短路电流分析与计算－－电气设计论文.doc

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1、短路电流分析与计算【摘要】本文简要介绍了短路的类型、产生原因、后果、具体形式及短路电流的计算方法，分析了短路电流计算方法的应用范围及在使用中应注意的问题，供广大建筑电气同仁参考。【关键词】　短路三相短路电流有效值兆伏安法标么值法欧姆法一短路的形式、原因及后果在供电系统中，出现次数比较多的严重故障就是短路，所谓短路是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接。电气短路有两类，一类是金属性短路，另一类是电弧性短路。　　１.接地电弧性短路——最危险且多发的电气火灾隐患接地电弧性短路是由于短路点迸发电弧或电火花，它的短路电流不大，短路与过载保护设备不会动作，而电弧则持

2、续存在，其局部温度可高达２０００℃～３０００℃，很易引燃近旁可燃物质，这种短路电弧往往成为火灾的点火源。因此，接地电弧性短路是最常见且多发的电气火灾起因。国外电气防火研究的结论如此，我国这几年一些电气短路火灾的现场分析结果也是如此。　　其实接地电弧短路火灾的防范并不复杂，只需在楼房的电源进线总开关上增加防漏电保护功能即可，它可在发生接地性电弧短路时及时切断电源。如果不了解接地电弧短路起火的多发性和危险性而对它不加防范，就会频频发生电气短路,从而引起火灾。１９９７年中国消防协会电气防火专业委员会年会的纪要提出这类接地电弧性短路起火占短路起火火灾的５０％以上，如

3、果能在电源进线上装设带漏电保护功能的开关，便可有效地消除接地电弧起隐患，从而大幅度降低短路起火的发生率。2.金属性短路短路电流大，线路能产生高温，发生短路时，由于系统中总阻抗大大减少，因而短路电流可能达到很大数值。这样大的电流所产生的热效应和机械效应会使电气设备受到破坏；同时短路点的电压降到零，短路点附近的电压也相应地显著降低，使此处的供电系统受到严重影响或被迫中断；若在发电厂附近发生短路，还可能使整个电力系统运行解列，引起严重后果。在三相供电系统中，可能发生的主要短路类型有三相短路、二相短路、两相接地短路和单相接地短路，三相短路属对称短路，其余三种为不对称

4、短路。在四种短路故障中，出现单相短路故障的机率最大，三相短路故障的机率最小。但在电力系统中，用三相短路作为最严重的故障方式，来验算电器设备的运行能力。为了限制发生短路时所造成的危害和故障范围的扩大，需要进行短路电流计算，以便校验电气设备的动热稳定性、选择和整定继电保护装置、确定限流措施、选择主接线方案及低压断路器的选择。3.电气线路发生短路主要有两个原因：（1）是系机械损伤，线芯外露接触不同电位导体而短路。（2）是电气线路因过热、水浸、阳光敷设等作用导致电气设备载流部分绝缘水平下降，在电气外因触发下，例如：受雷电瞬态过电压或电网暂态过电压的冲击，使耐压程度过

5、低的绝缘部分被击穿而造成短路。这些原因中线路过热导致绝缘劣化最为常见。另外人为误操作及鸟兽跨越裸导体等也是引起短路的原因。二短路的物理过程及计算方法　　当突然发生短路时，系统总是由工作状态经过一个暂态过程进入短路稳定状态。暂态过程中的短路电流比其稳态短路电流大的多，虽历时很短，但对电器设备的危害性远比稳态短路电流严重得多。有限电源容量系统的暂态过程要比无限大电源容量系统的暂态过程复杂的多，在计算建筑配电工程三相短路电流时，都按无限大电源容量系统来考虑。短路全电流ik由两部分组成(ik=iz＋if)：一部分短路电流随时间按正弦规律变化，称为周期分量iz；另一部

6、分因回路中存在电感而引起的自感电流，称为非周期分量if。　　短路冲击电流(短路电流峰值或短路全电流瞬时最大值)　　ich=(1＋e-0.01/Ta)I″=KchI″　　Kch=1＋e－0.01/Ta—短路电流冲击系数,取决于回路时间常数Ta=L/R的大小，一般在1.3～18范围内变化。当高压回路发生短路时，因R

7、流周期分量有效值，也称超瞬变短路电流有效值I″=I0.2=Id　　I0.2——短路后0.2s的短路电流周期分量有效值　　Id或I∞——稳态短路电流有效值　　在高压供电系统中常采用标么值（相对值）法和兆伏安(MVA)法来计算短路电流；在低压供电系统中，常采用有名值法（绝对值法或欧姆法）来计算低压回路短路电流。　　三计算方法类型　　1.兆伏安法即短路容量法，也叫短路功率法，是因在短路计算中以元件的短路容量来代替元件的阻抗而得名。兆伏安法实质上是欧姆法的变形，欧姆法的计算公式：Id=Ub/Z，即短路电流Id大小完全取决于阻抗Z。而短路容量为Sd=Ub2/Z，在无限

8、大电源容量系统中Ub为常数，因此Sd∝1/Z，可见以