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短路电流计算

(PowerSystem

short-circuitcurrentcalculation)

n本章讨论和计算供电系统在短路故障条件下产生的电流

n本章内容是分析工厂供电系统和进行供电设计计算的基础

第3章短路电流计算

3.1短路的基本概念

3.2无限大容量电源系统短路暂态过程分析

3.3无限大容量电源系统短路电流计算

3.4两相和单相短路电流计算

3.5大功率电动机对短路电流的影响

3.6短路电流的电动力效应和热效应

3.1短路电流的基本概念

3.1.1短路原因

1.电气设备、元件的损坏:设备绝缘自然

老化、操作过电压、大气过电压、机械损伤

2.自然原因：鸟兽跨接裸导体

3.人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开

关，检修后忘拆除地线合闸

3.1.2短路的形式

1三相短路

2两相短路

3单相短路

4两相接地短路

3.1.3短路的危害

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。

3.1.4计算短路电流目的

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。

4.电力系统短路试验、故障分析、稳定控制措施制

定的依据

5.网络结构规划、设计的依据（主接线方案、运行

方式、及限流措施）

3.2短路电流的暂态过程分析

供电系统短路过程本质上是电路过渡过程——从

一个稳态过渡到另一个稳态的中间过程，时

间短

学习内容：

1.无限大容量电源供电系统短路电流暂态过程分析

2.有限大容量电源供电系统短路电流暂态过程

1无限大容量电源系统概念：

是指其容量相对于单个用户（例如一个工厂）的用电设备容量大得多的电力系统，以致馈电用户的线路上无论如何变动甚至发生短路时，系统变电站馈电母线上的电压能始终维持基本不变。

在实际应用中，常把内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电源或系统（戴维南等值）作为无穷大容量电源。

目的：简化短路计算

一相等效电路图无穷大电源电路

如上图：电压源（无穷大电源），在时刻t0经电阻R及电感L突然短路。

n短路前（t小于等于零）

I=u=Umsin(①t+α))i=Imsin(①t+αφ)U

I=

m(R+R)2+①

m(R+R)2+①2(L+L)2

φ=arctan

(R+R,),

n短路后稳态（t至无穷）：

u

u=Usin(①t+α))m,

i

i=Ipmsin(①t+α-φ)U

I

Ipm=}

、

、R+①L

φ

φ,=arctan①L

R

R,

n短路暂态过程：

t

ik=Ipmsin(①t+α-φ,)+[Imsin(α-φ)-Ipmsin(α-φ,)]eτ

τ=LR

3.最严重三相短路的短路电流

产生最严重短路电流的条件：

(1)短路瞬时电压过零α=0

(2)短路前空载或cosΦ=1

(3)短路回路纯电感Φ=90

-t

ik=Ipmsin(①t+α-φ,)+[Imsin(α-φ)-Ipmsin(α-φ,)]eτ

τ=LR

4.短路电流的几个物理量

n短路电流周期分量有效I值（稳态短路电流

I∞)

-t

ik=Ipmsin(①t+α-φ,)+[Imsin(α-φ)-Ipmsin(α-φ,)]eτ

τ=LR

U

I=m