短路电流产生的热效应及力效应

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1、短路电流产生的热效应及力效应1 短路电流的热效应在电力系统中短路发生时，短路电流会经过电力系统的 供电元件流向短路点，由于短路发生时短路电流会达到 2KA 至 20kA 的电流，在大电流的作用下使得电力系统中的供电 元器件生热，产生热效应。由于短路会产生很大的电流，所 以其产生的热量也要远远大于在正常工作时所产生的热量。 因为短路发生和持续的时间很短，使得在短路时产生的大量 热量不能够及时散发，导致供电元器件温度急剧上升。根据 一般性金属导电材料都规定了其相应的短路最高温升，进行 短路热效应计算的目的就是使金属导体的短路发生时，其最 高发热温升不超过短路最高温升。只有符合这一要求，供电 系统在

2、短路时才具备热稳定性。导体的截面积都有相应的关系，所以如表 1.1导体材料 短时发热允许温度所示，在短路时设备的最大允许温升，进 行核对保证设备的热稳定性。表 1.1 导体材料短时发热允许温度序号导体种类和材质允许温度（C）1母线及导线：铜320C铝 220 C钢（不和电器直接连接时）420 C钢（和电器直接连接时）320C2油浸纸绝缘电缆：铜芯，10KV及以下250C铝芯， 10KV 及以下 200C20-35KV 175C3 充油纸绝缘电缆： 60-330KV 150C4 橡胶绝缘电缆 150C5 聚氯乙烯绝缘电缆 120C6 交联聚氯乙烯绝缘电缆：铜芯 230C铝芯 200C7 有中间接

3、头的电缆（不包括第 5 项） 150C当短路电流流经导体时，在电流的作用下导体发热，由 于短路发生和持续时间很短，电流引起的发热量全部由导体 本身吸收，用于提高导体自身的温度。短路所引起发热量与 短路持续的时间、导体材料的比重、导体的长度有关。短路电流使导体发热的微分方程式：（ 1.1 ）根据导体的起始温度积分到导体发热的最终温度，上式 简化转换为：（ 1.2）再导体中流过的电流值不等于短路瞬时电流，而是等于 短路稳态电流，这时与产生的热效应相等。则上式可简化为：（1.3）上式中tj假想时间约为5S,代入式（3.24）。故计算kl、k2、k3 点的短路热效应为：kl 点的热效应：k2 点的热效

4、应：k3 点的热效应：2 短路电流的力效应短路电流通过导体会产生很大的电动力，电力系统中的 供电设备载流部分受到由短路电流产生的电动力的作用。在 电力系统没有出现短路故障，系统正常运行时，供电设备的 额定电流引起的电动力不大，在供电设备允许的承受范围之 内。当在短路故障发生时，电动力会达到很大值，特别是在 短路发生的瞬间，当短路冲击电流出现时，这时供电设备所 承受的电动力是最大的，供电系统中的某些不够牢固的元器 件，在短路电流产生的电动力的作用下，可能会遭到严重的 损坏。所以，必须计算和考虑短路电流产生的电动力的大小， 并在选择供电系统设备时进行考虑适当的采取对策，保证电 气设备可靠运行。三相

5、短路电流产生的电动力方程为：（ l.4）（l.5）（ l.6 ）根据分析在三相母线系统中，当电流通过三相导线时， 中间相受到的电动力最大，故在效验三相供电系统时以中间 相受电动力的大小作为效验三相供电系统的依据。电动力是 由短路电流流进导体产生的，所以在效验供电系统电动力 时，可以用最大允许电流的幅值进行近似计算和等效比较。故（1.7）其中 当母线空间距离大于母线周边距离时，暂时不考 虑1和a的影响，代入式（1.7）,则计算kl、k2、k3点的短 路力效应为：在选择供电系统电气设备时，应根据计算的短路电流值 与供电系统电气设备的最大允许电流值进行比较，从而保证 在通过短路电流时不致于因电动力造成供电系统电气设备 损坏。