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第四章短路电流计算及变配电所电气设备选择第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量第一节短路的原因、后果和形式返回目录第四节短路电流的效应和稳定度校验第五节变配电所电气设备的选择与校验第一节短路的原因、后果和形式一、短路的原因（1）电气设备绝缘损坏。（2）有关人员误操作。（3）鸟兽为害事故。二、短路的后果三、短路的形式在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，如图4-1所示。第一节短路的原因、后果和形式返回本章目录图4-1短路的形式（虚线表示短路电流路径）K（3）-三相短路K（2）-两相短路K（1）-单相短路K（1.1）-两相接地短路第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量一、无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是：当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量图4-2a是一个电源为无限大容量的供电系统发生三相短路的电路图。由于三相短路对称，因此这一三相短路电路可用图4-2b所示的等效单相电路来分析研究。图4-2无限大容量电力系统发生三相短路a）三相电路图b）等效单相电路图第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量图4-3表示无限大容量系统中发生三相短路前后的电压、电流变动曲线。图4-3无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流变动曲线第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量二、短路的有关物理量1.短路电流周期分量2.短路电流非周期分量3.短路全电流4.短路冲击电流5.短路稳态电流短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流，其有效值用表示。I返回本章目录第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算一、概述进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，如图4-4所示。图4-4例4-1的短路计算电路第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算二、采用欧姆法进行三相短路计算1.电力系统的阻抗计算2.电力变压器的阻抗计算3.电力线路的阻抗计算如果线路的结构数据不详，X0可按表4-1取其电抗平均值。线路结构线路电压35kV及以上6～10kV220/380V架空线路0.400.350.32电缆线路0.120.080.066表4-1电力线路每相的单位长度电抗平均值(单位:Ω/km)第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算例4-1某工厂供电系统如图4-4所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10Ⅱ型。试求工厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。解：1.求k-1点的三相短路电流和短路容量（）（1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗（2）计算三相短路电流和短路容量2.求k-2点的短路电流和短路容量（Uc2=0.4kv）（1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗（2）计算三相短路电流和短路容量110.5cUkV第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如表4-2所示。表4-2例4-1的短路计算表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-13.083.083.087.854.6556.0k-233.733.733.762.036.723.3(3)kI(3)I(3)I(3)shI(3)shi(3)kS第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算三、采用标幺制法进行三相短路计算任一物理量的标幺值，为该物理量的实际值与所选定的基准值的比值，即按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量和基准电压。基准容量，工程设计中通常取。基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即取。选定了基准容量和基准电压以后，基准电流则按下式计算：基准电抗则按下式计算：dAAdAddAAAdSdU100dSMVAdcUU33ddddcSSIUU23dcdddUUXSI第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算例4-2试用标幺制法计算例4-1所示供电系统中k-1点和k-2点的三相短路电流和短路容量。解：（1）确定基准值（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值绘短路等效电路图如图4-6所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。图4-6例4-2的短路等效电路图（标幺制法）第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算（3）计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（4）计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量四、两相短路电流的计算在无限大容量系统中发生两相短路时（参看图4-7），其短路电流可由下式求得：图4-7无限大容量电力系统中发生两相短路第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算五、单相短路电流的计算在大接地电流的电力系统中或三相四线制低压配电系统中发生单相短路时，根据对称分量法可求得其单相短路电流为在工程设计中，常利用下式计算单相短路电流或按下式计算：单相短路电流与三相短路电流的关系如下：(1)1203kUIZZZ(1)0kUIZ22000()()TTZRRXX第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算在远离发电机的用户变电所低压侧发生单相短时，，因此单相短路电流为三相短路时，三相短路电流为因此由于远离发电机发生短路时，，故12ZZ(1)1032kUIZZ(3)1kUIZ01(1)(3)32kZkZII01ZZ(1)(3)kkII返回本章目录第四节短路电流的效应和稳定度校验一、概述通过上述短路计算得知，供电系统中发生短路时，短路电流是相当大的。如此大的短路电流通过电器和导体，一方面要产生很大的电动力，即电动效应；另一方面要产生很高的温度，即热效应。二、短路电流的电动效应和动稳定度（一）短路时的最大电动力由“电工原理”课程可知，处在空气中的两平行导体分别通以电流、（单位为A）时，两导体间的电磁互作用力即电动力（单位为N）为7012122102llFiiiiaa第四节短路电流的效应和稳定度校验（二）短路动稳定度的校验条件1.一般电器的动稳定度校验条件按下列公式校验：或2.绝缘子的动稳定度校验条件按下列公式校验：其中为三相短路时作用于绝缘子上的计算力；如果母线在绝缘子上为平放（图4-8a）），则；如果母线为竖放（图4-8b）），则。（三）对短路计算点附近交流电动机反馈冲击电流的考虑(3)maxshii(3)maxshII(3)alcFF(3)cF(3)(3)cFF(3)(3)1.4cFF第四节短路电流的效应和稳定度校验图4-8水平排列的母线a）平放b）竖放第四节短路电流的效应和稳定度校验三、短路电流的热效应和热稳定度（一）短路时导体的发热过程和发热计算当线路发生短路时，短路电流将使导体温度迅速升高。图4-10表示短路前后导体的温度变化情况。图4-10短路前后导体的温度变化第四节短路电流的效应和稳定度校验（二）短路热稳定度的校验条件1.一般电器的热稳定度校验条件2.母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件如前所述，要确定导体的比较麻烦，因此也可根据短路热稳定度的要求来确定其最小允许截面，满足热稳定度要求的最小允许截面为k2(3)2timaItIt.maxkk(3)(3)minimaimakkttAIIKKC返回本章目录第五节变配电所电气设备的选择与校验一、变电所主变压器台数和容量的选择第五节变配电所电气设备的选择与校验（一）变电所主变压器台数的选择（二）变电所主变压器容量的选择1.只装一台主变压器的变电所2.装有两台主变压器的变电所3.车间变电所主变压器的单台容量上限4.适当考虑负荷的发展二、电流互感器的选择与校验三、电压互感器的选择四、高压一次设备的选择与校验五、低压一次设备的选择返回本章目录