1、 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 發生可能性發生可能性最小，短路最小，短路電流最大！電流最大！發生的可能發生的可能性最大！性最大！ 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 三相短路三相短路負荷a)電源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CIa） 三相短路三相短路(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI 信息工程與自動化學院 .工廠供電. (2)k.AI(2)k.BIb)電源0CBA負荷(2)k兩相

2、短路兩相短路(2)k.AI(2)k.BI 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 負荷0c)Ck(1)電源BA單相單相( (接地接地) )短路短路(1)kI 信息工程與自動化學院 .工廠供電. e)C0電 源ABk負 荷(1,1)兩相接地短路兩相接地短路(1,1)kId） 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工

3、程與自動化學院 .工廠供電. 提提 示示 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 圖圖1 1 三相短路時的三相等效電路圖三相短路時的三相等效電路圖 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 圖圖 2 2 分析三相短路時的單相等效電路圖分析三相短路時的單相等效電路圖 信息工程與自動化學院 .工廠供電. )1()sin(11tUdtdiLiRmkkkk)2(sinsinfifiklzmklklmkTtTtcetIcetZUi 信息工程與自動化學院 .工廠供電. )3(sinsinsinklzmm00klzm0cIIiicIitIisin

4、m0 信息工程與自動化學院 .工廠供電. )4(sinsinfi0klzmmiIIc)5(sinfizfi0klzmkfiiieitIiTt 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 正常運行狀態正常運行狀態短路暫態過程短路暫態過程短路穩態過程短路穩態過程 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. klzmfi0sinIi 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. zII 信息工程與自動化學院 .工廠供電. fiTtfizmkzmfieitIiIi00cos 信息工程與自動化學院 .工廠供電. sfTtN

5、01. 05021212)1 (fifi01. 0zm01. 0_fi0zmshTTeIeiIi 信息工程與自動化學院 .工廠供電. fi01. 01TsheK)/(11kkfiRXT 信息工程與自動化學院 .工廠供電. zzshshIIKi55. 22zzshshIIKi84. 12 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. fiziiik2tfi2zktiII2shz01. 0.201. 0.2sh) 1(212) 1(KIIIKiiIIshzshtfitfiz 信息工程與自動化學院 .工廠供電. zshII51. 1zsh

6、II09. 1 信息工程與自動化學院 .工廠供電. zavKIUS3 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 圖圖4 4 兩相短路時三相等效電路圖兩相短路時三相等效電路圖 ik(2) 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 87. 02333/2)3()2()3()2(KKLLKLLKIIXUXUIXUXXUI)3()2()3()2(87. 087. 02KKKLKiiIXUI 在進行在進行繼電保護靈敏度校驗繼電保護靈敏度校驗時，需要時，需要知道供電系統知道供電系統最小運行方式最小運行方式下發生兩相短下發生兩相短路時的兩相短路電流值。若忽略電路電阻路時的兩相短路電流值。若忽略電路電阻值，則：值，則：

7、信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 圖圖 5 5 計算感應電動機端點上短路時的短路電流計算感應電動機端點上短路時的短路電流 信息工程與自動化學院 .工廠供電. MNMshMMMsh2 IkXEiMsh(3)sh(3)shiii 信息工程與自動化學院 .工廠供電. MNMshshMshshshIkCiiii)3()3()3( MM2XEC 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 值和實際值同單位的基準有單位的實際值標幺值注：標幺值是一個沒有單位的相對值，注：

8、標幺值是一個沒有單位的相對值，通常用帶通常用帶* *的上標以示區別的上標以示區別。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 各量基準值之間必須服從電路的各量基準值之間必須服從電路的歐姆定歐姆定律律和和功率方程式功率方程式，也就是說在三相電路中，也就是說在三相電路中，電壓、電流、功率和阻抗基準值電壓、電流、功率和阻抗基準值U Uj j、I Ij j 、S Sj j 、Z Zj j要滿足下列關系：要滿足下列關系：jjjjjjZIUIUS33 信息工程與自動化學院 .工廠供電. eavjUUU%)51 ( 信息工程與自動化學院 .工廠供電. *3*3*3*3*3*3*3311313113/33ZSSZS

9、UIZIUIZIZIZZZUUZUZUIIIZUIkjkjjavjkjkavjjjkavjkkkavkkk）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（，所以，且因為選）（）（電系統：對于無限大容量電源供 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 采用標幺值來計算短路回路總阻抗時，只要將采用標幺值來計算短路回路總阻抗時，只要將回路中各元件的阻抗標幺值直接相加便可求得短路回路中各元件的阻抗標幺值直接相加便可求得短路回路總阻抗標幺值。回路總阻抗標幺值。 三相短路電流的標幺值就等于短路回路總阻抗三相短路電流的標幺值就等于短路回路總阻抗標幺值的倒數。標幺值的倒數。 短路容量標幺值和短路電流標幺值相等。短路容量標幺

10、值和短路電流標幺值相等。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 電電 源源變變 壓壓 器器電電 抗抗 器器線線 路路短路回路總阻抗短路回路總阻抗 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 如果把電力系統看作如果把電力系統看作無窮大容量無窮大容量電源電源系統，其內阻抗則為零，此時系統電抗標系統，其內阻抗則為零，此時系統電抗標幺值為幺值為0 0，即，即0*sX 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 如果把電力系統看作如果把電力系統看作有限容量有限容量，則系統的電，則系統的電抗標幺值計算為：抗標幺值計算為：（1 1）已知電力系統電抗有名值）已知電力系統電抗有名值X XS S

11、，系統電抗標幺系統電抗標幺值為：值為：22*/jjsjjsjsSUSXSUXXXX（2 2）已知電力系統出口斷路器的斷流容量）已知電力系統出口斷路器的斷流容量SocSococjjjocavjssSSSUSUXXX/22*注：容量單位均為注：容量單位均為M MVAVA！ 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. NTjkjjNTNTkTSSUUSSUUX100%100%22*變壓器電抗標幺值與變壓器電抗標幺值與基準電壓及變壓器自基準電壓及變壓器自身額定電壓均無關。身額定電壓均無關。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 2*3100

12、%jjLRNLRNLRjLRNLRUSIUXXXX電抗器標幺值與基電抗器標幺值與基準電壓無關，與電準電壓無關，與電抗器的額定電壓、抗器的額定電壓、電流和線路平均電電流和線路平均電壓有關。壓有關。 必須選取電抗器所在必須選取電抗器所在電網的基準電壓。電網的基準電壓。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 20*jjLUSlXX 2*2*20*)()(LLLjjLXRZUSlRR線路標幺值與線路標幺值與基準電壓無關，基準電壓無關，只與線路本身只與線路本身平均電壓有關。平均電壓有關。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 在高壓系統

13、中，在高壓系統中，R Rk kXXk k，為簡化計算，若，為簡化計算，若R Rk k(X(Xk k/3),/3),可忽略可忽略R Rk k，Z Zk k=X=Xk k。 在低壓系統中，在低壓系統中，X Xk k R Rk k，為簡化計算，為簡化計算，若若X Xk k(R(Rk k/3),/3),可忽略可忽略X Xk k，Z Zk k=R=Rk k。2*2*kkkXRZ 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. jjkavjkkZUZUIII3/3/)3()*3(*)*3()3(*)*3(1kj

14、jkkkkZIIIIZI 無窮大容量電源系統發生三相短路時，無窮大容量電源系統發生三相短路時，電源母線電壓不變，則電源母線電壓不變，則因為選因為選U Uj j=U=Uavav, ,且且Z Zk k/Z/Zj j=Z=Zk k* *, ,所以所以 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 短路沖擊電流瞬時值和短路沖擊電流短路沖擊電流瞬時值和短路沖擊電流有效值分別為：有效值分別為： 高壓系統高壓系統 低壓系統低壓系統)3()3()3()3(52. 155. 2kshkshIIIi)3()3()3()3(09. 184. 1kshkshIIIi 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 三相短路功率為：三相短路

15、功率為：*)*3(*)3(*)3(*)3(*)*3(1)1(3)1(31kkjkKjjkkavkjkkkZSSZSIUZIUZIIZI 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 供電系統的短路電流大小與系統運行方式有密供電系統的短路電流大小與系統運行方式有密切關系。系統運行方式可分為：切關系。系統運行方式可分為： 最大運行方式最大運行方式：電源系統多臺發電機投運，雙：電源系統多臺發電機投運，雙回路輸電線路及并聯變壓器均全部回路輸電線路及并聯變壓器均全部并列運行并列運行。此時。此時系統總阻抗最小，短路電流最大系統總阻抗最小，短路電流最大。 最小運行方式最小運行方式：電源系統中一部分發電機，變：電源系統

16、中一部分發電機，變壓器及輸電線路壓器及輸電線路解列運行解列運行，系統短路阻抗變大，短系統短路阻抗變大，短路電流相應減小路電流相應減小。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 畫出短路電流計算系統圖畫出短路電流計算系統圖，該系統圖應包含，該系統圖應包含所有與短路計算有關的元件，并標出各元件的所有與短路計算有關的元件，并標出各元件的參數和短路點。參數和短路點。 畫出計算短路電流的等效電路圖畫出計算短路電流的等效電路圖，每個元件，每個元件用一個阻抗表示，電源用一個小圓表示，并標用一個阻抗表示，電源用一個小圓表示，并標出短路點，同時標出元件的序號和阻抗出短路點，同時標出元件的序號和阻抗值，一值，一般分子

17、標序號，分母標阻抗值。般分子標序號，分母標阻抗值。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 選取基準容量和基準電壓，選取基準容量和基準電壓，計算各元計算各元件的阻抗標幺值件的阻抗標幺值； 等效電路化簡，等效電路化簡，求出短路回路總阻抗標求出短路回路總阻抗標幺值幺值。 計算短路電流標幺值計算短路電流標幺值，再計算各個短路，再計算各個短路參數。參數。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. )3()2()3()2()3()2(87. 087. 087. 0shshshshKKIIiiII 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 某 工 廠 變 電 所某 工 廠 變 電 所6/0.4KV6/0.4KV變壓器容量

18、為變壓器容量為630KVA630KVA，由一回，由一回2.22.2千米千米電 纜 線 路 供 電 。 低 壓電 纜 線 路 供 電 。 低 壓380V/ 220V380V/ 220V母線接有動力母線接有動力負荷負荷180KW180KW，有關數據如，有關數據如圖中標注。試求短路點圖中標注。試求短路點d1d1、d2d2的短路參數。的短路參數。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 666. 0150100*ocjsSSX電源：443. 03 . 61002 . 208. 0220*jjLUSLXX線路：217. 23 . 61002 . 24 . 0220*jjLUSLRR35. 610630100

19、1004100%3*NTjkTSSUX變壓器： 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 479. 2)()(,31217. 2,370. 03/109. 131109. 1443. 0666. 02*12*1*1*1*1*1*1*1dddddLddLsdRXZXRRRXXXX要考慮電阻的影響 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 459. 7,31217. 2,486. 23/459. 731459. 7350. 6109. 1*2*2*1*1*1*2*2*1*2dddddddbddXZXRRRXXXX不要考慮電阻的影響 信息工程與自動化學院 .工廠供電. )(32.403)(62. 552. 1)

20、(42. 955. 2)(215. 387. 0)(70. 3479. 2/16. 9)(16. 93 . 63/10031)3(11)3(131)3(13)3(1)2(1*11)3(1111MVAUISKAIIKAIiKAIIKAZIIKAUSIjkkkshkkkkjkjjjsh）（）（ 信息工程與自動化學院 .工廠供電. )(60.3584. 1)(83.1687. 0)(34.19459. 7/3 .144)(3 .1444 . 03/1003)3(13)3(1)2(2*22)3(2222KAIiKAIIKAZIIKAUSIkkkkjkjjjsh）（ 信息工程與自動化學院 .工廠供電.

21、）（）（）（）（。對短路沖擊電流的影響電流點，要考慮電動機反饋對于）（MVAUISKAIIKAiiikAIKCidjkkkDmShSheDDchDmsh40.13310.2109. 163.3603. 185. 0380318012 . 322)3(22)3(23.2.2 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 由于短路電流驟然增大由于短路電流驟然增大, ,所產生所產生的熱量很大并幾乎來不及散出去的熱量很大并幾乎來不及散出去, ,因因此導體溫度將升得很高此導體溫度將升得很高, ,這就是這就是短路短路電流的熱效應電流的熱效應（thermal effect） 。 信

22、息工程與自動化學院 .工廠供電. 短路時，導體的發熱計算一般采用短路時，導體的發熱計算一般采用等效計算等效計算的方法解決。的方法解決。 用短路穩態電流計算實際短路電流用短路穩態電流計算實際短路電流產生的熱量。產生的熱量。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 假定在假定在假想時間假想時間t timaima內，穩態短路電流內，穩態短路電流所產生的熱量等效于短路全電流所產生的熱量等效于短路全電流I Ik k(t(t) )在實在實際短路持續時間內所產生的熱量，短路電流際短路持續時間內所產生的熱量，短路電流產生的熱量可按下式計算：產生的熱量可按下式計算：imatktIdtIk202 信息工程與自動化學院

23、 .工廠供電. 短路發熱假想時間可按下式計算：短路發熱假想時間可按下式計算：其中：其中：05. 0kimatt斷路器動作時間。；繼電保護裝置動作時間ocopocopkttttt 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 為使導體短路發熱溫度計算簡便，工程上為使導體短路發熱溫度計算簡便，工程上一般利用導體加熱系數一般利用導體加熱系數A A與導體溫度與導體溫度的關系曲的關系曲線來確定短路發熱溫度線來確定短路發熱溫度k k。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 由由N N求求k k的步驟如下：的步驟如下：（1 1）由導體正常運行時的溫度）由導體正常運行時的溫度N N從從-A-A曲曲線查出導體正常加熱系數線

24、查出導體正常加熱系數K KL L。（2 2）計算導體短路加熱系數）計算導體短路加熱系數K Kk k。 （3 3）由）由K Kk k從曲線查得短路發熱溫度從曲線查得短路發熱溫度k k。imaLktAIKK2)/( 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 通常把電氣設備具有承受短路電流通常把電氣設備具有承受短路電流的熱效應而不至于因短時過熱而損壞的的熱效應而不至于因短時過熱而損壞的能力，稱為電氣設備具有足夠的熱穩定能力，稱為電氣設備具有足夠的熱穩定度。即度。即alKk 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 工程設計中采用滿足短路時發熱的最高允許工程設計中采用滿足短路時發熱的最高允許溫度下所需導體的最小截

25、面來校驗導體的熱穩定溫度下所需導體的最小截面來校驗導體的熱穩定性。性。 計算導體短路熱穩定的最小截面的方法如下：計算導體短路熱穩定的最小截面的方法如下： 其中：其中：C-C-與導體有關的熱穩定系數（查表與導體有關的熱穩定系數（查表3-33-3求得）求得） t timaima-短路電流作用假想時間。短路電流作用假想時間。imatCISmin 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 導體通過電流時，相互間電磁導體通過電流時，相互間電磁作用產生的力，稱為作用產生的力，稱為電動力效應電動力效應（electro-dynamic effect ）。 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 信息工程與自動化學院 .

26、工廠供電. 經分析可知經分析可知中相導體受到的電動力最中相導體受到的電動力最大大，并可按下式計算：，并可按下式計算： 式中，式中，I Im m為線電流幅值；為線電流幅值；K Kf f為形狀系數。為形狀系數。)(10372NalIKFmf 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 考慮最嚴重的情形，即在三相短路情況考慮最嚴重的情形，即在三相短路情況下，導體中流過沖擊電流時，中間相導體下，導體中流過沖擊電流時，中間相導體所承受的最大電動力為：所承受的最大電動力為： 導體長度；導體間距；形狀系數；laKNalKFfshfi)(10372)3(max 信息工程與自動化學院 .工廠供電. hbba 信息工程與

27、自動化學院 .工廠供電. 圓形、管形導體圓形、管形導體K Kf f=1=1； 當導體長度遠遠大于導體間距時，可以當導體長度遠遠大于導體間距時，可以忽略導體形狀的影響，即：忽略導體形狀的影響，即：K Kf f1 1。 矩形導體根據矩形導體根據 和和 查查曲線圖曲線圖求求取。取。hbbahbm 信息工程與自動化學院 .工廠供電. 由于兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電由于兩相短路沖擊電流與三相短路沖擊電流的關系為流的關系為 因此，兩相短路和三相短路產生的最大電因此，兩相短路和三相短路產生的最大電動力也具有下列關系動力也具有下列關系 校驗電器設備或導體的動穩定時，應采用校驗電器設備或導體的動穩定時，應采用三相短路沖擊電