1、大家好大家好 供配电系统中的电气设备，均需依据正常工作条件、环境供配电系统中的电气设备，均需依据正常工作条件、环境条件及安装条件进行选择，部分设备还需依据故障情况下的条件及安装条件进行选择，部分设备还需依据故障情况下的短路电流进行动、热稳定度校验，同时要求工作安全可靠，短路电流进行动、热稳定度校验，同时要求工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。本章的要求是：运行维护方便，投资经济合理。本章的要求是：单台和多台用电设备尖峰电流的计算单台和多台用电设备尖峰电流的计算 短路的后果及短路的形式短路的后果及短路的形式 供配电系统短路的原因供配电系统短路的原因 工厂年电能消耗量的计算方法工厂年电能消耗
2、量的计算方法 用欧姆法进行短路计算和采用标幺法进行短路计算的方法用欧姆法进行短路计算和采用标幺法进行短路计算的方法 各类电气设备的选择和校验方法各类电气设备的选择和校验方法 尖峰电流尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最秒的短时最大负荷电流。尖峰电流是由于电动机起动、电压波动等原因大负荷电流。尖峰电流是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，比计算电流大的多。引起的，比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。电保护装置、计算电压波
3、动及检验电动机自起动条件等。1.1 单台用电设备尖峰电流的计算单台用电设备尖峰电流的计算 尖峰电流就是用电设备的起动电流，即尖峰电流就是用电设备的起动电流，即 Ipk=Ist=KstIN 式中，式中，Ist为用电设备的起动电流；为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电为用电设备的额定电流；流；Kst为用电设备的起动电流倍数为用电设备的起动电流倍数。1.2 多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备的线路上，其尖峰电流应按正下式计算多台用电设备的线路上，其尖峰电流应按正下式计算 maxNi11pkstniIIKI或者或者 maxNst30pk)(IIII 式中，式中，I
4、stmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；（为最大的那台设备的起动电流；（IstIN）max为用电设备为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之和；流与额定电流电流之和；K为上述为上述n1台设备的同时系数，其值按台数多少选台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为取，一般为0.71；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电为全部设备投入运行时线路的计算电流。流。NoImage有有380V配电干线，给三台电动机供电，已知配电干线，给三台电动机供电
5、，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求，求该配电线路的尖峰电流。该配电线路的尖峰电流。解例 Ist1 IN1=355=30A Ist2 IN2=164=12A Ist3 IN3=Kst3IN3IN3=31010=20A 可见，（可见，（IstIN）max=30A，则，则Istmax=35A，取取K=0.9，因此该线路的尖峰电流为，因此该线路的尖峰电流为 Ipk=K（IN2+IN3）+Istmax =0.9（4+10）+35=47.6A 问题与思考问题与思考 什么叫尖峰电什么叫尖峰电流？尖峰电流流？尖峰电流的计算有什么的计算有什么用
6、处？用处？有一条有一条380V的三的三相输电线路，供电相输电线路，供电给表给表6-5所示所示4台电动台电动机，试计算这条输机，试计算这条输电线路的尖峰电流电线路的尖峰电流。2.1 短路故障的原因和种类短路故障的原因和种类1.短路故障的原因短路故障的原因设备或装置存在隐患。如绝缘材料设备或装置存在隐患。如绝缘材料陈旧老化、绝缘机械损伤、设备缺陷陈旧老化、绝缘机械损伤、设备缺陷未发现和消除、设计安装有误等。未发现和消除、设计安装有误等。运行、维护不当。如不遵守操作规运行、维护不当。如不遵守操作规程，技术水平低，管理不善等。程，技术水平低，管理不善等。雷击，特大洪水、大风、冰雪、塌方雷击，特大洪水、
7、大风、冰雪、塌方等引起的线路倒杆、断线，鸟，鼠、蛇等引起的线路倒杆、断线，鸟，鼠、蛇等小动物跨接裸导体等自然灾害。等小动物跨接裸导体等自然灾害。2.短路故障的种类短路故障的种类单相短路单相短路 短路电流仅在故障相中流过，故障相电压短路电流仅在故障相中流过，故障相电压下降，非故障相电压会升高。下降，非故障相电压会升高。二相短路二相短路 短路回路中流过很大的短路电流，电压和短路回路中流过很大的短路电流，电压和电流的对称性被破坏。电流的对称性被破坏。二相短路接地二相短路接地 短路回路中流过很大的短路电流短路回路中流过很大的短路电流，故障相，故障相电压为零。电压为零。三相短路三相短路 三相电路中都流过
8、很大的短路电流，短路三相电路中都流过很大的短路电流，短路时电压和电流保持对称时电压和电流保持对称，短路点电压为零。，短路点电压为零。3.短路的危害短路的危害大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）；大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）；烧毁设备（热稳定）；烧毁设备（热稳定）；电网大面积电压下降；电网大面积电压下降；破坏电力系统的稳定；破坏电力系统的稳定；影响电力系统通讯。影响电力系统通讯。为确保设备在短路情况下不致破坏，减轻短路危为确保设备在短路情况下不致破坏，减轻短路危 害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。计算短路电流的具体
9、目的是：计算短路电流的具体目的是：选择和校验电气设备；选择和校验电气设备；进行继电保护装置的选型与整定计算；进行继电保护装置的选型与整定计算；分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施；流的措施；确定电力线路对通信线路的影响等。确定电力线路对通信线路的影响等。如果各种电气设备如果各种电气设备的电阻和电抗及其的电阻和电抗及其他电气参数用有名他电气参数用有名值表示，称为值表示，称为欧姆欧姆法法。低压系统的短低压系统的短路电流计算通常采路电流计算通常采用这种方法，简单用这种方法，简单明了。明了。如果各种电气设备的如果各种电气设备的电阻和电抗及其他
10、电电阻和电抗及其他电气参数用相对值表示，气参数用相对值表示，称为称为标幺值法标幺值法。这种。这种计算方法通常用于高计算方法通常用于高压系统。压系统。如果各种电气设备的电如果各种电气设备的电阻和电抗及其他电气参阻和电抗及其他电气参数用短路容量表示，称数用短路容量表示，称为为短路容量法短路容量法。这种方这种方法比较适用于高压系统。法比较适用于高压系统。绘制短路回路等效绘制短路回路等效电路；计算短路回电路；计算短路回路中各元件的阻抗路中各元件的阻抗值；求等效阻抗，值；求等效阻抗，化简电路；计算三化简电路；计算三相短路电流周期分相短路电流周期分量有效值及其他短量有效值及其他短路参数；列短路计路参数；列
11、短路计算表。算表。略讲略讲选择基准容量、基准选择基准容量、基准电压、计算短路点的电压、计算短路点的基准电流；绘制短路基准电流；绘制短路回路的等效电路；计回路的等效电路；计算短路回路中各元件算短路回路中各元件的电抗标幺值；求总的电抗标幺值；求总电抗标幺值，化简电电抗标幺值，化简电路；计算三相短路电路；计算三相短路电流周期分量有效值及流周期分量有效值及其他短路参数；列短其他短路参数；列短路计算表。路计算表。2.2 短路电流的计算概述短路电流的计算概述 在计算电路图上将短路计算所需考虑的各元件额定参在计算电路图上将短路计算所需考虑的各元件额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计数都表示
12、出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接下来要按所选择的元件有最大可能的短路电流通过。接下来要按所选择的短路计算点绘出等效电路图，短路计算点绘出等效电路图，如上图所示。如上图所示。工厂供电系统通常把电力系统当作无限大容量电源，短路电路工厂供电系统通常把电力系统当作无限大容量电源，短路电路一般只采用阻抗串、并联的方法进行化简。对简化电路求出其等一般只采用阻抗串、并联的方法进行化简。对简化电路求出其等效总阻抗，最后计算短路电流和短路容量。效总阻抗，最后计算短路电流和短路容
13、量。短路计算中有关物理量的单位：电流为短路计算中有关物理量的单位：电流为kA；电压为；电压为kV；短路；短路容量和断流容量单位为容量和断流容量单位为MVA；设备容量单位为；设备容量单位为kW或或kVA；阻抗；阻抗单位为单位为等。如果采用工程上常用的单位来计算，则应注意所用等。如果采用工程上常用的单位来计算，则应注意所用公式中各物理量单位的换算系数。公式中各物理量单位的换算系数。2.3 采用欧姆法进行短路计算采用欧姆法进行短路计算 欧姆法即有名单位制法。在无限大容量系统中发生三相短路欧姆法即有名单位制法。在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值可按下式计算：时，其三相短路电
14、流周期分量有效值可按下式计算：22(3)k33XRUZUICC 式中式中UC是短路点的短路计算电压，也称为平均额定电压。由是短路点的短路计算电压，也称为平均额定电压。由于线路首端短路时其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，于线路首端短路时其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，即短路计算电压取为比线路额定电压即短路计算电压取为比线路额定电压UN高高5%。在高电压的短路计算中，通常总电抗远比总电阻大，所以一在高电压的短路计算中，通常总电抗远比总电阻大，所以一般可只计电抗，不计电阻。般可只计电抗，不计电阻。1.电力系统的阻抗电力系统的阻抗 电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电力电力
15、系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电力系统的电抗由电力系统变电所高压馈电线出口断路器的断流容系统的电抗由电力系统变电所高压馈电线出口断路器的断流容量量SOC来估算，来估算，SOC可看作是电力系统的极限短路容量可看作是电力系统的极限短路容量Sk，因此，因此电力系统的电抗：电力系统的电抗：式中，式中，UC是高压馈电线的短路计算电压，是高压馈电线的短路计算电压，SOC是系统出口断是系统出口断路器的断流容量，如只有开断电流路器的断流容量，如只有开断电流IOC的数据，则断流容量的数据，则断流容量：不计电阻时，三相短路电流的周期分量有效值为：不计电阻时，三相短路电流的周期分量有效值为：XUIC3
16、(3)k三相短路容量为：三相短路容量为：)3(3)k3kCIUSNOCOC3UIS查附表查附表8 82.电力变压器的阻抗电力变压器的阻抗式中式中UC、SN、短路损耗、短路损耗Pk、阻抗电压阻抗电压Uk%均可从相关手册或均可从相关手册或产品样本查阅。附表产品样本查阅。附表5（Pk-负载损耗负载损耗）变压器的短路损耗变压器的短路损耗(负载损耗）负载损耗）TCNTCNTNkRUSRUSRIP222)/()3/(33由短路损耗可近似地求出变压器的电阻：由短路损耗可近似地求出变压器的电阻：22(/)TkCNRP US 变压器的短路电压变压器的短路电压 由短路电压可近似地求出变压器的电抗：由短路电压可近似
17、地求出变压器的电抗：100)/(100)/3(%2CTNCTNkUXSUXIU)/(100%2NCkTSUUX3.电力线路的阻抗电力线路的阻抗线路的电阻线路的电阻RWL可由导线、电缆的单位长度电阻可由导线、电缆的单位长度电阻R0值求得值求得 lRROWL线路的电抗线路的电抗XWL可由导线、电缆的单位长度电抗可由导线、电缆的单位长度电抗X0值求得值求得 式中式中R0、X0是分别为导线、电缆单位长度的电阻和电抗，是分别为导线、电缆单位长度的电阻和电抗，l是线路长度。均可从相关手册或产品样本查阅。是线路长度。均可从相关手册或产品样本查阅。lXXOWL线路结构线路结构线路电压线路电压35KV35KV以
18、上以上6-10KV6-10KV220220、380V380V架空线路架空线路0.40.40.350.350.320.32电缆线路电缆线路0.120.120.080.080.0660.066每相单位长度电抗平均值（欧姆每相单位长度电抗平均值（欧姆/km）三相短路电流的周期分量有效值为：三相短路电流的周期分量有效值为：XUIC3(3)k三相短路容量为：三相短路容量为：)3(3)k3kCIUS发生三相短路前后电流、电压的变动曲线发生三相短路前后电流、电压的变动曲线正常运行状态0.01sO暂态稳态uii,ui正常运行状态0.01sO暂态稳态t(t)u2Ikipinpiushiinp(0)i正常运行状态
19、0.01sip(0)i0O暂态稳态ikuishi,uuipinpit短路冲击电流短路冲击电流次暂态短路电流次暂态短路电流短路稳态电流短路稳态电流其他短路电流：其他短路电流：在高压电路发生短路时在高压电路发生短路时：)3(3)3(kkIII三相短路次暂态电流(3)k(3)sh55.2Ii三相短路冲击电流(3)k(3)sh51.1II短路冲击电流有效值电力变压器二次侧及低压电路时电力变压器二次侧及低压电路时)3(3)3(kkIII(3)k(3)sh84.1Ii(3)k(3)sh09.1II2.4 采用标幺制法进行短路计算采用标幺制法进行短路计算 电压电压kV，电流，电流kA，容量，容量MVA，电阻
20、，电阻和和电电抗抗 等等物理量均可用标幺值表示物理量均可用标幺值表示。标幺值无量纲。标幺值无量纲。标幺制法进行短路计算步骤：标幺制法进行短路计算步骤：1.先选定基准容量先选定基准容量Sd和基准电压和基准电压Ud。工程设计中通常取基准容量工程设计中通常取基准容量Sd=100MVA；取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即取取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即取Ud=Uc 则基准电流则基准电流Id和基准电抗和基准电抗Xd可按下述公式计算：可按下述公式计算：cdddd33USUSIcdddd33IUIUX线路的额定电压和基准电压（线路的额定电压和基准电压（kV）额定电压额定电压0.3861035
21、110220500基准电压基准电压0.46.310.5371152305502.电力系统的电抗标幺值计算公式电力系统的电抗标幺值计算公式3.电力变压器的电抗标幺值计算公式电力变压器的电抗标幺值计算公式4.电力线路的电抗标幺值计算公式电力线路的电抗标幺值计算公式ocdd2coc2cdS*S/SSSUSUXXXNdd2cN2cdT*T100%/100%SSUSUSUUXXXkk*wl0dwl022dcd/cXX lSXX lXUSU无限大容量电源系统的概念无限大容量电源系统的概念 无限大容量电源系统无限大容量电源系统是指其容量相对于一个工厂（或任是指其容量相对于一个工厂（或任意一个电力用户）的用电
22、设备容量大得多的电力系统，以意一个电力用户）的用电设备容量大得多的电力系统，以致馈电用户的线路上无论如何变动甚至发生短路时，致馈电用户的线路上无论如何变动甚至发生短路时，系统系统变电站馈电母线上的电压能始终维持基本不变变电站馈电母线上的电压能始终维持基本不变。在实际应用中，为了简化短路计算，通常把内阻抗小于在实际应用中，为了简化短路计算，通常把内阻抗小于短路回路总阻抗短路回路总阻抗10%10%的电源或系统均作为无穷大容量电源的电源或系统均作为无穷大容量电源进行分析。进行分析。5.5.画出等效电路画出等效电路8.无限大容量无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值系统三相短路电流周期分量有效值*d
23、*)3(k13XIXXUIc6.无限大容量无限大容量系统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的标幺值 *cd*d)3(k)*3(k13/3/XUSXUSIIIcd7.7.三相短路容量的标幺值：三相短路容量的标幺值：*d*dc(3)kc(3)k/33XSXIUIUS*(3)*k(3)*k/1XIS9.9.三相短路容量三相短路容量发生三相短路前后电流、电压的变动曲线发生三相短路前后电流、电压的变动曲线正常运行状态0.01sO暂态稳态uii,ui正常运行状态0.01sO暂态稳态t(t)u2Ikipinpiushiinp(0)i正常运行状态0.01sip(0)i0O暂态稳态
24、ikuishi,uuipinpit短路冲击电流短路冲击电流次暂态短路电流次暂态短路电流短路稳态电流短路稳态电流10.其他短路电流：其他短路电流：在高压电路发生短路时在高压电路发生短路时：)3(3)3(kkIII三相短路次暂态电流(3)k(3)sh55.2Ii三相短路冲击电流(3)k(3)sh51.1II短路冲击电流有效值电力变压器二次侧及低压电路时电力变压器二次侧及低压电路时)3(3)3(kkIII(3)k(3)sh84.1Ii(3)k(3)sh09.1II1.电力系统电力系统2.电力变压器电力变压器3.电力线路电力线路*dSocSXS*dTN%100kUSXS*dwl02cSXX lU)/(
25、100%2NCkTSUUX2CSOCUXSlXXOWL试用标幺制法计算下图所示三相架空供电系统中试用标幺制法计算下图所示三相架空供电系统中k-1点和点和k-2点的三相短路电流和短路容量。点的三相短路电流和短路容量。解例取基准值取基准值kA50.55.10732.11003c1dd1USIkA1444.0732.11003c2dd2USIS Sd=100MVAd=100MVA，k1k1点：点：U Uc1=10.5kVc1=10.5kV；k2k2点：点：U Uc2=0.4kVc2=0.4kV解计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值查附表查附表8 SN10-10II
26、的断流容量：的断流容量：Soc=500MVA，所以，所以2.0500/100*1X架空线路的架空线路的Xo=0.35/km，所以，所以59.15.10/100535.02*2X查附表查附表5 5电力变压器的电力变压器的Uk%=4.5，所以，所以5.41000100101005.4100%3*4*3NdKSSUXX绘出短路等效电路如下图所示绘出短路等效电路如下图所示线路线路结构结构线路电压线路电压35KV35KV以上以上6-6-10KV10KV220220、380V380V架空架空线路线路0.40.40.350.350.320.32电缆电缆线路线路0.120.120.080.080.0660.0
27、66解求求k-1点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值总电抗标幺值79.159.12.0*2*1*)1(XXXk三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值kA07.379.1/50.5/*)1(d1)3(1kkXII其它三相短路电流其它三相短路电流三相短路容量三相短路容量kA07.3)3(1(3)3(1kkIIIkA83.707.355.2(3)shikA64.407.351.1(3)shIMVA87.5579.1/100/*)1(d)3(1kkXSS三相短路三相短路次暂态电次暂态电流和稳态流和稳态电流电流三相短路三相短
28、路次冲击电次冲击电流流解求求k-2点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值其它三相短路电流其它三相短路电流三相短路容量三相短路容量04.42/5.459.12.0/*4*3*2*1*)2(XXXXXkkA64.3504.4/144/*)2(d2)3(2kkXIIkA64.35)3(2(3)3(2kkIIIkA6.656.3584.1(3)shikA8.386.3509.1(3)shIMVA2504.4/100/*)2(d)3(2kkXSS2.5 两相短路电流的计算两相短
29、路电流的计算 图示电路发生两相短路时，图示电路发生两相短路时，短路电流为短路电流为2Xc)2(UIkUc为短路点的平均额定电压为短路点的平均额定电压X为短路回路一相总阻抗为短路回路一相总阻抗其他两相短路电流其他两相短路电流 、等，都可以按前等，都可以按前)2(I)2(I(2)shi(2)shI面的三相短路对应短路电流的公式进行计算。面的三相短路对应短路电流的公式进行计算。关于两相短路电流与三相短路电流的关系，可由关于两相短路电流与三相短路电流的关系，可由 Z2c)2(UIk和和两式比较可知，两相短路电流较三相短路电流小。两式比较可知，两相短路电流较三相短路电流小。Z3c)3(UIk2.6 单相
30、短路电流的计算单相短路电流的计算 在中性点接地电流系统中或三相四线制系统中发生单相短路在中性点接地电流系统中或三相四线制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时，根据对称分量法可求得其单相短路电流为 0)1(ZUIk通常可按下式求得通常可按下式求得 式中式中 是电源的相电压；是电源的相电压；是单相短路回路的阻抗，是单相短路回路的阻抗，U0Z20200)()(XXRRZTT 式中式中RT和和XT分别为变压器单相的等效电阻和电抗，分别为变压器单相的等效电阻和电抗，R-0和和X-0分分别为相与零线或与别为相与零线或与PE线或线或PEN线的回路电阻和电抗，包括回路中线的回路电阻和电
31、抗，包括回路中低压断路器过流线圈的阻抗、开关触头的接触电阻及电流互感器一低压断路器过流线圈的阻抗、开关触头的接触电阻及电流互感器一次绕组的阻抗等，可查有关手册或产品样本获得。次绕组的阻抗等，可查有关手册或产品样本获得。在远离发电机的用户变电所低压侧发生单相短路时，正序阻在远离发电机的用户变电所低压侧发生单相短路时，正序阻抗抗Z1约等于负序阻抗约等于负序阻抗Z2，单相短路电流为，单相短路电流为 01)1(23ZZUIk 三相短路电流为三相短路电流为 1)3(ZUIk 比较上述两式可得出结论：比较上述两式可得出结论：在无限大容量系统中或远离发在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，电机处短路时，两
32、相短路电流和单相短路电流均较三相短路两相短路电流和单相短路电流均较三相短路电流小电流小。因此：用于选择电气设备和导体的短路稳定度校验的短路电因此：用于选择电气设备和导体的短路稳定度校验的短路电流，应采用三相短路电流；两相短路电流主要用于相间短路流，应采用三相短路电流；两相短路电流主要用于相间短路保护的灵敏度检验；单相短路电流主要用于单相短路保护的保护的灵敏度检验；单相短路电流主要用于单相短路保护的整定及单相短路热稳定度校验。整定及单相短路热稳定度校验。电力电力系统故障后的一般计算方法示意图系统故障后的一般计算方法示意图 短路故障的原因有哪些？有短路故障的原因有哪些？有哪几种短路形式？它们各自的
33、哪几种短路形式？它们各自的特点是什么？特点是什么？问题与思考问题与思考 某供电系统如下图所某供电系统如下图所示。试求工厂配电所示。试求工厂配电所10kV母线上母线上k-1点短路和点短路和车间变电所低压车间变电所低压380V母母线上线上k-2点短路的三相短点短路的三相短路电流和短路容量。路电流和短路容量。电气设备的额定电压不电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运得低于所接电网的最高运行电压。行电压。电气设备的额定电流不小电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作于该回路的最大持续工作电流或计算电流。电流或计算电流。应考虑设备的安装地点、应考虑设备的安装地点、环境及工作条件，合理地环境及工作
34、条件，合理地选择设备的类型，如户内选择设备的类型，如户内户外、海拔高度、环境温户外、海拔高度、环境温度及防尘、防爆等。度及防尘、防爆等。系统中有短路电流通过电气设备时，导体和系统中有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度电器各部件温度(或热量或热量)不应超过允许值，不应超过允许值，应满足热稳定的条件应满足热稳定的条件tima=tk=toptoc imattItI2)3(2当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件(3)shmax(3)shmax IIii或对断路器、熔断器等能开断短路电流的开关设备，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即
35、)3(max.KOFF(3)maxkOFF IISS或电气设备名称电气设备名称正常工作条件选择正常工作条件选择短路电流校验短路电流校验电压【电压【kVkV】电流【电流【A A】断流能力断流能力kAkA】动稳定度动稳定度热稳定度热稳定度高、低压熔断器高、低压熔断器高压隔离开关高压隔离开关低压刀开关低压刀开关高压负荷开关高压负荷开关低压负荷开关低压负荷开关高压断路器高压断路器低压断路器低压断路器电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器电容器电容器母线母线电缆、绝缘导线电缆、绝缘导线支柱绝缘子支柱绝缘子套管绝缘子套管绝缘子选择校验的条件选择校验的条件电气设备的额定电电气设备的额定电压应大于安压应大于
36、安装地点的额装地点的额定电压定电压电气设备的额定电气设备的额定电流应大于电流应大于通过设备的通过设备的计算电流计算电流开关设备的断开电流开关设备的断开电流或功率应大于或功率应大于设备安装地点设备安装地点可能的最大断可能的最大断开电流或功率开电流或功率按三相短路冲击电流按三相短路冲击电流值校验值校验按三相短路稳态电流按三相短路稳态电流值校验值校验试选择下图所示电路中高压断路器的型号和规格。已知试选择下图所示电路中高压断路器的型号和规格。已知10kV侧母线短路电流为侧母线短路电流为5.3kA，控制，控制QF的线路继电保护装置实际的线路继电保护装置实际最长的动作时间为最长的动作时间为1.0s。解例变
37、压器高压侧最大工作电流按变压器的额定电流计算得变压器高压侧最大工作电流按变压器的额定电流计算得 A7.5710732.110003130NNNTUSII 线路首端短路时流过断路器的电流最大，而线路首端线路首端短路时流过断路器的电流最大，而线路首端k1点短点短路与母线路与母线k2点短路，其短路电流相等，即短路电流冲击值：点短路，其短路电流相等，即短路电流冲击值：kA5.133.555.255.2)3(shkIi解短路容量短路容量 MVA8.91103.5732.13ckkUIS拟选用高压真空断路器，断路时间拟选用高压真空断路器，断路时间toc=0.1s。故短路假想时间。故短路假想时间 s1.11
38、.00.1ocopimattttk高压断路器选择和校验结果高压断路器选择和校验结果 根据选择条件和相关数据，可选用根据选择条件和相关数据，可选用ZN210/630型高压真空型高压真空断路器，其技术数据可由相关手册查出。断路器，其技术数据可由相关手册查出。校验结果表明所选高压真空断路器满足要求。校验结果表明所选高压真空断路器满足要求。序号序号安装处的电气条件安装处的电气条件所选器件短路电流校验所选器件短路电流校验项目项目数据数据项目项目技术数据技术数据结论结论1UN10kVUN10kV合格合格2I3057.7AIN630A合格合格3Ik(3)5.3kAIOC11.6kA合格合格4ish(3)13
39、.5kAImax30kA合格合格5SK(3)91.8MVASOC200MVA合格合格过流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的计算电流，即：过流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的计算电流，即：IN.ORI30a.瞬时过流脱扣器动作电流应躲过和大于线路的尖峰电流，即瞬时过流脱扣器动作电流应躲过和大于线路的尖峰电流，即 IOp(o)KrelIpk 式中：式中：Krel可靠系数。对动作时间在可靠系数。对动作时间在0.02s以上的以上的DW系列断路器可系列断路器可取取1.35；对动作时间在；对动作时间在0.02s及以下的及以下的DZ系列断路器宜取系列断路器宜取22.5。可见，。可见，断路器动作时间越短，越
40、不易防止尖峰电流使其动作，所以可靠系数断路器动作时间越短，越不易防止尖峰电流使其动作，所以可靠系数越要取大。越要取大。b.短延时过流脱扣器动作电流和时间的整定应使过流脱扣器的动作电短延时过流脱扣器动作电流和时间的整定应使过流脱扣器的动作电流流IOp(s)躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流Ipk，即，即 IOp(s)KrelIpk 式中：式中：Krel可靠系数。取可靠系数。取1.2。其动作电流只需躲过线路的计算电流其动作电流只需躲过线路的计算电流I30，即，即IOp(1)KrelI30式中：式中：Kel可靠系数。取可靠系数。取1.1。长延时过流脱扣器的动作电流应躲过
41、线路过负荷的持续时间，其动作特长延时过流脱扣器的动作电流应躲过线路过负荷的持续时间，其动作特性通常为反时限，即过负荷电流越大，动作时间越短，一般动作时间为性通常为反时限，即过负荷电流越大，动作时间越短，一般动作时间为12h。允许绝缘导线或电缆短时过负荷，过负荷越严重允许运行的时间越短。允许绝缘导线或电缆短时过负荷，过负荷越严重允许运行的时间越短。反之，过电流保护的动作时间越短，过电流保护的动作电流允许整定的反之，过电流保护的动作时间越短，过电流保护的动作电流允许整定的越大；动作时间越长，动作电流整定的越小。只有这样，当线路过负荷越大；动作时间越长，动作电流整定的越小。只有这样，当线路过负荷或短
42、路时，才能避免绝缘导线或电缆因过热烧毁而低压断路器不会跳闸或短路时，才能避免绝缘导线或电缆因过热烧毁而低压断路器不会跳闸的事故发生，因此要求的事故发生，因此要求:IOpKOLIal式中：式中：Ial绝缘导线或电缆的允许载流量；绝缘导线或电缆的允许载流量；KOL绝缘导线或电缆的允许短时过负荷系数。绝缘导线或电缆的允许短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器取对瞬时和短延时过流脱扣器取4.5；对长延时过流脱扣器取；对长延时过流脱扣器取1；对保护有；对保护有爆炸性气体区域内的线路，应取爆炸性气体区域内的线路，应取0.8。为了保证低压断路器的瞬时或短延时过流脱扣器在系为了保证低压断路器的瞬时或短延时过
43、流脱扣器在系统最小运行方式下在其保护区内发生最轻微的短路故障统最小运行方式下在其保护区内发生最轻微的短路故障时就能可靠地动作，过流脱扣器动作电流的整定值必须时就能可靠地动作，过流脱扣器动作电流的整定值必须满足过电流保护灵敏度的要求。保护灵敏度可按下式进满足过电流保护灵敏度的要求。保护灵敏度可按下式进行校验：行校验：式中：式中：Iop低压断路器瞬时或短延时过流脱扣器的动低压断路器瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流。作电流。Ik.min被保护线路末端在系统最小运行方式下被保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流。对的最小短路电流。对TT、TN系统取单相接地短路电流；系统取单相接地短路电流；对对
44、IT系统取两相短路电流。系统取两相短路电流。n最大运行方式最大运行方式，n发电机发出容量最大。发电机发出容量最大。n系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。n一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。开关电器的稳定性。n 最小运行方式最小运行方式，n发电机发出容量相对较小。发电机发出容量相对较小。n系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。n一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护一般根据系统最小运行方式的短路电流值
45、来校验继电保护装置的灵敏度。装置的灵敏度。低压断路器型号规格的选择和校验低压断路器型号规格的选择和校验低压断路器的额定电压应不低于安装处的额定电压。低压断路器的额定电压应不低于安装处的额定电压。低压断路器的额定电流应不低于它所安装的脱扣器额定电流。低压断路器的额定电流应不低于它所安装的脱扣器额定电流。低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能的要求，并应确定低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能的要求，并应确定操作方式，即选择断路器的同时应选择其操作机构。操作方式，即选择断路器的同时应选择其操作机构。低压断路器还应满足安装处对断流能力的要求。低压断路器还应满足安装处对断流能力的要求。对动作时间
46、在对动作时间在0.02s以上的断路器，其极限分断电流以上的断路器，其极限分断电流Ioc应不小于应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值，即通过它的最大三相短路电流周期分量有效值，即 对动作时间在对动作时间在0.02s及以下的断路器，其极限分断电流及以下的断路器，其极限分断电流Ioc或或ioc应应不小于通过它的最大三相短路冲击电流或，即不小于通过它的最大三相短路冲击电流或，即 )3(kocII(3)shoc(3)shoc iiII或IN.FE I30注意：注意：1、熔体额定电流应躲过尖峰电流、熔体额定电流应躲过尖峰电流Ipk,熔体额定电流应熔体额定电流应满足下式条件：满足下式条件：INFE
47、KIpk K系数的取值范围可参照表系数的取值范围可参照表6-11 2、熔断器保护还应考虑与被保护线路配合，在被保护、熔断器保护还应考虑与被保护线路配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下式条件：式条件：INFEKOLIal KoL为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。当熔断为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。当熔断器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取2.5，明敷导线取明敷导线取1.5；当熔断器作过负荷保护时，各类导线；当熔断器作过负荷保护时，各类导线的过负荷系数取的过负荷系数取0
48、.81，对有爆炸危险场所的导线过，对有爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值负荷系数取下限值0.8。熔断器额定电流熔断器额定电流:IN.FUIN.FE 对于对于般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于充填石英砂具有限流作用于电网的额定电压。对于充填石英砂具有限流作用的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。表表6-11 K系数的取值
49、范围系数的取值范围线路情况线路情况起起 动动 时时 间间K K值值 单台电动机单台电动机3s3s以下以下0.250.350.250.3538s38s（重载起动）（重载起动）0.350.50.350.58s8s以上及频繁起动、反接制动以上及频繁起动、反接制动0.50.60.50.6多台电动机多台电动机按最大一台电动机起动情况按最大一台电动机起动情况0.510.51I Ic c与与I Ipkpk较接近时较接近时1 1正常工作时熔断器的熔体不应熔断，要求熔体额定电流正常工作时熔断器的熔体不应熔断，要求熔体额定电流大于或等于通过熔体的最大工作电流。大于或等于通过熔体的最大工作电流。在电动机启动时，熔断
50、器的熔体在尖峰电流的作用下不在电动机启动时，熔断器的熔体在尖峰电流的作用下不应熔断。应熔断。对于对于610kV变压器，凡容量在变压器，凡容量在1000kVA及以下者，可采及以下者，可采用熔断器作为变压器的短路及过载保护，其熔体额定电流用熔断器作为变压器的短路及过载保护，其熔体额定电流可取为变压器一次侧额定电流的可取为变压器一次侧额定电流的1.42倍。倍。低压网络中用熔断器作为保护时，为了保证熔断器保护低压网络中用熔断器作为保护时，为了保证熔断器保护动作的选择性，一般要求上级熔断器的熔体额定电流比下动作的选择性，一般要求上级熔断器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流大两级以上。级熔断器的熔体
