《短路電流》

三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有4種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對地短路和兩相對地短路。其中，除三相短路時，三相回路依舊對稱，因而又稱對稱短路外，其余三類均屬不對稱短路。在中性點接地的電力網絡中，以一相對地的短路故障最多，約占全部故障的90%。在中性點非直接接地的電力網絡中，短路故障主要是各種相間短路。

發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需3～5秒。在這一暫態(tài)過程中，短路電流的變化很復雜。它有多種分量，其計算需采用電子計算機。在短路后約半個周波（0.01秒）時將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時值，稱為沖擊電流。它會產生很大的電動力，其大小可用來校驗電工設備在發(fā)生短路時機械應力的動穩(wěn)定性。短路電流的分析、計算是電力系統(tǒng)分析的重要內容之一。它為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設計和運行中選擇電工設備、整定繼電保護、分析事故提供了有效手段。

供電網絡中發(fā)生短路時，很大的短路電流會使電器設備過熱或受電動力作用而遭到損壞，同時使網絡內的電壓大大降低，因而破壞了網絡內用電設備的正常工作。為了消除或減輕短路的后果，就需要計算短路電流，以正確地選擇電器設備、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件。

1.假設系統(tǒng)有無限大的容量。用戶處短路后，系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多。

具體規(guī)定：對于3~35KV級電網中短路電流的計算，可以認為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大。只要計算35KV及以下網絡元件的阻抗。

2.在計算高壓電器中的短路電流時，只需考慮發(fā)電機、變壓器、電抗器的電抗，而忽略其電阻；對于架空線和電纜，只有當其電阻大于電抗1/3時才需計入電阻，一般也只計電抗而忽略電阻。

3.短路電流計算公式或計算圖表，都以三相短路為計算條件。因為單相短路或二相短路時的短路電流都小于三相短路電流。能夠分斷三相短路電流的電器，一定能夠分斷單相短路電流或二相短路電流。

計算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。在變電所和供電系統(tǒng)的設計和運行中，基于如下用途必須進行短路電流的計算：

⑴選擇電氣設備和載流導體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。

⑵選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確的切除短路故障。

⑶確定合理的主接線方案、運行方式及限流措施。

⑷保護電力系統(tǒng)的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下不損壞，盡量減少因短路故障產生的危害。

短路（Shortcircuit）是指在正常電路中電勢不同的兩點不正確地直接碰接或被阻抗（或電阻）非常小的導體接通時的情況。短路時電流強度很大，往往會損壞電氣設備或引起火災。電力系統(tǒng)在運行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時而流過非常大的電流。其電流值遠大于額定電流，并取決于短路點距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機端發(fā)生短路時，流過發(fā)電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的10～15倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達數(shù)萬安。這會對電力系統(tǒng)的正常運行造成嚴重影響和后果。

即使設定了一些假設條件，要正確計算短路電流還是十分困難，對于一般用戶也沒有必要。一些設計手冊提供了簡化計算的圖表。省去了計算的麻煩，用起來比較方便。

在介紹簡化計算法之前必須先了解一些基本概念。

短路電流主要參數(shù)

S_d：三相短路容量(MVA），簡稱短路容量校核開關分斷容量。

Id：三相短路電流周期分量有效值，簡稱短路電流校核開關分斷電流和熱穩(wěn)定。

I_c：三相短路第一周期全電流有效值，簡稱沖擊電流有效值校核動穩(wěn)定。

i_c：三相短路第一周期全電流峰值，簡稱沖擊電流峰值校核動穩(wěn)定。

x：電抗（Ω）。

其中系統(tǒng)短路容量S_d和計算點電抗x是關鍵。

短路電流標幺值

計算時選定一個基準容量（S_jz）和基準電壓（U_jz)。將短路計算中各個參數(shù)都轉化為和該參數(shù)的基準量的比值（相對于基準量的比值），稱為標幺值（這是短路電流計算最特別的地方，目的是要簡化計算）。

⑴基準

基準容量S_jz=100MVA。

基準電壓U_jz規(guī)定為8級：230、115、37、10.5、6.3、3.15、0.4、0.23KV。

⑵標么值計算

容量標幺值S*=S/S_jz。例如：當10KV母線上短路容量為200MVA時，其標么值容量為：S*=200/100=2。

電壓標幺值U*=U/U_jz；電流標幺值I*=I/I_jz。

(3)無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算公式

短路電流標幺值：I_d*=1/x*（總電抗標么值的倒數(shù)）。

短路電流有效值：I_d=I_jz*I*d=I_jz/x*(KA).

沖擊電流有效值：I_c=I_d*√1 2(KC-1）2(KA），其中KC沖擊系數(shù)，取1.8，所以I_c=1.52Id。

沖擊電流峰值：i_c=1.41*I_d*KC=2.55I_d(KA)。

當1000KVA及以下變壓器二次側短路時，沖擊系數(shù)KC，取1.3。

這時：沖擊電流有效值I_c=1.09*I_d(KA)。

沖擊電流峰值：i_c=1.84I_d(KA)。

掌握了以上知識，就能進行短路電流計算了.公式不多，又簡單。但問題在于短路點的總電抗如何得到"_blank" href="/item/輸電線路">輸電線路的電抗、企業(yè)變電所變壓器的電抗，等等。

一種方法是查有關設計手冊，從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標幺值.求得總電抗后，再用以上公式計算短路電流；設計手冊中還有一些圖表，可以直接查出短路電流。

電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時，系統(tǒng)功率分布的忽然變化和電壓的嚴重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)解列，這時某些發(fā)電機可能過負荷，因此，必須切除部分用戶。短路時電壓下降的愈大，持續(xù)時間愈長，破壞整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可能性愈大。短路電流的限制措施為保證系統(tǒng)安全可靠地運行，減輕短路造成的影響，除在運行維護中應努力設法消除可能引起短路的一切原因外，還應盡快地切除短路故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短的時間內恢復到正常值。

發(fā)生短路常見原因之一是電池的正極與負極被低電阻的導線連接在一起。這時，較大的電流使得電源在短時間內提供大量的能量。

強大電流使熱量迅速的產生并大量積累，進而導致電池的爆炸或釋放氫氣和電解質。較大電流通過的導線也可能過熱，造成絕緣層損壞，引起火災。電動機葉片被卡住，也可能會導致短路。

在電氣設備中，短路通常是由于意外或絕緣層脫落。

短路還可能會導致電弧的產生。電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，電流通過某些絕緣介質（例如空氣）所產生的瞬間火花。它對會對輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)以及電子設備造成損害。

一、做好短路電流的計算，正確選擇及校驗電氣設備，電氣設備的額定電壓要和線路的額定電壓相符。

二、正確選擇繼電保護的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護裝置，以便發(fā)生短路時，能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時間，減少短路所造成的損失。

三、在變電站安裝避雷針，在變壓器四周和線路上安裝避雷器，減少雷擊損害。

四、保證架空線路施工質量，加強線路維護，始終保持線路弧垂一致并符合規(guī)定。

五、帶電安裝和檢修電氣設備，注重力要集中，防止誤接線，誤操作，在帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。

六、加強治理，防止小動物進入配電室，爬上電氣設備。

七、及時清除導電粉塵，防止導電粉塵進入電氣設備。

八、在電纜埋設處設置標記，有人在四周挖掘施工，要派專人看護，并向施工人員說明電纜敷設位置，以防電纜被破壞引發(fā)短路。

九、電力系統(tǒng)的運行、維護人員應認真學習規(guī)程，嚴格遵守規(guī)章制度，正確操作電氣設備，禁止帶負荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工，維護人員工作完畢，應立即拆除接地線。要經常對線路、設備進行巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速進行檢修。

中文名稱

短路電流允許值

英文名稱

short-circuit current capability

定　　義

在規(guī)定的短路持續(xù)時間內，電氣設備允許通過的短路電流值。

應用學科

電力（一級學科），電力系統(tǒng)（二級學科）

中文名稱

短路電流周期分量

英文名稱

periodic component of short-circuit current

定　　義

電力系統(tǒng)發(fā)生突然短路時，短路電流中所含的工頻交流分量。

應用學科

電力（一級學科），電力系統(tǒng)（二級學科）

限制短路電流一款被指定的短路保護電器(SCPD)所保護的漏電保護器。

被一指定的短路保護電器(SCPD)所保護的漏電保護器，在規(guī)定的使用和性能條件下，

在短路保護電器動作時間內所能承受的預期短路電流值。