10kV电力系统三相短路计算的方法

摘 要：选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。

关键词：三相短路； 元件； 电抗；短路电流；短路容量

电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。

1 造成短路原因

电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。

2 短路危害

2.1 电力系统发生短路时，网络总阻抗减小很多，短路回路中的短路电流可能超过该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如6―10kv的大容量装置，短路电流可达到几万甚至几十万安。

2.2 选的各种电气设备应有足够的热稳定度。

2.3短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应有足够的电动（机械）稳定度。

2.4 短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。

2.5 短路也同时引起系统网络电压降低.特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80%左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压下降到30%一40%。并持续达1s以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身伤亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。

3 短路计算

3.1 根据实际情况及图纸的要求分析某电缆企业车间变电所的设计，短路计算要恰到好处，确定短路点位高低压侧各一个，互相分析计算，如图1所示。

计算短路前给定电力系统馈线出口短路器2QF为2N12-10I型。计算方法采用比较简捷常用的标幺值计算。

绘出等值电路图并化简电路，求出 点及其 点短路回路阻抗标幺值，根据计算电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图。

求出 点三相短路电流和短路容量

如图所示2 点供电系统的等值电路图的短路回路。

求出 点三相短路电流和短路容量

2.1绝热状态下短路电流的计算公式如下：

2.2非绝热状态下短路电流的计算公式如下：

2.3.导体短路电流的计算

2.3.1绝热状态下短路电流的计算公式如下

式中：参数的含义见1.1条款。

2.3.2非绝热状态下短路电流的计算公式如下

式中：I为非绝热状态下的短路电流。

式中：X、Y为计算常数，分别为0.41mm2/s和0.12mm2/s

S为导体截面

t为时间

4 结语

由此可见。短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，需要进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。

参考文献：

[1] 熊信银，发电厂电气部分（第三版），北京：中国电力出版社，2004.8

[2] 陈化钢.实用供配电技术手册.北京：中国水利电力出版社，2002

[3] 周泽存.高电压技术.北京：中国电力出版社，2004

[4] IEC60949 短路电流的计算