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1、工廠供配電第4章短路電流計(jì)算在工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮系統(tǒng)的不正常運(yùn)行狀態(tài)和故障情況，最嚴(yán)重的故障是短路故障。本章討論和計(jì)算供配電系統(tǒng)在短路故障情況下的電流（簡(jiǎn)稱(chēng)短路電流），短路電流計(jì)算的目的主要是供母線、電纜、設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)整定計(jì)算之用。第4章短路電流計(jì)算4.1概述4.2無(wú)限大容量電源系統(tǒng)短路過(guò)程分析4.3短路電流計(jì)算4.4短路電流的熱效應(yīng)和力效應(yīng)課堂練習(xí)4.1概述1.短路的概念所謂短路（shortcircuit），是指電力系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻性短接。也就是指電力系統(tǒng)中相與相之間，或相與地之間通過(guò)導(dǎo)體、電弧或小阻抗短接
2、而形成的非正常運(yùn)行狀態(tài)。2.短路的原因電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞（自然老化、操作過(guò)電壓、大氣過(guò)電、機(jī)械損傷）運(yùn)行人員誤操作（帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘）其他因素（鳥(niǎo)獸跨接裸導(dǎo)體或咬壞設(shè)備、電纜的絕緣）3.短路的類(lèi)型對(duì)稱(chēng)短路：三相短路不對(duì)稱(chēng)短路：?jiǎn)蜗喽搪穬上喽搪穬上嘟拥囟搪钒l(fā)生可能性最小，短路電流最大！發(fā)生的可能性最大！三相短路示意圖三相短路a）三相短路兩相短路示意圖兩相短路單相短路示意圖單相(接地)短路兩相接地短路示意圖兩相接地短路d）4.短路的危害短路電流的熱效應(yīng)使設(shè)備急劇發(fā)熱，可能導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱損壞；短路電流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使設(shè)備永久變形或嚴(yán)重?fù)p壞；短路時(shí)系統(tǒng)
3、電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響用戶(hù)的正常工作；短路可能影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；不對(duì)稱(chēng)短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作。5.短路電流計(jì)算的意義巨大的短路電流（short-circuitcurrent）將對(duì)電氣設(shè)備及人身安全帶來(lái)極大的危害和威脅。為了預(yù)防短路及產(chǎn)生的危害，需要對(duì)供電系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的短路電流數(shù)值預(yù)先加以計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果作為選擇電器設(shè)備及供電設(shè)計(jì)的依據(jù)。6.短路電流計(jì)算的目的為了選擇電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，需要計(jì)算三相短路電流；在校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度時(shí)還需計(jì)算不對(duì)稱(chēng)短路的短路電流值；校驗(yàn)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)
4、體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，就要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流及短路容量。7.短路電流計(jì)算的基本假設(shè)工程上多采用近似計(jì)算法，計(jì)算結(jié)果偏大，作為計(jì)算基礎(chǔ)的基本假設(shè)有：認(rèn)為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定；當(dāng)短路回路的總電阻小于總電抗的1/3時(shí)，忽略回路中各元件的電阻；忽略短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻，短路點(diǎn)均以金屬性短路對(duì)待；除不對(duì)稱(chēng)故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱(chēng)之外，電力系統(tǒng)通常都看做三相對(duì)稱(chēng)的。8.防止短路對(duì)策預(yù)防性試驗(yàn)正確安裝和維護(hù)防雷設(shè)備文明施工嚴(yán)格遵守操作規(guī)程4.2無(wú)限大容量電源系統(tǒng)的 短路過(guò)程分析無(wú)限大容量系統(tǒng)的三相短路過(guò)程分析無(wú)限大容量系統(tǒng)的兩相短路過(guò)程分析感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響4.2.1無(wú)限大容量電源系統(tǒng)的
5、 三相短路過(guò)程分析無(wú)限大容量電源系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程分析有關(guān)短路的物理量1.無(wú)限大容量電源系統(tǒng)理想的無(wú)限大容量電源是指內(nèi)阻抗為零的電源。當(dāng)電源內(nèi)阻抗為零時(shí)，不管輸出的電流如何變動(dòng)，電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓維持不變。在工程實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)限大容量只是一個(gè)相對(duì)概念，指電源系統(tǒng)的容量相對(duì)于用戶(hù)容量大得多，在發(fā)生三相短路時(shí)，電源系統(tǒng)的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于短路回路的總阻抗，以致無(wú)論用戶(hù)負(fù)荷如何變化甚至發(fā)生短路，系統(tǒng)的母線電壓都能基本維持不變。在等值電路圖中表示為S=∞和X=0。在工程計(jì)算中，當(dāng)電源系統(tǒng)的阻抗不大于短路回路總阻抗的5%～10%，或者電源系統(tǒng)的容量超過(guò)用戶(hù)容量的50倍時(shí)，可
6、將其視為無(wú)限大容量電源系統(tǒng)。提示2.三相短路過(guò)渡過(guò)程分析短路發(fā)生以后，系統(tǒng)電流將由原來(lái)的正常負(fù)荷電流突然增大，經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程后達(dá)到短路后的穩(wěn)定值。由于暫態(tài)過(guò)程的短路電流比穩(wěn)態(tài)值大得多，它對(duì)電氣設(shè)備的危害也很?chē)?yán)重，因此有必要對(duì)三相短路電流的暫態(tài)過(guò)程加以分析。短路電流暫態(tài)過(guò)程短路電流最大值條件（1）短路電流暫態(tài)過(guò)程圖1三相短路時(shí)的三相等效電路圖圖2分析三相短路時(shí)的單相等效電路圖當(dāng)t＝0時(shí)刻，發(fā)生三相短路，則圖2所示等效電路的電壓方程為：解微分方程得短路全電流為：當(dāng)t＝0時(shí)刻，發(fā)生三相短路，由于短路電路存在電感，電流不能突變，因此引起一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，即“短路暫態(tài)過(guò)程”。短路前，電路中的正常負(fù)荷
7、電流為：當(dāng)t＝0時(shí)刻，發(fā)生三相短路解方程（3）得：代入公式（2）可得短路全電流瞬時(shí)值為：式（5）中，右端第一項(xiàng)為短路電流周期分量;第二項(xiàng)為短路電流非周期分量。由式（5）可以看出，非周期分量在短路后按指數(shù)曲線衰減，經(jīng)歷（3~5）Tfi即衰減至零，暫態(tài)過(guò)程結(jié)束，短路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)短路電流只含有短路電流的周期分量。上述現(xiàn)象的電流波形圖如圖3所示。圖3三相短路電流過(guò)渡過(guò)程波形圖正常運(yùn)行狀態(tài)短路暫態(tài)過(guò)程短路穩(wěn)態(tài)過(guò)程（2）短路電流最大值的條件：當(dāng)電路的參數(shù)不變時(shí)，短路
