第四章 短路计算及电器的选择校验
第四章 短路计算及电器的选择校验
本章首先简介短路的原因、后果及其 形式,接着分析无限大容量系统三相短 路时的物理过程及有关物理量,然后重 点讲述企业共配电系统的短路电流计算, 进而阐述短路电流的效应,最后讲述高 低压电器的选择和校验条件
本章首先简介短路的原因、后果及其 形式，接着分析无限大容量系统三相短 路时的物理过程及有关物理量，然后重 点讲述企业共配电系统的短路电流计算， 进而阐述短路电流的效应，最后讲述高 低压电器的选择和校验条件
第一节短路的原因、后果及其形式 、短路的原因 短路是指不同电位的导体之间的电气短接,这是电力系统 中最常见的一种故障,也是最严重的一种故隆 电力系统出现短路故障,究其原因,主要是以下三个方面 (1)电气绝缘损坏 (2)误操作 (3)鸟兽害
第一节 短路的原因、后果及其形式 一、短路的原因 短路是指不同电位的导体之间的电气短接，这是电力系统 中最常见的一种故障，也是最严重的一种故障。 电力系统出现短路故障，究其原因，主要是以下三个方面 （1）电气绝缘损坏 （2）误操作 （3）鸟兽害
二、短路的后果 电路短路后,其阻抗值比正常负荷时电路的阻抗值小得 多,因此电路电流往往比正常负荷电流大许多倍。在大容 量电力系统中,短路电流可高达几万安培或几十万安培 如此大的短路电流对电力系统将产生极大的危害: 1)短路的电动效应和热效应 (2)电压骤降 (3)造成停电事故 (4)影响系统稳定 (5)产生电磁干扰 短路的形式 在三相系统中,可有下列短路形式: 1)三相短路
二、短路的后果 电路短路后，其阻抗值比正常负荷时电路的阻抗值小得 多，因此电路电流往往比正常负荷电流大许多倍。在大容 量电力系统中，短路电流可高达几万安培或几十万安培。 如此大的短路电流对电力系统将产生极大的危害： （1） 短路的电动效应和热效应 （2） 电压骤降 （3） 造成停电事故 （4） 影响系统稳定 （5） 产生电磁干扰 三、 短路的形式 在三相系统中，可有下列短路形式： （1）三相短路
(2)两相短路 (3)单相短路 (4)两相接地短路 上述三相短路,属“对称性短路”。其他形式的短路 均属“非对称性短路” 电力系统中,发生单相短路的可能性最大,而发生三 相短路的可能性最小。但一般三相短路的电流最大,造成 的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重 的短路状态下也能可靠地工作,因此作为选择校验电气设 备用的短路计算中,以三相短路为主。实际上,非对称性 短路也可以按《电工基础》中所讲的对称分量法分解为对 称的正序、负序和零序分量来研究,所以对称性的三相短 路分析也是分析研究非对称性短路的基础
（2）两相短路 （3）单相短路 （4）两相接地短路 上述三相短路，属“对称性短路” 。其他形式的短路， 均属“非对称性短路” 。 电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三 相短路的可能性最小。但一般三相短路的电流最大，造成 的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重 的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择校验电气设 备用的短路计算中，以三相短路为主。实际上，非对称性 短路也可以按《电工基础》中所讲的对称分量法分解为对 称的正序、负序和零序分量来研究，所以对称性的三相短 路分析也是分析研究非对称性短路的基础
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 无限大容量电力系统及三相短路的物理过程 无限大容量电力系统,就是容量相对于用户内部供配 电系统容量大的电力系统,以致用户的负荷不论如何变动 甚至发生短路时,电力系统变电所馈电母线的电压能基本 维持不变。在实际的用户供电设计中,当电力系统总阻值 不超过短路电路总阻值的5%-10%,或者电力系统容量超过 用户(含企业)供配电系统容量的50倍时,可将电力系统 视为“无限大容量电源” 对一般企业供配电系统来说,由于企业供配电系统的 容量远比电力系统总容量小,而其阻抗又较电力系统大得 多,因此企业供配电系统内发生短路时,电力系统变电所 馈电母线上的电压几乎维持不变,也就是说,可将电力系 统看作无限大容量的电源
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三相短路的物理过程 无限大容量电力系统，就是容量相对于用户内部供配 电系统容量大的电力系统，以致用户的负荷不论如何变动 甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线的电压能基本 维持不变。在实际的用户供电设计中，当电力系统总阻值 不超过短路电路总阻值的5%-10%，或者电力系统容量超过 用户（含企业）供配电系统容量的50倍时，可将电力系统 视为“无限大容量电源” 。 对一般企业供配电系统来说，由于企业供配电系统的 容量远比电力系统总容量小，而其阻抗又较电力系统大得 多，因此企业供配电系统内发生短路时，电力系统变电所 馈电母线上的电压几乎维持不变，也就是说，可将电力系 统看作无限大容量的电源
01s 正常运行状态 短路暂态过程 短路稳定状态
如图所示的短路电流周期分量。由于短路电路的电抗 般远大于电阻,所以这周期分量差不多滞后电压U90° 因此,在u=0时短路的瞬间(t=0时),将突然增大到幅 值,即 0)=m=√2r 在无限大容量系统中,由于系统母线电压维持不变, 所以起短路电流周期分量有效值(习惯上用表示)在短 路的全过程中也维持不变,即P"=L=4 (二)短路电流非周期分量 短路电流非周期分量是由于短路电路存在于电感,用 以维持短路出瞬间(t=0时)电流不致突变而有电感所感 应的自感电动势所产生的一个反向电流,如图4-3所示的 短路电流非周期分量按指数函数衰减,其表达式为: P(0 g=(Im-1)-≈√2
如图所示的短路电流周期分量。由于短路电路的电抗 一般远大于电阻，所以这周期分量差不多滞后电压U90° 。 因此，在 u=0时短路的瞬间（t=0时），将突然增大到幅 值，即 在无限大容量系统中，由于系统母线电压维持不变， 所以起短路电流周期分量有效值 （习惯上用表示）在短 路的全过程中也维持不变，即 （二）短路电流非周期分量 短路电流非周期分量是由于短路电路存在于电感，用 以维持短路出瞬间（ t=0时）电流不致突变而有电感所感 应的自感电动势所产生的一个反向电流，如图4-3所示的。 短路电流非周期分量按指数函数衰减，其表达式为：
式中,τ为短路电路的时间常数。 三)短路全电流 任一瞬间的短路去电流为其周期分量与其非周期分量 之和,即=z+ 某一瞬间t的短路全电流有效值,是以t为中点的一个周 期分量有效值与t瞬间非周期分量值的方均根值,即 () A()E() (四)短路冲击电流 由图所示的短路全电流曲线可以看出,短路后经过半 个周期(即t=0.0ls),短路电流瞬时值达到最大值。短 路过程中的最大短路电流瞬时值,称为“短路冲击电流” 用表示。 短路冲击电流按下式计算 f(0n1)+言(01)
式中，τ为短路电路的时间常数。 (三)短路全电流 任一瞬间的短路去电流为其周期分量与其非周期分量 之和，即 某一瞬间t的短路全电流有效值，是以t为中点的一个周 期分量有效值与t瞬间非周期分量值的方均根值，即 （四）短路冲击电流 由图所示的短路全电流曲线可以看出，短路后经过半 个周期（即t=0.01s），短路电流瞬时值达到最大值。短 路过程中的最大短路电流瞬时值，称为“短路冲击电流” ， 用表示。 短路冲击电流按下式计算：
在高压电路发生三相短路时,一般取,因此 2.55 sE 1512 I在底压电路和1000KVA及以下变压器二次侧发生三相 短路时,一般取,因此 1.84 =109 五、短路稳态电流 短路稳态电流是短路电流非周期分量的短路去电流, 其有效值用I∞表示。无限大容量系统中:E= 第三节无限大容量电力系统中的短路电流计算 、短路电路计算概述 供配电系统要求对用户安全可靠地供电,但是由于各 种原因,也难免岀现故障,其中最常见的故障是短路,而 短路的后果十分严重,直接影响供配电系统及电气设备
在高压电路发生三相短路时，一般取，因此 I在底压电路和1000KVA及以下变压器二次侧发生三相 短路时，一般取，因此 五、短路稳态电流 短路稳态电流是短路电流非周期分量的短路去电流， 其有效值用I∞表示。无限大容量系统中： 第三节 无限大容量电力系统中的短路电流计算 一、短路电路计算概述 供配电系统要求对用户安全可靠地供电，但是由于各 种原因，也难免出现故障，其中最常见的故障是短路，而 短路的后果十分严重，直接影响供配电系统及电气设备