loading
第3章 短路电流计算
3-1 什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路的原因是什么？短路有什么危害？ 答：短路是不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。
短路种类有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。
短路的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，污秽和绝缘受到机械损伤等。
短路的危害有：
1 短路产生很大的热量，导体温度身高，将绝缘损坏。
2 短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏。 3 短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。 4 短路造成停电，给国家经济带来损失，给人民生活带累不便。
5严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并联运行的同步发电机失去同步，严重的可能造成系统解列，甚至崩溃。 6 不对称短路产生的不平横磁场，对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰，影响其正常工作。
3-2 什么叫无限大功率电源供电系统？它有什么特征？为什么供配电系统短路时，可将电源看做无限大功率电源供电系统？
答：所谓“无限大容功率电源”是指端电压保持恒定、没有内部阻抗和功率无限大的电源，它是一种理想电源，即相当于一个恒压源。
无限大功率电源供电系统的特征是：系统的容量无限大、系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程中维持不变。实际上并不存在真正的无限大功率电源，任何一个电力系统的每台发电机都有一个确定的功率，即有限功率，并有一定的内部阻抗。
当供配电系统容量较电力系统容量小得多，电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或短路点离电源的电气距离足够远，发生短路时电力系统母线降低很小，此时可将电源看做无限大功率电源供电系统，从而使短路电流计算大为简化。
3-3无限大功率电源供电系统三相短路时，短路电流如何变化？
答：三相短路后，无源回路中的电流由原来的数值衰减到零；有源回路由于回路阻抗减小，电流增大，但由于回路内存在电感，电流不能发生突变，从而产生一个非周期分量电流，非周期分量电流也不断衰减，最终达到稳态短路电流。短路电流周期分量按正弦规律变化，而非周期分量是按指数规律衰减，最终为零，又称自由分量。
3-4 产生最严重三相短路电流的条件是什么？ 答：产生最严重三相短路电流的条件有三个： （1）短路前电路空载或cosΦ=1；
（2）短路瞬间电压过零，t=0时?=0度或180度； （3）短路回路纯电感，即?k=90度。
3-5 什么是次暂态短路电流? 什么是冲击短路电流? 什么是稳态短路电流? 它们与短路电流周期分量有效值有什么关系?
答：次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值.
冲击短路电流是短路全电流的最大瞬时值，ish?2KshI\ 高压系统发生三相短路时，一般可取Ksh?1.8,ish?2.55Ip 低压系统发生三相短路时，一般可取Ksh?1.3,ish?1.84Ip
稳态短路电流是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流，无限大容量系统稳态短路电流I''?IP?I?
3-6 什么叫标幺值？如何选取基准值？
答：用相对值表示元件的物理量，称为标幺值。任意一个物理量的有名值与基准值的比值成为标幺值，标幺值没有单位。
基准值的选取是任意的，但为了计算方便，通常取100MVA为基准容量，取线路平均额定电压为基准电压，即Ud?Uav?1.05UN。
3-7 如何计算三相短路电路？ 答：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。
②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。 ③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值
④简化等效电路，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或Y-Δ变换、等电位法等。
⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。
3-8 电动机对短路电流有什么影响？
答：供配电系统发生短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近运行的电动机的短路瞬间反电势（又称次暂态电势）可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发动机一样，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。
3-9在无限大容量系统中，两相短路电流与三相短路电流有什么关系？
答：1．在三相短路电流计算中，线路平均额定电压为Uav，短路回路阻抗用Zk表示。则有：
三相短路电流Ik
2．在两相短路电流计算中，Uav为短路点的平均额定电压，Zk为短路回路的一相总阻抗。则有：
(3)?Uav3Zk
两相短路电流Ik(2)?Uav 2Zk 比较上两式可得：Ik(2)?3(3)Ik 2即在无限大容量系统中，两相短路电流较三相短路电流小，为三相短路电流的3/2倍。
3-10什么是短路电流的电动力效应？如何计算？
答：短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应。
短路电流的电动力效应是当电路短路时，短路冲击电流流过导体瞬间，导线间相互电磁作用产生的力。
1． 两平行载流导体间的电动力为
7 F?（2Kfi1i2l/a）?10?（N）式中a为两平行导线间距；l为导线长；Kf为形状系数，圆形，管形导体Kf=1，矩形导体根
据(a-b)/(b+h)和m=(b/h)查表可得。
本
2．三相平行载流导体间的电动力为
F??23KfIml/a?10?7?N?
?式中Im为线电流幅值；Kf为形状系数。
3.短路电流的电动力
三相短路产生的最大电动力为
(3)2F(3)?3Kfishl/a?10?7(N)
两相短路产生的最大电动力为 F(2)?(2kfish(2)2l/a)?10?7(N)
(3)两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为 ish?(3/2)ish(2)
两相短路和三相短路产生的最大电动力的关系为 F（2）?(3/2)F（3）
3-11 什么是短路电流的热效应？如何计算？
答：供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电气设备，会产生很高的温度，称为热效应。