10kV電力系統三相短路計算的方法

摘 要：選擇電氣設備、整定繼電保護、確定電氣主接線方案、考慮限制短路電流的措施及分析電力系統是短路計算的最終目的。所謂短路是指不同電位導電部分之間的不正常短接，既有相與相之間導體的金屬性短接或者經小阻抗的短接，也有中性點直接接地系統或三相四線制系統中單相或多相接地（或接中性線）。

關鍵詞：三相短路； 元件； 電抗；短路電流；短路容量

電力系統的狀態有三種：正常運行狀態、不正常運行狀態、短路故障。在電氣設計和運行中，不僅要考慮系統正常運行狀態，而且要考慮它發生故障時的情況，最嚴重的故障是電路乃至系統發生短路。電力系統正常運行時，其相與相之間，中性點接地系統的中性線與相線之間，都是通過負荷或阻抗連接的。

1 造成短路原因

電力系統發生短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣被損壞。絕緣損壞大多是由于未及時發現和消除設備的缺陷，以及設計、制造、安裝和運行不當所致，如由于設備長期運行，絕緣自然老化或由于設備本身絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿；設備絕緣正常而被內部人員違反操作規程和安全規程，造成誤操作而引發短路。電力系統的其他某些故障也可能導致短路，如輸電線路斷線和倒桿事故等。此外，飛禽及小動物跨接裸導體，老鼠咬壞設備、導線的絕緣，都可能造成短路。

2 短路危害

2.1 電力系統發生短路時，網絡總阻抗減小很多，短路回路中的短路電流可能超過該回路的正常工作電流十幾倍甚至幾十倍，如6—10kV的大容量裝置，短路電流可達到幾萬甚至幾十萬安。

2.2 選的各種電氣設備應有足夠的熱穩定度。

2.3短路電流通過導體時，同時也使導體受到很大的電動力作用、使導體發生變形，甚至損壞。因此，電氣裝置中所選的各種電氣設備還應有足夠的電動（機械）穩定度。

2.4 短路必將造成局部停電，而且短路點越靠近電源，停電范圍越大、給國民經濟造成的損失也越大。

2.5 短路也同時引起系統網絡電壓降低.特別是靠近短路點處降低得更多，短路點的電壓為零，結果可能導致非故障范圍部分或全部用戶的供電破壞。當電壓降低到額定值的80%左右時，電磁開關有可能斷開，因而中斷供電；當電壓下降到30%一40%。并持續達1s以上時，電動機可能停止轉動，使工廠產品報廢，甚至造成人身傷亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系統網絡電壓才能得以恢復。

3 短路計算

3.1 根據實際情況及圖紙的要求分析某電纜企業車間變電所的設計，短路計算要恰到好處，確定短路點位高低壓側各一個，互相分析計算，如圖1所示。

計算短路前給定電力系統饋線出口短路器2QF為2N12-10I型。計算方法采用比較簡捷常用的標幺值計算。

繪出等值電路圖并化簡電路，求出 點及其 點短路回路阻抗標幺值，根據計算電路圖及其回路中個主要元件的電抗標幺值做出等值電路圖。

求出 點三相短路電流和短路容量

如圖所示2 點供電系統的等值電路圖的短路回路。

求出 點三相短路電流和短路容量

2.1絕熱狀態下短路電流的計算公式如下：

2.2非絕熱狀態下短路電流的計算公式如下：

2.3.導體短路電流的計算

2.3.1絕熱狀態下短路電流的計算公式如下

式中：參數的含義見1.1條款。

2.3.2非絕熱狀態下短路電流的計算公式如下

式中：I為非絕熱狀態下的短路電流。

式中：X、Y為計算常數，分別為0.41mm2/s和0.12mm2/s

S為導體截面

t為時間

4 結語

由此可見。短路的后果是十分嚴重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點、類型及持續時間等因素有關。為了保證電氣設備安全可靠運行，減輕短路的影響，除應努力設法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發生短路，應盡快切除故障部分，使系統的電壓在較短的時間內恢復到正常值。為此，需要進行短路電流計算，以便正確地選擇具有足夠的動穩定性和熱穩定性的電氣設備，以保證在發生可能有的最大短路電流時不致損壞。

參考文獻：

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