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河北科技大学电气信息学院 第四章 短路电流及其计算 4.1 短路的基本概念 所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。 当电网发生三相短路时，短路点的电压突然下降， 若接在短路点附近的电动机反电势大于电网在该点的残余电压，则电动机将变为发电机运行，就要向短路点输送反馈电流。 3．线路的序电抗 线路的负序电抗等于正序电抗，零序电抗与下列因素有关： 当线路通过零序电流时，因三相电流的大小和相位完全相同，各相间的互感磁通是互相加强的，因此，零序电抗要大于正序电抗。 零序电流是通过大地形成回路的，因此，线路的零序电抗与土壤的导电性能有关。 当线路装有架空地线时，零序电流的一部分通过架空地线和大地形成回路，由于架空地线中的零序电流与输电线路上的零序电流方向相反，其互感磁通是相互抵消的，将导致零序电抗的减小。 线路的零序电抗的平均值见表4-3。 四、不对称短路的计算方法 1．单相接地短路 边界条件 复合序网：如图4-9所示。 图4-8 单相接地短路 图4-8表示a相接地短路。 是指根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，由各序网络互相连接起来所构成的网络 短路点的各序分量电流为： 求解 图4-9 单相接地短路的复合序网 短路点的各序分量电压为： 短路点的故障相电流为： 单相接地短路电流为: 短路点的非故障相对地电压为: 2．两相短路（b、c两相短路） 边界条件 复合序网：如图4-11所示。 图4-10 两相短路 图4-10表示b、c两相短路。 求解： 短路点的各序分量电流为： 图4-11 两相短路的复合序网 短路点的各序分量电压： 短路点的故障相电流为： 　在远离发电机的地方发生两相短路时，可认为　　　　，则两相短路电流为： 两相短路电流: 上式表明，两相短路电流为同一地点三相短路电流的 　 倍。 说明：短路电流主要用于保护装置整定及短路动稳定和热稳定的校验。在供配电系统发生短路时，两相短路和单相短路电流均较三相短路电流小，所以，在一般电气设备和导体的选择校验中，应采用三相短路电流，而在保护装置的灵敏度校验中，应采用两相（或单相）短路电流。 4.6　电动机对短路冲击电流的影响 注意：由于该反馈电流使电动机将迅速受到制动，其值也迅速减小，所以电动机的反馈电流一般只影响短路电流的冲击值。 电动机的反馈电流可按下式计算： 式中， 为电动机短路电流冲击系数，对3～6kV电动机取1.4～1.6，对380V电动机取1； 、 和C值见书中表4-4。 则短路点的总冲击电流为： 4.6　低压电网短路电流计算 一、低压电网短路电流计算的特点 配电变压器容量远远小于电力系统的容量，因此变压器一次侧可以作为无穷大容量电源系统来考虑； 低压回路中各元件的电阻与电抗相比已不能忽略，所以计算时需用阻抗值； 低压网中电压一般只有一级，且元件的电阻多以mΩ 计，所以采用有名值计算比较方便。 二、低压电网中各主要元件的阻抗 1．电力系统的电抗： 式中，Soc和UN的单位分别为MVA和V。 （mΩ） 2．变压器的阻抗 （mΩ） 变压器低压侧电压 3.　母线的阻抗 在工程实用计算中，可采用以下简化公式计算： 母线截面积在500mm2以下时， 母线截面积在500mm2以上时， 4．其它元件阻抗 ：低压断路器过流线圈的阻抗、低压断路器及刀开关触头的接触电阻、电流互感器一次线圈的阻抗及电缆的阻抗等可从有关手册查得。 三、低压电网三相短路电流计算 1．三相短路电流有效值： 式中，　和　 为短路回路的总电阻和总电抗（mΩ）；Uav为低压侧平均线电压，取400V。 注意：如果只在一相或两相装设电流互感器，应选择没有电流互感器的那一相的短路回路总阻抗进行计算。 式中，Ksh为短路电流冲击系数，可根据短路回路中　　　的比值从图4-12中查得。　　 2．短路冲击电流： 图4-12　Ksh与　　　　的关系 3．冲击电流有效值的计算 当Ksh＞1.3时， 当Ksh≤ 1.3时， 式中， 为短路回路的时间常数。 四、低压电网两相短路电流计算 注：ZT为变压器的单相阻抗； 为“相—零”回路阻抗。 五、低压电网单相短路电流计算 或 一、概述 4.8　短路电流的效应 1．两平行导体间的电动力 　　两根平行敷设的载流导体，当其分别流过电流i1、i2时，它们之间的作用力为： （N） 二、短路电流的力效应 短路电流通过电气设备和导体时，将产生力效应和热效应。力效应可能会使设备变形损坏，而热效应可能会烧毁电气设备。 图4-13 矩形