第三章__短路电流的计算.doc(4)

如果作用时间稍长，将会使绝缘烧毁和造成导体退火、氧化。因此规定了各种导体的短时允许温度θp·s与长时允许温度θp（正常工作温度）的差值，即导体的最大短时允许温升τp·s（τp·s=θp·s—θp）。不同导体的长时允许温度θp、短时允许温度θp·s和最大短时允许温升τp·s见表3-20。规定了导体的最大短时允许温升τp·s后，导体或电气设备的短路热稳定条件确定公式为τp·s ≥ τs(3-66)式中：τs为电气设备或载流导体短路时的实际温升，℃。表3-20各种导体的长时允许温度θp、短时允许温度θp·s和最大短时允许温升τp·s和热稳定系数C导体种类和材料长时允许温度θp/℃短时允许温度θp·s/℃短时最大允许温升τp·s/℃热稳定系数C母线排铜70320250175铝7022015097钢（不与电器直接连接时）7042035070钢（与电器直接连接时）7032025060油浸纸绝缘电缆铜芯10kV及以下80280200165铝芯10kV及以下802301509025～30kV8020512595橡皮电缆铜芯65200135145铝芯65200135100（二）短路电流假想作用时同的计算假想作用时间与短路电流的变化特性有关。

要计算短路后导体的最高温度θs，必须计算短路过程中短路流is在导体中产生的热量θts根据焦耳一楞次定律，短路电流在导体中产生热量为式中：is为短路电流，A；Rav为导体的平均电阻，Ω；ts为短路电流存在的时间，s。由于短路电流是一个幅值变化的量。在有限大电源容量系统中，短路电流周期分量的幅值也在变化，利用上式计算发热量比较困难，在实际中采用简化方法进行计算。这种简化方法是将短路电流产生的热量假设是由短路电流稳态值Iss经某一假想时间所产生。由于短路电流由周期分量和非周期分量组成，在短路过程中总的发热量应等于这两个短路电流分量的发热量之和。对应两个分量，假想时间也应由周期分量假想时间和非周期分量假想时间组成。根据这种假想，短路电流的发热量为则短路电流的假想作用时间为(3-67)式中：ti为短路电流的假想作用时间，s；ti·pe为短路电流周期分量的假想作用时间，s；ti·ap为短路电流非周期分量的偎想作用时间，s。式(3-67)说明，短路电流的稳态值Iss，在假想作用时间t1内，导体中所产生的热量等于短路电流is，在实际作用时间内所产生的热量。短路电流的假想作用时间ti等于短路电流周期分量假想作用时间ti·pe和非周期分量假想作用时间ti·ap之和。

在无限大电源容量系统中，认为整个短路过程短路电流的周期分量不衰减。因此，周期分量假想作用时间就等于短路电流的实际作用时间ti·pe=ts。短路电流的实际作用时间ts，等于距短路点最近的主要保护装置的动作时间tr，和断路器的分闸时间tc。之和，即ts = tr + tc(3-68)保护装置的动作时间tr，由保护装置的整定时限确定。断路器的分闸时间tc：对快速断路器取0.15s；对低速断路器取0.2s。在有限大电源容量系统中，短路电流的周期分量假想作用时间需查曲线求得，用时请查有关手册。非周期分量的假想作用时间ti·ap，无论对有限大电源容量系统还是对无限大电源容量系统，均可由解析法得，即ti·ap =0.05（β"）2(3-69)对于无限大电源容量系统，由于I"=Iss（β"=I"），短路电流非周期分量的假想作用时间ti·ap=0.05s，于是短路电流总的假想作用时间为ti = ts +0.05(3-70)当短路电流持续时间较长时(ts >1 s)，导体的发热量主要由短路电流周期分量决定。忽略短路电流非周分量的影响，认为ti =ti·pe= ts。

当短路电流持续时间较短时(ts <1 s)，需要计算非周期分量对导体发热量的影响。（三）导体的最小热稳定截面在工程计算中，常需要确定满足短路热稳定条件的最小允许导体截面积Amin。由于认为短路电流所产生的热量全部用于提高导体的温度，产生温升τs导体在短路时的热平衡方程式为式中：A为导体的截面积，mm2；L为导体的长度，m；Y为导体的密度，g／cm3；Cav为导体的平均比热，g／(g·℃)。将 代入上式得对于电力系统中某一确定点I2ssti，是一个定值。当安装在确定点的电气设备导体材料选定时Cav、γ、γsc。。均为常数。由上式可以看出，如果导体的截面积A越小，则τ越高。当τs等于导体材料的最大短时允许温升τp·s时，导体满足热稳定条件的最小截面Amin、便可确定。将τs = τp·s，代入上式得导体的最小截面为(3-71)式中：Iss为三相短路电流稳态值，A；ti为短路电流的假想作用时间，s；C为导体材料的热稳定系数，它与导体材料的电导率、密度、平均比热、最大短时允许温升有关。不同材料导体的热稳定系数见表3-20。当所选用导体截面积A≥Amin时，便可满足导体的热稳定条件。（四）电气设各的热稳定校验对于高压配电箱、电抗器、隔离开关、油断路器等高压成套电气设备，导体的材料和截面一定，其温升主要取决于通过设备的电流大小和电流作用时间的长短。

为了方便用户进行热稳定性校验，生产厂家在设备参数中给出了与某一时间t（如Is、5s、10s等）相对应的热稳定电流Its，由此可直接通过下式进行热稳定校验，即(3-72)式中：Its为电气设备的热稳定电流，A；t为与Its相对应的热稳定时间，s。本章小结 1.短路是最严重的电气故障之一。短路电流比正常电流大几十倍，对配电装置及电缆等有破坏作用。2.三相短路电流最大，短路后半个周期达到冲击电流值，使载流导体间产生最大电动力，可能使设备发生机械破坏。故设备选型时必须用冲击电流值校验所选设备的动稳定度。同时短路电流还使得导体产生不容许的温升，可能烧坏设备的绝缘。选型时也必须用稳定电流Iss校验设备的热稳定性。 3.短路过程中，系统电压保持不变，短路电流周期分量不衰减的电力系统，即认为是无限大电源容量系统。 4.产生短路冲击值的条件为短路前负荷电流为零，短路瞬间电压的相位角也为零，出现的时间为短路后0. 01s。 5.无限大电源容量泵统中，各短路参数之间的关系为：短路过程中各周期分量的有效值 I" = I0.02 = Iss = Ipe 短路电流冲击值：高压电网 iim=2.25 I"；Iim=1. 52I"低压电网 iim=1.84I" ；Im=1.09I"短路容量6.短路回路阻抗及短路电流的计算见表3-21。

7.如果短路电流所产生的热量与假设由短路稳态电流经一段时间所产生的热量相等，这种由热量相等原则所确定的作用时间称为短路电流的假想作用时间。无限大电源容量系统短路电流的假想作用时间 ti = ts +0.05 8.短路电流动稳定校验。 电气设备9.短路电流的热稳定校验。 电气设备导体的最小热稳定截面 表3-21短路回路阻抗及短路电流计算元件名称三相、两相短路电流绝对值法相对值法电源系统变压器（忽略电阻）线路电抗器短路电流三相短路容量元件名称单相短路电流对称分量法相零回路法电源系统X0 = 0R0 = 0变压器X0、R0查表也可查表线路X0φ、X0n查表，R0φ、Ron可计算或查表公式同上，也可查表电抗器开关接触电阻等R0=R1、X0=X1开关接触电阻等公式同上，即等于X1、R1短路电流思考题与习题3-1 发生短路故障的原因有哪些？短路故障的危害性怎样？3-2 什么是短路？有哪几种类型？计算短路电流的目的和任务是什么？3-3 什么是无限大电源容量系统？什么是有限电源容量系统？两个系统中短路电流的变化有什么区别？3-4 无限容量系统中或远点短路时，短路电流的特点是什么？3-5 已知短路回路的等值电路（图3-16），取基准容量Sda=100 MV·A。

c．如图2所示，当开关闭合，电路电流为0.2a时，电路总电阻是15Ω。 （七）为什么同一个梁式筏板基础，采用梁元法计算和采用板元法计算二者之间会相差较 大 工程实例：某工程采用梁式筏板基础，基础布置如图 1 所示（图略），基床反力系数均取 20000kn/m3，计算结果如图 2 所示：（图略） 通过图 2 所示的结果可知， 两种计算模式所产生的计算结果存在一定的差异。图4.3 固定电流操作模式之应用4.3.2 于动态负载模式(dynamic mode)时，如图4.3 的右半边所示，其主要应用为：4.3.2.1 3310c 系列电子负载的内含负载脉波电流产生器(pulse generator)如图4.3 所示之应用为：4.3.2.1.1 电源供应器的暂态响应测试。