第三章 建筑供配电系统短路电流及其计算第一节 概述一 短路原因、类型、后果及计算短路电流的目的（一）主要原因：1.电气设备、元件的损坏。2.自然原因3.人为事故 （二）类型：1.三相短路2.两相短路3.单相短路（三）后果：1.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。2.电压骤降，影响电气设备的正常运行。3.造成停电事故。4.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、信号系统及电子设备等产生干扰。5.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。（四）目的：1.选择和校验电气设备。2.继电保护装置的整定计算。3.设计时作不同方案的技术比较。二.电力系统的中性点运行方式（一）类型 三相交流电力系统中，供电电源的发电机和变压器的中性点运行方式： 1.小电流接地电源中性点不接地电源中性点经消弧圈接地2.大电流接地电源中性点直接接地（二 ） 电源中性点不接地电力系统1.当发生一相接地故障时，其三相电压无论其相位和量值均保持不变。因此，该系统三相用电设备仍可照常运行，但这种故障系统不允许长期运行，以免另一相又发生接地故障时形成两相短路，这时将产生很大的短路电流，可能损坏线 路和设备。因此这种系统中，应装设专门的绝缘监测装置或单相接地保护以便 发生一相接地故障时，发出警报，通知 运行值班人员注意和处理。如一时检修不 好应将重要负荷转移切除故障线路。2.发生一相接地故障时另两个完好相的对 地电压为正常对地电压的 倍。（三 ） 电源中性点经消弧圈接地的电力系统 为防止一相接地时，接地点出现断续 电弧，引起过电压，在单相接地电容电 流大于一定值时，必须采用。（四） 电源中性点直接接地的电力系统1.发生一相接地故障时,其三相电压的对称关系完全破坏，因此，该系统三相用电设备不能继续运行，由于单相接地电流很大，将使过电流保护装置动作，迅速切除线路。2.发生一相接地故障时，另两个完好相的对地电压不会升高，仍维持相电压值，因此对线路的绝缘水平要求相对较低。（五）建筑供配电系统分为TN、TT、IT系统。 对于低压系统（TN)： 中性线（N) 保护线(PE) 三相四线制第二节 三相交流电网 短路的过渡过程一 短路电流的过渡过程的分析 “无限大容量电源”：系统内部短路发生变化，系统电源电压维持不变。 在考虑产生最大短路的条件下，短路全电流为： 在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值。必需具备以下的条件： 短路前为空载。 设电路的感抗要比电阻好大得多，即短路阻抗角为900。 短路发生于某相电压瞬时值过零值时。二 电流冲击系数和冲击电流 冲击电流出现在短路后第一个半周时间 为短路电流冲击系数 短路电流周期分量的有效值。实际中： 高压系统 0.05s , =1.8， 低压系统 0.008s, =1.3， 三 、短路电流最大有效值 ： 实际中： 1.8， =1.3 ，四、短路稳态电流 ： 经过 t=0.2s后，短路电流非周期分量衰减完毕，短路电流为稳态短路电流，在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值在电流全过程中始终不变，则： 第三节 三相短路电流的计算一 概述（一）步骤1.绘出计算电路图2.通过计算，绘制短路计算点等效电路图3.等效电路化简4.求短路电流 （二）方法: 欧姆法（有名单位法 通常用于1000V以下低压供电系统的短路计算。 标幺法（相对单位法 常用在高压系统短路电流计算。（三）短路电流计算的几点说明说明 由电力系统供电的民用建筑内部发生短路时，其容量远比系统容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，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。 在计算高压电路中的短路电流时，只需考虑对短路电流值有重大影响的电路元件。由于发电机、变压器、电抗器的电阻远小于其本身电抗，因此可不予考虑。但当架空线和电缆较长，使短路电路的总电阻大于总电抗的1/3时，仍需计入电阻。 短路电流计算按金属性短路进行。二 采用欧姆法进行短路计算 无限大容量系统发生三相短路时三相短路电流周期分量有效值： Uav-需要计算那一级的平均电压,为该级电网电压UN 的1.05 倍。例10.5KV,0.4KV. 分别为短路电路的总阻抗、总电阻、总电抗。 高压电路的短路计算只计电抗。 低压侧短路时，当 时，才考虑电阻。所以，1KV以上高压系统： （一）电力系统的阻抗 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高压馈线出口断路器的断流容量 来估算。（二）发电机电抗 次暂态电抗百分值。（三）电力变压器阻抗 变压器的短路电压。（四）电力线路的阻抗（五）电抗器阻抗 电抗器铭牌标有 ， 和绕组电抗百分数 。（六）如计算低压侧的短路电流时，高压侧的线路阻抗就需要换算到低压侧，其等效换算的条件是元件的功耗不变。三 采用标幺制法进行短路计算 标幺制是一种相对单位制，其定义为： 该物理量的实际值 所选定的基准值 如任一物理标幺值 按标幺制法进行短路计算时，一般先选定基准容量 和基准电压 ，则 （一）短路电路中的各元件标幺值的计算 通常选取 =100MVA, = 。 1.电力系统的电抗标幺值2.发动机的电抗标幺值 3.电力变压器的电抗标幺值4.电力线路的电抗标幺值 如有必要计算电阻标幺值时，5.电抗器电抗标幺值 电抗器额定电抗标幺值； 电抗器额定电压标幺值； 电抗器额定电流标幺值。 （二）短路电路总阻抗 当 时, 当 时, （三）无限大容量三相短路电流计算 第四节 两相短路电流的近似计算一 计算 为不对称短路，一般要使用对称分量法。 一实用简单的方法为 只有电抗时：二 与三相短路电流计算的关系 因此，三相短路电流比两相短路电流大。在考虑短路效应时，只考虑三相短路电流。在校验保护相间短路灵敏度时，用末端两相短路电流。第五节 低压电网短路电路计算一 低压电网短路电流计算的特点： 一般容量不大于高压供电电源容量的5 %按无限大电源考虑。 各元件电阻值相对较大，一般不能忽略。 冲击系数在11.3范围内 电压只有一级，采用有名法较为方便二 各元件阻抗 与欧姆法介绍计算方法一样，并可查表求得。它包括： 系统电源阻抗 变压器阻抗 母线阻抗 配电线路阻抗 低压电器阻抗三 短路电流计算（一）三相短路电流计算和两相短路电流 计算与欧姆法介绍计算方法一样。（二）单相短路电流周期分量计算 低压380/220 三相四线制配电网络中，常发生相 零之间单相短路，其计算公式为： R0, X0为“相 零”回路中电阻与 电抗之和，可查表获得。 Up 电源的相电压。 第六节 短路电流的效应一 短路电流的电动效应（一）原理 相邻载流导体之间的电磁互作用力即电动力。 短路时，特别是冲击电流通过瞬间，其电动力则非常大，所以三相短路冲击电流为校验电器和载流部分的动稳定依据。（二）短路动稳定度的校验条件1.一般电器 imax 电器的极限通过电流（峰值;Imax 电器的极限通过电流（有效值。2.对绝缘子动稳定校验 Fal Fc(3) Fal 绝缘子的最大允许载荷,由产品 样本查得; Fc(3)短路时作用在绝缘子上的计算力; 三相短路冲击电流在中间相产生的电动力最大,其计算公式为: 两导体的轴线距离,(m)； 档距（即相邻的两支点间距离 , (m)；母线在绝缘子上为平放：母线在绝缘子上为竖放：3.对母线等硬导体一般按短路时所受到的最大应力来校验。 母线材料的最大允许应力， 硬铜： 硬铝： 母线通过 是所受到的最大应力。 母线通过 是所受到的弯曲力矩， 单位 Nm, 当母线的档数为12时, 当母线的档数为2时, W母线截面系数， ，单位：M3 b 截面水平宽度, h截面水平高度4.电缆本身的机械强度很好，不必校验动稳定。（三）大容量电动机对短路冲击电流的影响 当短路计算点附近有大容量电机(总容量超过100KW)时,其反馈冲击电流使短路点冲击电流增大。 工程设计中可近似取为： 短路电流冲击系数， 高压电动机一般取1.41.6； 低压电动机一般取 1。 电动机的额定电流。 二短路电流的热效应（一）短路时导体的发热过程与计算1.过程： 短路前正常负荷时的温度； 发生短路； 切除故障时间； 时导体温度。 2.计算 即计算 的值。与 相对应的热量为 由于计算困难，一般采用等效方法， 为短路发热假想时间。 对无限大系统，则当 1s时，而 保护装置动作时间 ； 断路器断路时间，(固有分闸时间 电弧延续时间 （固有分闸时间,可由产品样本查得） 一般高压断路器 0.2s 高速断路器： 0.10.15s 低压断路器电弧延续时间： 0.010.02s, 3.工程设计方法 利用导体温度 与导体加热系数 的关系曲线,来确定 。步骤：(1)利用 查得(2)利用下式求得 (3)利用 得到 。 （二）短路热稳定度的校验1.一般电器 电器热稳定试验电流； 电器热稳定试验时间。 （可由产品样本查得2.母线及绝缘导线和电缆等导体 导体在短路时的最高允许温度。 可查得。 因确定 较麻烦，也可根据短路动稳定度要求来确定其最小允许截面 。 导体热稳定系数，可查得。 则 演讲完毕，谢谢观看！