第3章短路电流计算ppt课件

《第3章短路电流计算ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章短路电流计算ppt课件（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第第3章章 短路电流计算短路电流计算短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流简称短路电流），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。第1节概述第2节无限大容量系统三相短路分析第3节无限大容量系统三相短路电流计算第4节两相和单相短路电流计算第5节短路电流的效应第第1节节 概述概述运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或者相与地之间发生的金属性非正常连接。短路的概念：原因：(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。 造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，绝缘受到机械损伤,设备本身的质

2、量问题；操作过电压或大气过电压引起的过电压击穿等。(2)人为故障，包括：设计、安装和维护不良，及误操作。 如运行人员不遵守操作规程操作，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸。(3)动、植物造成的短路，鸟兽跨接在裸露导体上。短路故障的种类:短路的危害短路的危害1. 短路热效应：短路产生很大的热量，导体温度升短路热效应：短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。高，将绝缘损坏。2. 短路电动力效应：短路产生巨大的电动力，使电短路电动力效应：短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。气设备受到机械损坏。3. 短路时，短路点附近母线电压严重下降，使接在短路时，短路点附近母线电压严重下降

3、，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常工作电压，影母线上的其他回路电压严重低于正常工作电压，影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故。事故。4. 短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。活带来不便。短路的危害短路的危害5. 短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及环境安全带来危害。如误操作隔离开关产生的电弧环境安全带来危害。如误操作隔离开关产生的电弧常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电弧短

4、路可能引发火灾等。弧短路可能引发火灾等。6. 严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并列运行的同步发电机失去同步列运行的同步发电机失去同步, 造成系统解列。造成系统解列。7. 不对称短路产生的不平衡磁场，对通信线路和电不对称短路产生的不平衡磁场，对通信线路和电子设备产生严重的电磁干扰，造成空间电磁污染。子设备产生严重的电磁干扰，造成空间电磁污染。四、防止短路对策四、防止短路对策预防性试验正确安装和维护防雷设备文明施工严格遵守操作规程五、短路电流计算的目的五、短路电流计算的目的1.正确地选择和校验各种电器设备2.计算和整定保护短路的继电保护装置3.选择

5、限制短路电流的电器设备“无限大容量无限大容量电源源指指电力系力系统中某局部无中某局部无论发生了什么生了什么扰动，电源的源的电压幅幅值与与频率均保持恒定。率均保持恒定。 从从电路角度看，无限大容量路角度看，无限大容量电源是一个理想的源是一个理想的电压源，内源，内阻抗等于零。阻抗等于零。实际电力系力系统中真正的无限大容量中真正的无限大容量电源不存在，源不存在，但由于供配但由于供配电系系统处于于电力系力系统末端，尽管短路故障末端，尽管短路故障对系系统中中靠近短路点的局部系靠近短路点的局部系统影响很大，但影响很大，但对距短路点很距短路点很远的系的系统，其其扰动相相对较小。小。 从工程角度看，从工程角度

6、看，总能在系能在系统中找到一点，当供配中找到一点，当供配电系系统发生短路生短路时，该点的点的电压变化小到可忽略不化小到可忽略不计，则这一点就可以一点就可以看成是无限大容量看成是无限大容量电源的源的输出点。出点。第第2 2节 无限大容量系无限大容量系统三相短路分析三相短路分析无限大容量系统的概念:(1)理论上满足以下条件:端电压保持恒定，没有内部阻抗以及 容量无限大的系统。US=常数; XS=0; SS= (2)实际中满足以下条件: * 电力系统容量用户供电系统容量(50倍); * 短路点离电源的电气距离足够远,发生负荷变动和短路 时，电力系统变电所馈电母线上的电压基本保持不变; * 电力系统的

7、电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%10%(3)当实际系统不满足上述条件时,称为有限容量系统,可以 按照无限容量系统来近似计算,则选择的设备线路可扩展性好: 实际XS0而理论上XS=0; 则Zk实Zk理,当Us不变时,Ik实 Ik理以最严重的短路情况:三相短路分析（a系统图（b三相电路图（c单相等效电路图设在图中K点发生三相短路。定性分析：三相短路，阻抗突变，发生暂态过渡过程，k点右侧为无源电路，电流衰减到零；k点左侧有源电路，阻抗,电流,由于存在电感因此电流不能突变，出现非周期容量,不断衰减达到稳定.该有源电路为短路回路。定量分析：短路电流应满足微分方程非齐次一阶微分方程,其解为:其中时间常

8、数LK/RK短路电流有以下特征。 i(t)是周期分量与非周期分量的叠加； 周期分量由电源维持恒定，非周期分量因在短路电阻Rk上产生损耗而衰减，经过若干周期后，非周期分量衰减完毕，此后便只剩下周期分量。电流变化过程为：稳态交流电流(小)暂态电流稳态交流电流(大)。uiikinpiptu, i最严重情况时短路全电流的波形曲线图产生最严重短路电流的条件：(1)短路瞬时电压过零=0或1800(2)短路前空载或cos=1(3)短路回路纯电感K=900短路计算的短路参数短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称为次暂态短路电流有效值,无限大容量系统中=IP短路后经过半个周期即0.01s时的短路电流峰值

9、，是整个短路过程中的最大瞬时电流称为短路冲击电流。三相短路冲击电流有效值，短路后第一个周期的短路电流的有效值。三相短路全电流有效值,I三相稳态短路电流有效值为非周期分量衰减完后的稳态有效值(当短路发生很久,一般57个周波以后，可认为短路电流的非周期分量已衰减完毕,剩下的只有短路电流的周期分量)。无限大容量系统中周期分量有效值不变,有I=IP=IK短路电流周期分量有效值,短路计算电压Uc=线路平均额定电压Uav=1.05UN,短路总阻抗短路计算的公式中高压系统，L较大，取Ksh=1.8:低压系统，R较大，取Ksh=1.3:ish出现在t=0.01秒时，得:纯电阻性电路ksh=1；纯电感性电路ks

10、h=2。因此1ksh2。Ish短路后第一个周期的短路电流有效值,得:其中:短路电流冲击系数时间常数LK/RKish主要用来校验电气设备短路时的动稳定性。主要用来校验电气设备短路时的动稳定性。三相短路全电流特征值短路容量Sk三相短路时短路容量定义为 由于短路电流是由无限大容量电源提供的，电源电压约等于系统平均电压，因此短路容量的物理意义为无限大容量电源向短路点提供的视在功率。系统短路容量越大，说明系统越强。已知系统短路容量，即可计算出系统等值阻抗。无限大容量短路点IkRsLsVav第第3节节 无限大容量系统三相短路电流计算无限大容量系统三相短路电流计算当供配电系统中某处发生短路时，其中一部分阻抗

11、被短接，网路阻抗发生变化，所以在进行短路电流计算时，应先对各电气设备的参数电阻或电抗进行计算。有名值法：电气设备的电阻和电抗及其他电气参数用有名值即有单位的值表示(有名制)标幺值法：电气设备的电阻和电抗及其他电气参数用相对值表示(标幺制)有名值法进行短路计算的步骤1. 绘制短路回路等效电路2. 计算短路回路中各元件的阻抗值3. 求等效阻抗，化简电路4. 计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数5. 列出短路计算表 采用欧姆法进行短路计算(有名制)三相短路时，三相短路电流周期分量有效值(Uc为元件短路所在处短路计算电压=Uav)不计电阻，则三相短路电流的周期分量有效值三相短路容量电力系统的阻

12、抗电力系统的电抗断流容量电力变压器的阻抗变压器的电阻RT得到：变压器的电抗XT由短路电压(百分数)得到：短路电压Uk是以变压器额定值为基准值的标幺值，其有名值是通过变压器的短路试验得出的：将变压器一侧短路，在另一侧加上可调电压源，将电源电压从0逐步上调，当线电流达到额定电流时调到的电压即为短路电压Uk。电力线路的阻抗线路的电阻RWL线路的电抗XWLR0和X0为导线电缆单位长度的电阻电抗，可查有关手册；l为线路长度。X0要根据导线截面和线间几何均距来查得。线路结构线路电压35kV及以上610kV220/380V架空线路0.40.350.32电缆线路0.120.080.066电力线路单位长度电抗平

13、均值X0(/km)估算值电力线路的阻抗这里要说明：设三相线路线间距离分别为a1、a2、a3，则线间几何均距。当三相线路为等距水平排列，相邻线距为a（图b），那么。当三相线路为等边三角形排列，每边线距为a图c），那么阻抗换算的公式阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变阻抗等效换算采用标幺制法进行短路计算标幺制，即相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量是采用标幺值而命名，无单位,计算简单。任一物理量的标幺值，为该物理量的实际值与所选定的标准值的比值，即使用标幺值的优点：1易于从量值上比较各种元件的特性参数。2便于从量值角度判断电气设备和系统参数好坏。3在多个电压等级的电网中，能极大地方便短路电流

14、计算。采用标幺制法进行短路计算按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd 和基准电压Ud。* 基准容量选取是任意的,工程设计常取* 基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压， 即取* 四个基准值中只有二个基准值是独立的，通常选定了 基准容量Sd和基准电压Ud之后， 基准电流Id基准电抗Xd额定标幺制额定标幺制取额定值为基准量取额定值为基准量不同基准值条件下阻抗标幺值的转换：不同基准值条件下阻抗标幺值的转换：与额定标幺制的转换与额定标幺制的转换标幺值法进行短路计算的步骤1.选择基准容量、基准电压、计算短路点的基准电流2.绘制短路回路的等效电路3.计算短路回路中各元件的电抗标幺值4.求短路

15、总电抗标幺值，化简电路5.计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数6.列出短路计算表 各主要元件的阻抗标幺值1 1电力系统的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值无限大容量系统 XS=0 那么:已知系统电抗有名值XS 电力系统参数不全的情况下：近似计算电源到变电站母线间的阻抗情况未知,但是已知:(1)变电站母线出线侧短路容量Sk或(2)供电线路电源端上的断路器的断流容量Soc各主要元件的阻抗标幺值2 2电力变压器的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值3 3电抗器的电抗标幺值电抗器的电抗标幺值变变压压器器铭铭牌牌给给出出的的与与阻阻抗抗值值有有关关的的参参数数一一般般为为短短路路电电压压Uk 或或短短路

16、路阻阻抗抗Zk% ，这这两两个个值值都都是是以以变变压压器器额额定定值值为为基基值值的的标标幺幺值值，经经过过变变换换即即可可得得到到在所选定的基准值下的阻抗。在所选定的基准值下的阻抗。各主要元件的阻抗标幺值4 4电力线路的阻抗标幺值电力线路的阻抗标幺值标幺制短路阻抗计算按电路结构计算短路总阻抗考虑短路总电阻值与短路总电抗值之间的大小关系电路结构中的Y结构关系如何计算短路值(例如)假设 时，可略去电阻， = 无限大容量系统三相短路计算无限大容量系统发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，短路电流的有关物理量I、Ish、ish、I和Sk都与短路电流周期分量有关。因而，只要算出短

17、路电流周期分量的有效值，短路其它各量按公式很容易求得，采用标幺值计算。无限大容量系统三相短路计算无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值三相短路电流周期分量有效值三相短路容量举例说明：例例1 1 试求图中供电系统总降变电所试求图中供电系统总降变电所10kV10kV母线上母线上K1K1点点和车间变电所和车间变电所380V380V母线上母线上K2K2点发生三相短路时的短路点发生三相短路时的短路电流和短路容量，以及电流和短路容量，以及K2K2点三相短路流经变压器点三相短路流经变压器3T3T一一次绕组的短路电流。已知断路器断流容量次绕组的短路电流。已知断路器断流容量1000MVA1000MVA

18、，线，线段段1 1距离有距离有5km,5km,线段线段2 2距离有距离有1km1km。Soc=1000MVA5km1km解：解：1 1由上面短路电流计算系统图画出短路电流计由上面短路电流计算系统图画出短路电流计算等效电路图算等效电路图, ,如下图所示。由断路器断流容量估算如下图所示。由断路器断流容量估算系统电抗，用系统电抗，用X1X1表示。表示。2取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uav，三个电压的基准电压分别为:线路1WL 变压器1T和2T 线路2WL 变压器3T 系统S 计算各元件电抗标幺值: （1计算短路回路总阻抗标幺值,短路回路总阻抗为（2计算K1点所在电压级的基准电流 （3

19、计算K1短路电流各值3、计算K1点三相短路时的短路电流*4计算K2点三相短路时的短路电流（1计算短路回路总阻抗标幺值，短路回路总阻抗标幺值为（2计算K2点所在电压级的基准电流 （3计算K2点三相短路时短路各量 5计算K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流IK2,有二种计算方法。K2点短路时流经变压器3T一次绕组的三相短路电流标幺值与短路点K2的短路电流标幺值相同，用变压器3T一次绕组所在电压级的基准电流便可求出流经变压器3T一次绕组的短路电流。（2方法2将K2点三相短路电流变换到变压器3T的一次侧，此时变压器变比应采用平均额定电压 ，即基准电压变比。（1方法1,由短路计算等效电路图中可

20、看出:标幺值法计算示例2试计算图示系统中k点的短路电流，以及该短路电流在各级电网中的分布。 解：选电压基准值为 ， ， ，容量基准值为SB=100MVA，各元件阻抗标幺值为：元件名称变压器T1架空线L变压器T2电抗器R电缆CTotal电阻标幺值0.570.57电抗标幺值0.330.240.701.530.53.30示例2各电压等级短路电流有名值分别为：351.67四、大容量异步电动机对三相短路电流的影响供配电系统发生三相短路时，接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一

21、般只考虑电动机对冲击短路电流的影响，如下图。异步电动机对冲击电流的影响当线路上a点短路时，若a点距母线II很近，则母线II上的电压会大幅下降。接在短路点附近运行的异步电动机的反电势大于电动机所在处系统的残压。电动机定子和转子中的交流磁链都会发生突变，同时，由于机械惯性的作用，转子的转速也不可能突变，因而转子电流产生的磁场会在定子绕组中感应电势并形成电流。此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。同时，由于异步电动机本身没有励磁电流，电动机迅速受到制动，转子绕组和定子绕组中的电流很快会衰减到零。因而，只考虑异步电机对短路冲击电流大小的影响。式中，KshM为电动机的短路电流冲击系数，低压电动

22、机取1.0，高压电机取1.41.6 ；INM为电动机额定电流； 为电动机的次暂态电势标幺值； 为电动机的次暂态电抗标幺值;该两参数可查下表。电动机提供的冲击短路电流可按下式计算电动机提供的冲击短路电流可按下式计算：GB50054-2019低压配电设计规范低压配电设计规范:实际计算中，当交流电动机额定电流之和超实际计算中，当交流电动机额定电流之和超过系统短路电流的过系统短路电流的1%时，或低压交流电动机单时，或低压交流电动机单机或总容量大于机或总容量大于100kW;在靠近电动机引出端附在靠近电动机引出端附近发生三相短路时，才考虑电动机对三相短路电近发生三相短路时，才考虑电动机对三相短路电流的影响

23、流的影响.考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电流为流为ish.=is+is.M电力系统除三相短路对称，其他都是不对称短路。电力系统发生不对称短路的概率远大于对称短路。供配电系统发生不对称短路时，网络拓扑结构和元件支路性质已知，但元件参数却有不定因素：变压器：是含有磁路的设备，参数都是基于三相对称为前提设计的。当三相电流不对称时，磁路发生变化，变压器参数如变压器短路阻抗也会发生变化，需通过测试获得。且短路情况不同，参数也不同，测试数据不具有普遍性。线路：电抗大小有自感和互感作用，三相对称时其他两相对另一相的互感电动势等效于该相自感电动势。但三相不对称时，等

24、效关系不成立，互感和自感要分别计算，比较麻烦。不不对称短路的短路称短路的短路电流流计算算不对称短路，直接采用电路分析法如回路法，节点法等时，则有某些元件参数不定或计算困难问题。由此，工程中常用对称分量法进行计算不对称短路。对称分量法是建立在线性系统叠加原理基础上的一套分析计算方法。a、b、c所示为三组对称的三相电压。不不对称短路的短路称短路的短路电流流计算算对称分量法 ， ， 为一组大小相等，相位关系为 ， 的一组向量，称为正序分量，其三相的相位关系与三相对称运行和对称短路时的相位关系相同。 对称分量法 ， ， 为一组大小相等，相位关系为 ， 的一组向量，称为负序分量，其三相的相位关系与三相对

25、称运行和对称短路时的相位关系相反。 对称分量法 ， ， 为一组大小相等，相位相同的一组向量，称为零序分量。 对称分量法若将这三组三相电压相量中的同相电压叠加，则可得到一组新的不对称的三相电压。对称分量法可以证明，任何一组不对称的三相电压都可以分解成三组对称的三相电压。即： 其中： ， 求出U相的三个电压分量后，即可求出V相和W相的电压分量。对称分量法将不对称的三相电气量分解成正、负、零序三组对称的电气量，并用叠加原理求解电路的方法，叫做对称分量法。电力系统中各元件在正、负、零序电压、电流作用下显示出的阻抗特性，称为序阻抗。发电机的正、负、零序阻抗一般都是不相同的，而变压器和线路的正、负序阻抗均

26、相同，只是零序阻抗有所区别。对于有中性线引出的系统，线路零序阻抗必须计及中性线阻抗，且因流过中性线的零序电流是流过相线零序电流的三倍，故在用单相等效电路计算时中性线阻抗应以三倍数值代入。但正、负序时，因中性线上无电流通过，不计入中性线阻抗。两相和单相短路电流计算两相和单相短路电流计算 一、两相短路电流的计算无限大容量系统两相短路示意图1.无限大容量系统两相短路电流无限大容量系统两相短路电流时，其短路电流为：式中，Uav为短路点的平均额定电压=Uc，Zk为短路回路一相总阻抗。如只计电抗2.两相短路电流与三相短路电流的关系两相短路电流计算公式与三相短路电流计算公式相比，可得两相短路电流与三相短路电

27、流的关系，并同样适用于冲击短路电流，即因而：无限大容量系统短路时，两相短路电流较三相短路电流小。二、单相短路电流的计算在工程计算中，大接地电流系统或三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流可用下式进行计算：由和得：式中，av为短路点的平均额定电压;ZP-0为单相短路回路相线与大地或中线的阻抗，可按下式计算：RT、XT为变压器的相等效电阻和电抗；RP-0、XP-0为相线与大地或中线回路的电阻和电抗。因而：在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，单相短路电流较三相短路电流小。结论:在远离发电机的无限大容量系统中短路时，两相短路电流和单相短路电流都比三相短路电流小，因而,采用三相短路电流进行电气设

28、备选择的校验，两相短路电流主要用于相间短路保护的灵敏度校验，单相短路电流则主要用于单相短路热稳定度的校验。第5节 变压器穿越电流供配电系统中，变压器二次侧短路时，短路电流实际上是从电源通过变压器一次侧后才流到短路点的。对于三相对称短路来说，一次侧短路电流与二次侧短路电流只是相差一个变比的倍数，但对于不对称短路来说，短路电流在一次侧的分布很可能与二次侧不相同，这与短路类型和变压器联结组别等有关。将变压器远离电源一侧短路时，靠近电源一侧流过的短路电流称为短路穿越电流。变压器穿越电流 例如Y,yn0变压器二次侧两相短路 K为电流变比 变压器穿越电流Y, yn0变压器二次侧 单相短路kkk变压器穿越电

29、流D,yn11变压器二次侧两相短路 D,yn11变压器二次侧单相短路第6节短路的效应及危害电力系统中出现短路故障后，由于负载阻抗被短接，电源到短路点的短路阻抗很小，使电源至短路点的短路电流比正常时的工作电流大几十倍甚至几百倍。在大的电力系统中，短路电流可达几万安培至几十万安培。强大的电流所产生的热效应和电动力效应将使电气设备受到破坏，短路点的电弧将烧毁电气设备，短路点附近的电压会显著降低，严重情况将使供电受到影响或被迫中断。不对称短路所造成的零序电流，还会在邻近的通信线路内产生感应电动势干扰通信，亦可能危及人身和设备的安全。短路电流的电动力效应导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。

30、交变电流通过导体时，会在其周围产生交变磁场，位于磁场中的其他载流导体受到该磁场的作用，便会产生电动力。这个电动力的大小与载流导体之间的间距和电流的大小有关。在供配电系统中，任何运行的设备或线路的载流导体之间都会有电动力存在。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时产生的电动力非常大，往往造成设备或线路的机械损伤，使得系统不能运行。若导体或设备在短路电流的电动力作用下不被损坏，则认为该导体或设备是动稳定的，否则，就是不满足动稳定要求。1.两平行载流导体间的电动力 两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决定，大小相等，由下式决定定，大小相等，由

31、下式决定:式中，l为导体的两相邻支持点间的距离cm）；a为两导体轴线间距离cm）；Kf为形状系数，圆形、管形导体Kf=1，矩形导体根据和查矩形导体形状系数曲线同性相吸同性相吸异性相斥异性相斥2.三相平行载流导体间的电动力 以水平敷设为例分析： 三相电流方向： （1中间相电流与两边相电流方向相反； （2有一个边相电流与其它两相的电流方向相反最严重情况） 以三相短路，流过短路冲击电流时最严重。三相短路产生的最大电动力为：两相短路产生的最大电动力为： 由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为：因而，两相短路和三相短路产生的最大电动力也具有下列关系:由此可见，三相短路时导体受到的电动力比两相短路

32、时导体受到的电动力大。 短路电流的电动力效应一般电器：要求电器的极限通过电流动稳定电流峰值(或有效值)大于最大短路电流峰值(或有效值)，即 因而,校验电气设备或导体的动稳定性时,应采用三相短路冲击电流或者冲击电流有效值.短路电流的热效应由于导体发热与电流平方成正比，使得短路时导体的发热比正常情况下高出许多，发热量的急剧增加会造成电气设备温度骤升，设备因过热而损坏的可能性也大增。研究短路电流的热效应，就是研究在短路持续期间导体能够达到的最高温度，若这个最高温度小于电气设备的最高允许温度，则认为设备是热稳定的，否则就是不满足热稳定要求的。导体的发热过程1.未通电时当导体中没有电流通过时，根据热平衡

33、原理，导体的温度应当等于其周围环境温度。2.正常工作时电气设备在正常工作时，由于导体中有电流通过，电流会在导体电阻中产生损耗，将部分电能转化成热能。这些热量一部分使导体温度升高，另一部分会散失在周围环境中，散失速率的快慢与导体跟周围环境的温差正相关。短路电流的热效应短路电流的热效应3.短路发生后从短路发生时刻开始，短路电流致使导体发热量急剧增大，导体温度也因而急剧上升，直到过电流保护动作切断短路电流，这时导体温度达到短路后的最高值。由于短路后线路的保护装置很快动作，切除短路故障，所以短路电流通过导体的时间不长，通常不超过23s。因此在短路过程中，可不考虑导体向周围介质的散热，近似地认为导体在短

34、路时间内与周围介质绝热，短路电流在导体中产生热量，全部用于导体温升。如图示:导体在短路前正常负荷时的温度为L。假设在t1时发生短路，导体温度按指数规律迅速升高，而在t2时线路保护装置将短路故障切除，这时导体温度已达到K。短路切除后，导体不再产生热量，而只按指数规律向周围介质散热，直到导体温度等于周围介质温度0为止。图短路前后短路前后导体的温度体的温度变化化未通电时正常工作时短路发生后 要确定导体短路后实际达到的最高温度，应先求出短路期间实际短路电流Ik(t)在导体中产生的热量。但是Ik是变动的电流，计算困难，因此采用一个恒定的短路稳态电流I来等效计算 (面积等效法)实际短路电流通过导体在短路时

35、间内产生的热量为:短路电流的热效应短路热脉冲:定义为短路发生后的短路热脉冲。短路热脉冲并不代表(或按一定比例代表)短路后实际的发热情况，因为短路热脉冲只是等效为短路电流在恒定的单位电阻上产生的热量，而实际情况中电阻是随温度变化的。短路发热假想时间tima，又称热效时间可由下式近似地计算：在无限大容量系统中发生短路时，由于，因而上述短路时间tk，为短路保护装置实际最长的动作时间top与断路器开关的断路时间toc之和，即对一般高压断路器如油断路器），可取toc=0.2s；对高速断路器如真空断路器、SF6断路器），可取toc=0.1-0.15s 按照导体的允许发热条件，导体在正常负荷时和短路时的最高

36、允许温度如下表所示。 如果导体和电器在短路时的发热温度不超过允许温度，则应认为导体和电器是满足短路热稳定度要求的。成套电气设备，因导体材料及截面均已确定，故达到极限温度所需的热量只与电流及通过的时间有关:It(t)热稳定电流值常用导体和电缆的最高允许温度导体的材料和种类导体的材料和种类最高允许温度（最高允许温度（）正常时正常时短路时短路时硬导体硬导体 铜铜70300铜（镀锡）铜（镀锡）85200铝铝70200钢钢70300油浸纸绝缘电缆油浸纸绝缘电缆 铜芯芯10kV60250铝芯铝芯10kV60200交联聚乙烯绝缘电交联聚乙烯绝缘电缆缆 铜芯铜芯80230铝芯铝芯80200短路电流的热效应母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件:导体短路时的最高允许温度：要确定导体的k比较麻烦，可根据短路热稳定度要求确定其最小允许截面(mm2)：其中，C导体的热稳定系数，可以查表经验数据，修正中）导体和电缆的选择截面大于等于Amin，即热稳定合格L短路电流的热效应工程中，常利用下图曲线确定k ,横坐标为导体加热系数K，纵坐标为导体发热温度;式中A为导体截面积，KL和Kk为正常负荷时和短路时导体加热系数