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第六章 短路电流及计算 第一节 短路的原因及后果 一、短路的原因 短路是指系统正常运行情况以外的，一切相与相之间或相与地之间金属性短接或经过小阻抗短接。 供配电系统发生短路故障的主要原因有： 1．电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备的绝缘材料自然老化；或由于绝缘强度不够而被正常电压击穿； 2．设备绝缘正常而被各种形式的过电压（包括雷电过电压）击穿； 3．如输电线路断线、线路倒杆或受到外力机械损伤而造成的短路。 4．工作人员由于未遵守安全操作规程而发生人为误操作，也可能造成短路。 5．一些自然现象（如风、雷、冰雹、雾）及鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，也是造成短路的一个原因。 二、短路后果 1．短路电流增大，会引起电气设备的发热，损坏电气设备。 2．短路电流流过的线路，产生很大的电压降，使电网的电压突然下降，引起电动机的转速下降，甚至停转。 3．短路电流还可能在电气设备中产生很大的机械力（或称电动力）。此机械力可引起电气设备载流部件变形，甚至损坏。 4．当发生单相对地短路时，不平衡电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通迅线路、铁路信号系统、可控硅触发系统以及其他弱电控制系统可能产生干扰信号，使通讯失真、控制失灵、设备产生误动作。 5．如果短路发生在靠近电源处，并且持续时间较长时，则可导致电力系统中的原本并联同步（不同发电机的幅值、频率、波形、初相角等完全相同吻合）运行的发电机失去同步，甚至导致电力系统的解列（电力网中不同区域、不同电厂的发电机无法并列运行），严重影响电力系统运行的稳定性。 第二节 短路故障的种类 供电系统中短路类型与电源的中性点是否接地有关，在中性点不接地系统中，可能发生的短路有三相短路、两相短路。而在中性点接地系统中，可能发生的短路除三相短路及两相短路外，尚有单相接地短路及两相接地短路。图6-1是不同的短路故障的故障图。 图6-1 短路类型（虚线表示短路电流的路径） 一、相间短路 1．三相短路 三相短路指供电系统中三相导线间同时短接。此时系统每相的阻抗均相同，从电源到负载三相仍然对称，故又叫对称性短路。 2．两相短路 两相短路指三相供电系统中，任意两相间发生的短接。两相短路属于非对称性短路。 二、接地短路 1．单相接地短路 单相接地短路指在中性点接地系统中，任意一相经大地与电源中性点发生短接。 2．两相接地短路 两相接地短路指在中性点不接地系统中，其中两不同相的单相接地所形成的相间短路；也指在中性点接地系统中，两相短路又接地的情况。 三、断相故障 断相故障是指供电系统一相断开或两相断开的情况，这种故障属于不对称故障。 系统故障电流的大小与短路类型有密切关系，在中性线直接接地的电力系统中，两相短路电流约为三相短路电流的87%，单相接地短路电流约在三相短路电流的60～125%之间。 第三节 系统中性点运行方式 电力系统中发电机的三相绕组通常是星形联结的，变压器高压侧绕组往往也是星形联结的，发电机、变压器绕组星形联结的结点称为中性点。 一、中性点不接地系统 系统中性点不接地是指系统中性点对地绝缘。实际上，系统中线路与大地之间、电气设备的线圈与大地之间存在分布电容，故此接地系统相当于电容接地。如图6-2所示。 图6-2 中性点不接地系统 系统在正常运行状态下，由于三相对称，三相对地充电电流的相量和为零，中性点的对地电压为零。 当系统发生单相接地短路（如L3相W点）后，L3相的W点为地电位，L3相W点与地形成的回路中电压方程为： 式中 ──线路的相电压（V）； ──发电机、变压器绕组的相电压（V）； ──系统中性点的对地电压（V）。 中性点的对地电压 即，中性点的电压上升为相电压，图6-2（b）中指向-。 其他两相对地电压为 式中 、、──线路的相电压（V）； 、、──发电机、变压器绕组的相电压（V）； ──系统中性点的对地电压（V）。 即非故障相的相电压由相电压升高为线电压，图6-2（b）中到，到。 由此可见，单相接地后系统、、三者之间仍是一个对称三角形，因此三相的线电压对称关系并未被破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，非故障相对地电压值增大为倍相电压，相间电压不变，仍然对称。故对于该中性点不接地系统可以带故障继续运行2小时。 系统正常运行时，由于三相电压对称、三相分布电容对称且相等，故三相对地电容电流对称，和为零。 系统发生单相接地短路故障后，接地故障点通过的故障电流是两非故障（L1、L2）对地电容电流之和。 由于非故障相电压上升为线电压，扩大了倍，非故障相的