1、12l短路的概念短路的概念: :所謂短路，是指電力系統除所謂短路，是指電力系統除正常情況以外的一切相與相之間或相與正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間的地之間的“短接短接”。l短路的產生原因短路的產生原因 電氣設備載流部分的絕緣損壞電氣設備載流部分的絕緣損壞l各種形式的過電壓（如雷擊）各種形式的過電壓（如雷擊） l絕緣材料的自然老化、臟污、直接機械損傷等絕緣材料的自然老化、臟污、直接機械損傷等 l沒有及時發現和消除設備中的缺陷沒有及時發現和消除設備中的缺陷 3l設計、安裝和運行不良所致設計、安裝和運行不良所致 運行人員帶負荷拉倒閘運行人員帶負荷拉倒閘 線路檢修后未拆除地線就加上電壓等誤操作

2、線路檢修后未拆除地線就加上電壓等誤操作 鳥獸跨接在裸露的載流部分鳥獸跨接在裸露的載流部分 風、雪、雹等自然現象風、雪、雹等自然現象 4l短路的種類短路的種類 三相短路三相短路 兩相短路兩相短路 兩相接地短路兩相接地短路 單相接地短路單相接地短路 56l短路的現象及后果短路的現象及后果 伴隨短路所發生的基本現象伴隨短路所發生的基本現象 ：電流劇烈增加，電流劇烈增加，系統中的電壓將急劇下降。系統中的電壓將急劇下降。 短路所引起的后果：短路所引起的后果：l短路點的電弧有可能燒壞電氣設備，同時很大的短路點的電弧有可能燒壞電氣設備，同時很大的短路電流通過設備會使發熱增加，當短路持續時短路電流通過設備會使

3、發熱增加，當短路持續時間較長時，可能使設備過熱而損壞；間較長時，可能使設備過熱而損壞； l很大的短路電流通過導體時，要引起導體間很大很大的短路電流通過導體時，要引起導體間很大的機械應力，如果導體和它們的支架不夠堅固，的機械應力，如果導體和它們的支架不夠堅固，則可能遭到損壞；則可能遭到損壞； 7l短路時，系統電壓大幅下降，對用戶工作影響很短路時，系統電壓大幅下降，對用戶工作影響很大。系統中最主要的負荷異步電動機可能停轉，大。系統中最主要的負荷異步電動機可能停轉，造成產品報廢及設備損害；造成產品報廢及設備損害； l有可能使并列的發電廠失去同步，破壞系統穩定，有可能使并列的發電廠失去同步，破壞系統穩

4、定，引起大片地區停電；引起大片地區停電； l不對稱短路引起的不平衡電流所產生的不平衡磁不對稱短路引起的不平衡電流所產生的不平衡磁通，會在鄰近的平行線路內（如通信線路或鐵道通，會在鄰近的平行線路內（如通信線路或鐵道信號系統）感應很大的電動勢。這將造成通信的信號系統）感應很大的電動勢。這將造成通信的干擾并危及設備和人身的安全。干擾并危及設備和人身的安全。8l無限大容量電源無限大容量電源 這是一個相對的概念。當電源容量足夠大時，其等值內阻這是一個相對的概念。當電源容量足夠大時，其等值內阻抗就很小，短路回路中線路、變壓器等的等值阻抗比電源內阻抗就很小，短路回路中線路、變壓器等的等值阻抗比電源內阻抗大得

5、多，電源母線電壓變化甚微，這種電源就稱為無限大容抗大得多，電源母線電壓變化甚微，這種電源就稱為無限大容量電源。量電源。 無限大電源用無限大電源用 表示常數、）、（或SUXZ009l三相短路暫態過程分析三相短路暫態過程分析 三相電路對稱，可只討論一相（如三相電路對稱，可只討論一相（如A相）。相）。 10（1）短路前的穩態）短路前的穩態 )sin()sin(tIitUumm222)(LLRRUImm)(arctanRRLL式中式中Um為電源電壓幅值，它恒定不變；為電源電壓幅值，它恒定不變； Im為短路前電流幅值；為短路前電流幅值； 短路前回路的阻抗角；短路前回路的阻抗角； 短路前瞬間電源電壓的初相

6、角。短路前瞬間電源電壓的初相角。 11（2 2）短路后的過渡過程）短路后的過渡過程 )sin(tUdtdiLRimd它的解為它的解為 dfdzTtddzmdiiAetIia )sin(22)( LRUImdzmRLdarctan12短路前短路前 )sin(tIim短路后短路后 aTtddzmdAetIi)sin(因為電感電流不能突變，必有因為電感電流不能突變，必有 )0(_)0(titi即即 AIIddzmm)sin()sin(從而得到從而得到 aTtddzmmddzmdeIItIi)sin()sin()sin(13aTtddzmmddzmdeIItIi)sin()sin()sin(3.3.產

7、生最大短路全電流條件產生最大短路全電流條件 (2)(2)d d/2/2，即短路回路近似為純感性電路；即短路回路近似為純感性電路； (1) Im0，即短路前電路為空載；即短路前電路為空載；(3)(3)0 0，即發生短路瞬間，電壓瞬時值恰好為即發生短路瞬間，電壓瞬時值恰好為0 0。 14將以上條件代入全電流公式，得將以上條件代入全電流公式，得 aTtdzmdzmdeItIi)cos(可見，短路后經過半個周期即出現短路全電流的最大瞬時值。可見，短路后經過半個周期即出現短路全電流的最大瞬時值。 4短路沖擊電流和沖擊系數短路沖擊電流和沖擊系數 短路沖擊電流是指短路電流的最大可能瞬時值。短路沖擊電流是指短

8、路電流的最大可能瞬時值。 沖擊電流沖擊電流 dzchTdzmdzmchIKeIIia201. 0式中式中 Kch為短路電流沖擊系數；為短路電流沖擊系數； Idz為短路電流周期分量有效值。為短路電流周期分量有效值。當短路發生在高壓電網時，當短路發生在高壓電網時，Kch1.8，ich2.55Idz 短路沖擊電流主要用于檢驗電氣設備和載流導體的動穩定性。短路沖擊電流主要用于檢驗電氣設備和載流導體的動穩定性。 155短路全電流最大有效值短路全電流最大有效值 它出現在過渡過程的第一個周期。其值為它出現在過渡過程的第一個周期。其值為 dtiiTITdfdzch201為了簡化計算，假設非周期分量的數值在第一

9、個周期內是恒為了簡化計算，假設非周期分量的數值在第一個周期內是恒定不變的，等于它在定不變的，等于它在tT/2時的瞬時值。則時的瞬時值。則 22221212chdzTTdzmdzmchKIeIIIa當當Kch1.8，Ich1.52Idz 短路全電流有效值常用來檢驗電氣設備的斷流能力或動穩定性。短路全電流有效值常用來檢驗電氣設備的斷流能力或動穩定性。 16可見，對于無限大電源供電系統，若要求可見，對于無限大電源供電系統，若要求Kch和和ich，只要求只要求出周期分量有效值出周期分量有效值Idz即可。即可。 dBdzZUI3式中式中 UB為電源額定電壓；為電源額定電壓； Zd為由電源至短路點的總阻抗

10、，為由電源至短路點的總阻抗， 也稱為短路回路總阻抗。也稱為短路回路總阻抗。 171 1計算短路電流基本假設計算短路電流基本假設 （1 1）以網絡平均電壓取代元件的額定電壓）以網絡平均電壓取代元件的額定電壓 假定處在同一電壓級中的各元件的額定電壓都相等，即在假定處在同一電壓級中的各元件的額定電壓都相等，即在數值上取其額定電壓的平均值，并把它稱為網絡平均電壓。數值上取其額定電壓的平均值，并把它稱為網絡平均電壓。 BBBpjUUUU05. 121 . 1（2 2）高壓電網計及電抗）高壓電網計及電抗 因此因此 dpjdzXUI3182.2.各元件統一基準值電抗標幺值的計算各元件統一基準值電抗標幺值的計

11、算 jjjNjNNjjNNjSUSUXZZXX/22這是精確算法。這是精確算法。 在短路計算中采用近似算法，即認為在同一標稱電壓在短路計算中采用近似算法，即認為在同一標稱電壓電網中的各元件，其額定電壓都等于網絡平均電壓，基準電網中的各元件，其額定電壓都等于網絡平均電壓，基準電壓也取網絡的平均電壓。在此條件下，上式可簡化為電壓也取網絡的平均電壓。在此條件下，上式可簡化為 jNjNjSSXX常用的電抗標幺值計算公式見表常用的電抗標幺值計算公式見表4 43 3 193. 3. 具有變壓器的多電壓級網絡標幺值等值電路的建立具有變壓器的多電壓級網絡標幺值等值電路的建立 用表用表43的公式計算出各元件的電

12、抗標幺值后，無需再考的公式計算出各元件的電抗標幺值后，無需再考慮用變壓器的變比進行歸算，直接將其連成等值電路即可。慮用變壓器的變比進行歸算，直接將其連成等值電路即可。 4. 4. 短路回路總電抗標幺值的計算短路回路總電抗標幺值的計算 (1) 繪制計算電路圖繪制計算電路圖 (2)(2)短路計算點和系統運行方式確定短路計算點和系統運行方式確定 (3) 繪制等值電路圖繪制等值電路圖 (4)等值電路的歸并與簡化等值電路的歸并與簡化 20例題例題 圖中在圖中在d點發生三相短路，請點發生三相短路，請計算短路回路的總電抗計算短路回路的總電抗 標幺值。標幺值。 解：選解：選Sj100MVA，UjUpj 83.

13、 015100125. 021XX15 . 71001005 . 743XX44. 037100154 . 025X等值電路及其簡化過程為等值電路及其簡化過程為 215 . 0246XX415. 0217XX4 . 1355. 17658XXXX22l有名制法有名制法 選定短路點所在電壓級作為基本級選定短路點所在電壓級作為基本級 將各元件的阻抗用變壓器的近似變比歸算到將各元件的阻抗用變壓器的近似變比歸算到基本級基本級 求出電源至短路點的總阻抗求出電源至短路點的總阻抗 短路周期電流有效值為短路周期電流有效值為 dpjpjdzXUZUI3323取取Kch1.8，則則ich2.55Idz，Ich1.

14、52Idz在選擇斷路器時，需要校驗它的斷路能力，要求計算短在選擇斷路器時，需要校驗它的斷路能力，要求計算短路點的短路容量。三相短路容量為：路點的短路容量。三相短路容量為： dzpjdIUS324l標幺制法標幺制法 若電源至短路點的總電抗的標幺值已經求出，則短路電流若電源至短路點的總電抗的標幺值已經求出，則短路電流周期分量有效制的標幺值為周期分量有效制的標幺值為 djdjjdpjjdzdzXZXZUXUIII1/1)3/()3/(三相短路容量的標幺值為三相短路容量的標幺值為 ddzjdzjjdzpjjddXIIIIUIUSSS13325例題例題 圖示的無限大容量電源供電系統中，降壓變電所低壓側圖

15、示的無限大容量電源供電系統中，降壓變電所低壓側發生三相短路，試計算短路周期電流有效值發生三相短路，試計算短路周期電流有效值Idz和短路沖擊電和短路沖擊電流流ich，短路全電流最大有效值短路全電流最大有效值Ich，短路容量短路容量Sd。（。（取取Kch1.8） 解：（解：（1）用有名制法）用有名制法 短路發生在短路發生在10.5kV側，所以選側，所以選10.5kV為基本電壓級。為基本電壓級。 線路電抗線路電抗 )(334. 01155 .104 . 010021X26變壓器電抗變壓器電抗 )(579. 0205 .101005 .10100%2232TNNKSUUXX兩臺變壓器并聯的等值電抗為兩

16、臺變壓器并聯的等值電抗為 )(289. 02579. 0224XX短路回路總電抗為短路回路總電抗為 )(623. 0289. 0334. 041XXXd短路電流周期分量有效值短路電流周期分量有效值 )(73. 9623. 035 .103kAXUIdpjdz27短路沖擊電流值短路沖擊電流值 )(81.2473. 955. 255. 2kAIidzch短路全電流的最大有效值短路全電流的最大有效值 )(79.1473. 952. 152. 1kAIIdzch短路容量短路容量 )(9 .17673. 95 .1033MVAIUSdzpjd28（2）用標么制法）用標么制法 取取Sj100MVA，UjUpj，計算各元件的電抗標幺值。計算各元件的電抗標幺值。 303. 01