短路电流分析及计算

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1、第四章短路电流分析及计算第一节短路的原因及作用建筑配电与设计第四章短路电流分析及计算一、短路原因及危害造成短路故障的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。设备长期运行引起绝缘老化，原因：绝缘强度不够而被正常电压击穿，设备本身不合格，设备绝缘受到外力损伤而造成短路。设备绝缘正常而被过电压（包括雷电过电压）击穿，建筑配电与设计第四章第一节短路的原因及作用危害：1.元件发热2.引起很大的电磁力3.导致用电设备的正常工作遭到破坏4.造成停电事故5.单相接地短路将引起三相电流不对称电流流过导体时产生的发热量与电流平方、持续时间、导体电阻的乘积正成比。由于短路电流很大，即使流

2、过的时间很短，也会使电气元件产生不能允许的过热，致使设备损坏。电流流过两平行导体时产生的电磁力与两导体中电流的乘积成正比，所以短路电流会产生很大的电磁力。如果导体和它的固定体不够坚固，就可能遭到电磁力的破坏。例如感应电动机，其电磁转矩是与电源电压平方成正比的，当发生短路时由于电压降低很多，至使电机的电磁转矩下降，可能不足以带动负载工作，直至使电动机停转，进而造成更大的故障。短路点越是靠近电源，所造成的停电范围就越大，给国民经济带来的损失也越大。从而使输电线附近产生强大的磁场，这对同它平行架设的通讯线路和其它弱电控制信号线路是很不利的，可能产生严重的电磁干扰，甚至使

3、控制信号误动作而造成事故。建筑配电与设计第四章第一节短路的原因及作用二、短路形式在三相电力系统中，可能发生短路故障的形式有：三相短路用符号k(3)表示两相短路用符号k(2)表示单相短路用符号k(1)表示两相接地短路用符号k(1,1)表示，单相短路用符号k(1)表示两相接地短路用符号k(1,1)表示，三相短路属于对称短路，其它形式的短路都属于不对称短路。在电力系统中，发生单相接地短路的可能性最大，但三相短路的短路电流最大。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时物理过程分析建筑配电与设计一、无限大容量系统第四章第二节无限大容量电力系统发生三相短路时物理过程分析电源的容

4、量无限大，也就是说这个电源可以提供的功率无限大。若系统的输出电压U为一定值，则电流I即为无限大；无限大容量系统不论电路电流多大，电源电压U不变，即为恒压源(理想电压源)。无限大容量系统相当于电源内阻为零的电力系统。无限大容量系统也只能是近似的。在工程上一般认为，如果用户装机容量小于系统总容量的1/50，则可按系统变压器二次侧发生短路，一次侧电压维持不变的假设来计算短路电流不会引起较大的误差。建筑配电与设计第四章第一节短路的原因及作用二、三相短路的物理过程右图为一电源为无限大容量的供电系统。即：电源对称，线路阻抗对称，三相负载也对称。此系统为三相对称系统。图中的电源

5、电压Uf为相电压。此电路可以化成如右图所示单相电路来进行计算，若发生如右图所示的三相对称短路，由于电路仍然是三相对称的，同样可以化成如右下图所示的单相电路来计算。则：对三相短路物理过程的分析就变成了对正弦激励下RL串联电路过渡过程的分析。建筑配电与设计第四章第一节短路的原因及作用短路电流在起始一段时间内应由两部分组成：一部分是线路电感储能作用在短路回路阻抗上产生的电流，这部分电流是按指数规律衰减的，会随着线路电感中的储能在线路电阻上消耗而衰减为零，我们称此部分电流为短路电流的暂态分量，或叫做非周期分量inf；另一部分是电源作用在短路回路阻抗上产生的电流，这部分电流

6、随时间按正弦规律变化，我们称此部分电流为短路电流的稳态分量，或叫做周期分量if。ik(3)tikinfifipIfmi在图中我们可以看出，在过渡过程期间，短路全电流瞬时值为：nffkiii+=当短路电流暂态分量衰减为零，则过渡过程结束，电路进入新的稳态，此时短路全电流瞬时值为：，即短路电流为短路电流的周期分量或稳态分量。fkii=建筑配电与设计第四章第一节短路的原因及作用二、与短路有关的物理量与短路电流相关的物理量主要包括：短路电流稳态分量（也称为周期分量）if；短路冲击电流ip；短路电流暂态分量（也称为非周期分量）inf；短路全电流ik；短路稳态电流I1.短路

7、稳态电流一般短路0.2秒后短路电流暂态分量衰减完毕，此后短路电流只有按正弦规律周期变化的稳态分量，这时的短路电流称为短路稳态电流，其有效值用I表示。在无限大容量系统中，短路稳态电流有效值也称短路电流周期分量有效值，I=Ik一般在短路电流的计算中，首先计算的就是短路稳态电流有效值，或称短路电流周期分量有效值，并由此计算其它短路电流或其它短路参数。即：ik(3)tikinfifipIfmI∞建筑配电与设计第四章第一节短路的原因及作用2.冲击电流由下图所示的短路电流波形可以看出，短路后在半个周期（0.01秒）内，短路电流瞬时值达到最大，这一瞬时电流称为短路冲击电流i

8、p。短路冲