源的頻率和電壓不變；電源的內(nèi)阻為0。無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中三相短路的物理

4、過(guò)程，無(wú)限大容量電力系統(tǒng)及其三相短路的物理過(guò)程由于三相短路故障與兩相和單相故障相比最大，影響最嚴(yán)重，短路電流計(jì)算主要考慮三相短路情況。三相短路是對(duì)稱的，可以用單相等效電路來(lái)分析。三相短路和單相等效電路的系統(tǒng)圖和電路圖如圖所示。其中：是短路電路的電阻和電抗，是負(fù)載的電阻和電抗。RWL和XWL是回路的電阻和電抗。R1和XL是負(fù)載的電阻和電抗。第二節(jié)，無(wú)限大范圍內(nèi)三相短路的物理過(guò)程左邊：與電源相連的短路分析全響應(yīng)；短路后，回路的阻抗變小，電流增加。然而，由于電感的存在，電流不能突然改變，導(dǎo)致非周期分量電流。非周期分量電流不斷衰減，最終達(dá)到穩(wěn)定的電路電流。(電路切換規(guī)則。)，短路電流的變化滿足以下微分

5、方程：(列KVL方程)，為非齊次一階微分方程，解為：其中：為短路電流周期分量的幅值；是短路的阻抗角；是短路非周期分量的初始值；第二節(jié)，無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程，以及無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程，根據(jù)初始條件確定積分常數(shù)。根據(jù)開關(guān)規(guī)律，電感中的電流不會(huì)突然變化，因此當(dāng)短路時(shí)刻t=0時(shí)，短路前的工作電流等于短路后的電流，即：由吸合式得到的全短路電流為：所以：第二段無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中三相短路的物理過(guò)程，二次瞬態(tài)短路電流：短路后第一個(gè)周期內(nèi)短路電流周期分量的有效值I；在無(wú)限系統(tǒng)中，與兩相和三相短路相關(guān)的物理量為1。短路周期分量的有效值，其中：是線路首端和末端的平均額定線路電壓；是

6、短路的總阻抗；第二節(jié)，無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程，短路全電流的有效值包含非周期分量，短路全電流不再是正弦波，所以有：第二節(jié)，無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程，如果短路電流的非周期分量在取值周期內(nèi)假定為常數(shù)，則其值等于周期中心的瞬時(shí)值InP(t)；如果周期分量的有效值為Ipt，則此時(shí)全電流的有效值可以根據(jù)奇次函數(shù)積分的特性得到：對(duì)于純電阻電路，ksh=1；純電感電路ksh=2；短路浪涌電流有效值ISH是短路后第一個(gè)周期內(nèi)短路全電流的有效值，即4個(gè)短路浪涌電流和浪涌電流有效值。從圖表分析可以看出，短路全電流的最大瞬時(shí)值出現(xiàn)在短路后的后半周，即t=0.01s時(shí)，可以從短路全電流的表達(dá)式

7、：引入短路電流影響系數(shù)：第二節(jié)無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程。在高壓系統(tǒng)中，一般在Ish=1.52IP時(shí)，將ksh=1.8帶入低壓系統(tǒng)，ish=2.55 IP在Ish=1.09IP時(shí)，將ksh=1.3帶入低壓系統(tǒng)，ish=1.84 IP。第二節(jié)，無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程，5穩(wěn)態(tài)短路電流有效值穩(wěn)態(tài)短路電流：短路電流衰減后的短路非周期分量，表示為：I；在無(wú)限供電系統(tǒng)中，短路穩(wěn)態(tài)電流是短路電流的周期分量，穩(wěn)態(tài)短路電流的有效值即短路電流具有三相短路容量：三相短路容量用于選擇和驗(yàn)證斷路器的分?jǐn)嗳萘?分?jǐn)嗳萘?。綜上所述，當(dāng)無(wú)限容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，所有與短路有關(guān)的物理量都可以通過(guò)計(jì)算

8、短路電流周期分量的有效值來(lái)計(jì)算。第二節(jié)，無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程，以及無(wú)限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算。首先，短路電流的計(jì)算應(yīng)總結(jié)為先畫出計(jì)算電路圖，然后根據(jù)選定的短路計(jì)算點(diǎn)畫出等效電路圖，再簡(jiǎn)化等效電路。有常用的方法1.電力系統(tǒng)阻抗計(jì)算2。電力變壓器的阻抗計(jì)算。無(wú)限容量電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算。電力線4的阻抗計(jì)算。阻抗轉(zhuǎn)換3。無(wú)限容量電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算。用標(biāo)準(zhǔn)方法1計(jì)算三相短路電流。參考值參考容量(可選)參考電壓(通常是短路計(jì)算電壓)參考電流參考電抗。第三節(jié)無(wú)限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算；2.元件額定值：電力系統(tǒng)電抗額定值：電力變壓器電抗額定值：電力線電抗額定值：第三節(jié)無(wú)限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算；3.短路電流額定值和短路電流計(jì)算；4.三相短路容量；第三節(jié)無(wú)限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算。第四節(jié)兩相和單相短路電流的計(jì)算；單相和兩相短路電流的計(jì)算；單相短路電流的工程計(jì)算；第五節(jié)短路電流效應(yīng)和穩(wěn)定性的驗(yàn)證；1.從上述短路計(jì)算可知，當(dāng)電源系統(tǒng)短路時(shí)，短路電流相當(dāng)大。這樣大的短路電流通過(guò)電器和導(dǎo)體，一方面會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)勢(shì)，即電動(dòng)力效應(yīng)；另一方面，它需要產(chǎn)生高溫，即熱效應(yīng)。這兩種短路效應(yīng)對(duì)電器和導(dǎo)體的安全運(yùn)行構(gòu)成了極大的威脅，必須引起足夠的重視。第五