短路电流效应计算

短路电流热效应公式短路电流热效应公式在电力系统中，电流会在电路中产生热量，尤其是在短路发生时。

短路电流热效应公式用于计算短路过程中的温升和热损耗。

以下是一些相关公式及其解释：短路电流的计算公式1.短路电流幅值公式：[Is = (Uk / Zk) * e^(jθ)](–Is: 短路电流的幅值–Uk: 额定电压–Zk: 短路阻抗的复数表示–θ: 短路电流的相位角该公式表示短路电流的幅值与额定电压Uk和短路阻抗Zk之间的关系。

2.短路电流的相位角公式：[θ = θk - φ](–θ: 短路电流的相位角–θk: 短路阻抗的相角–φ: 短路时电压与电流之间的相角差该公式表示短路电流的相位角与短路阻抗的相角和电压/电流相角差之间的关系。

短路电流热效应计算公式3.短路电流对应的温升公式：[ΔT = K * Is^2 * t](–ΔT: 电流对应的温升–K: 热损耗系数–Is: 短路电流的幅值–t: 短路持续时间该公式表示短路电流的幅值平方乘以短路持续时间与热损耗系数之间的关系。

4.短路电流对应的热损耗公式： [P_loss = K *Is^2](–P_loss: 短路电流对应的热损耗–K: 热损耗系数–Is: 短路电流的幅值该公式表示短路电流的幅值平方与热损耗系数之间的关系。

示例解释假设某电力系统的额定电压为1kV，短路阻抗为2 + j3Ω，短路电流相位角为30°，电压与电流相角差为20°，短路持续时间为秒。

根据短路电流幅值公式可得：Is = (Uk / Zk) * e^(jθ) = (1000 / (2 + j3)) * e^(j30°) = * e^(j30°)根据短路电流的相位角公式可得：θ = θk - φ = 30° - 20° = 10°根据短路电流对应的温升公式可得：ΔT = K * Is^2 * t = K * ()^2 *根据短路电流对应的热损耗公式可得： P_loss = K * Is^2 = K* ()^2以上是关于短路电流热效应的相关公式和一个示例解释。

教学目标：掌握短路电流热效应和电动力效应的实用计算。

重点：短路电流的效应实用计算方法。

难点：短路电流的效应计算公式。

一、短路电流电动力效应1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。

当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。

2．电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。

3．两平行导体间最大的电动力载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置等多种因素。

（N）式中：i1 、i2—通过两根平行导体的电流瞬时最大值，A；L—平行导体长度，（m）；ɑ—导体轴线间距离，（m）；K f—形状系数。

形状系数K f：表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。

实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数K f取为1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数K f可取为1。

电动力的方向：两个载流导体中的电流方向相同时，其电动力为相互吸引；两个载流导体中的电流方向相反时，其电动力为相互排斥。

4．两相短路时平行导体间的最大电动力发生两相短路时，平行导体之间的最大电动力F（2）（N）：（N）式中：—两相短路冲击电流，（A）。

5．三相短路时平行导体之间的最大电动力发生三相短路时，每相导体所承受的电动力等于该相导体与其它两相之间电动力的矢量和。

三相导体水平布置时，由于各相导体所通过的电流不同，所以边缘相与中间相所承受的电动力也不相同。

边缘相U相与中间相V相导体所承受的最大电动力、分别为：（N）（N）式中：—三相冲击短路电流，（A）。

发生三相短路后，母线为三相水平布置时中间相导体所承受的电动力最大。

计算三相短路时的最大电动力时，应按中间相导体所承受的电动力计算。

6．短路电流电动力效验当系统中同一处发生三相或两相短路时，短路处三相冲击短路电流与两相冲击短路电流之比为。

教学目标：掌握短路电流热效应和电动力效应的实用计算。

重点：短路电流的效应实用计算方法。

难点：短路电流的效应计算公式。

一、短路电流电动力效应1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。

当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。

2．电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。

3．两平行导体间最大的电动力载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置等多种因素。

（N）式中：i1 、i2—通过两根平行导体的电流瞬时最大值，A；L—平行导体长度，（m）；ɑ—导体轴线间距离，（m）；K f—形状系数。

形状系数K f：表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。

实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数K f取为1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数K f可取为1。

电动力的方向：两个载流导体中的电流方向相同时，其电动力为相互吸引；两个载流导体中的电流方向相反时，其电动力为相互排斥。

4．两相短路时平行导体间的最大电动力发生两相短路时，平行导体之间的最大电动力F（2）（N）：（N）式中：—两相短路冲击电流，（A）。

5．三相短路时平行导体之间的最大电动力发生三相短路时，每相导体所承受的电动力等于该相导体与其它两相之间电动力的矢量和。

三相导体水平布置时，由于各相导体所通过的电流不同，所以边缘相与中间相所承受的电动力也不相同。

边缘相U相与中间相V相导体所承受的最大电动力、分别为：（N）（N）式中：—三相冲击短路电流，（A）。

发生三相短路后，母线为三相水平布置时中间相导体所承受的电动力最大。

计算三相短路时的最大电动力时，应按中间相导体所承受的电动力计算。

6．短路电流电动力效验当系统中同一处发生三相或两相短路时，短路处三相冲击短路电流与两相冲击短路电流之比为。

短路电流热效应的计算方法短路电流热效应可是个挺有趣又有点小复杂的事儿呢。

咱们先得知道短路电流热效应是啥。

简单说呀，就是当电路发生短路的时候，电流会突然变得很大，这么大的电流在短时间内会产生很多热量，这个热量的效应就是我们要研究的啦。

那怎么计算呢？这里面有个公式哦。

一般来说，短路电流热效应Q等于一个积分，就是从短路开始时刻到短路切除时刻，i²Rdt的积分。

这里的i就是短路电流，R呢就是电路的电阻，t就是时间啦。

不过这个公式看起来有点头疼，实际计算的时候，我们常常会做一些简化。

如果短路电流是个恒定的值，那计算就简单多啦。

就直接是Q = I²Rt，这里的I 就是短路电流的有效值。

就好像我们知道一个大力士（短路电流）一直在用力（电流通过电阻做功发热），那产生的热量就可以这么简单地算出来。

在实际的电力系统里呀，短路电流可不是一直不变的，它是随着时间变化的。

这个时候呢，我们就得分段来考虑啦。

比如说，在短路刚开始的瞬间，有个很大的冲击电流，这个冲击电流产生的热量在很短时间内就有个小爆发。

然后呢，随着时间推移，电流会慢慢稳定一点，我们就得按照不同阶段的电流值和对应的时间来分别计算热量，最后再把这些热量加起来。

还有哦，如果我们知道短路电流的一些参数，像它的周期分量和非周期分量，也能计算热效应。

周期分量产生的热量和非周期分量产生的热量都要算进去。

就像把两个小伙伴做的事儿（产生热量）都得统计起来一样。

计算短路电流热效应可重要啦。

因为这个热量如果太大，会对电路里的设备造成很大的损害，就像大火会烧坏东西一样。

所以呢，工程师们得好好计算这个热效应，这样才能选择合适的设备，让电路能够安全稳定地运行，就像给电路里的设备穿上合适的保护服，让它们不怕短路这个小怪兽啦。

电力系统各种元件电抗值的计算通常我们在计算短路电流时，首先要求出短路点前各供电元件的相对电抗值，为此先要绘出供电系统图，并假设有关的短路点。

供电系统中供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器及架空线路(包括电缆线路)等。

目前，一般用户都不直接由发电机供电，而是接自电力系统，因此也常把电力系统当作一个“元件”来看待。

常用电气设备标么值和有名值计算公式： 1、系统电抗的计算：系统电抗，百兆为1，容量增减，电抗反比。

本句话的意思是当系统短路容量为100MV A 时，系统电抗数值为1；当系统短路容量不为100MV A ，而是更大或更小时，电抗数值应反比而变。

例如当系统短路容量为200MV A 时，电抗便是0.5(100/200=0.5)； 当系统短路容量为50MV A 时，电抗便是2(100/50=2)，系统容量为“∞”，则100/∞=0，所以其电抗为0。

依据一般计算短路电流书中所介绍的，均换算到100MV A 基准容量条件下的相对电抗公式而编出的(以下均同)，即S X j *＝式中：Sj 为基准容量取100MV A 、S 为系统容量(MV A)。

2、发电机、电动机、调相机的计算： 标么值：ϕcos /100%""*e j d d P S X X ⨯= 有名值：ϕcos /100%""e j d d P U X X ⨯=X d %为次暂去电抗百分值，3、变压器电抗的计算： 标么值：e jd d S S U X ⨯=100%""*有名值：ee S U U X 2d d 100%⨯= U d %为短路电压百分值低压侧有两个分裂绕组的双绕组变压器的计算则用：()4K 1U X f 2-d12-1+=()ej 2-1f 1S S X 4K 1X ⨯⨯-=ej 2-1f 21S S X K 21X X ⨯⨯⨯== 不分裂绕组的三双绕组变压器则的计算用： ()e j 3-23-12-11S S X X X 21X ⨯-+=()e j 2-13-23-12S S X X X 21X ⨯-+= ()ej 3-23-12-11S S X X X 21X ⨯-+=4、电抗器电抗的计算： 标么值：2k "*k U 3U 100%j j e e S I X X ⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯= 有名值：e eK S U X X 2k 100%⨯= X K ％为百分电抗值，I e 单位为KA 5、架空线路及电缆线路电抗值的计算：标么值：2jj U S X X ⨯=* 有名值：dcs dac das D rDX ⋅⋅==3 789.0lg145.0 r 导线半径 D 为三相导线间的平均距（cm ）(基准定量Sj=100MV A)第五节 网络简化短路电流计算在电力工程的设计过程中占有极其重要的地位，在短路电流计算中，当绘制出正、负序及零序阻抗图后就需要进行网络化简，在采用网络化简求解复杂网络的短路电流时，网络化简就是很重要的一步，需要掌握一些基本的方法和公式。

概论短路电流的计算及效应(全文)【摘要】通过短路计算可知，供电系统发生短路时短路电流是相当大的，如此大的短路电流通过电器和导体一方面要产生很高的温度（即热效应），另一方面要产生很大的电动力（即电动效应），这两类短路效应对电器和导体的安全运行威胁很大，必须充分注意。

【关键词】短路电流；计算；效应变压器在运行时可能会处于单相接地短路、两相短路、两相接地短路或三相短路的运行状态。

变压器应能承受住各种短路状态下短路电流产生的动态力及热效应。

对系统来讲,应在极短时间内切断短路电流,包括重合闸在内,应使热效应限制在2s以内。

对大容量高电压变压器而言,应用快速保护,如用TPY或TPZ级暂态保护型电流互感器驱动断路器,快速切断短路电流。

《电力变压器》国家标准中将短路试验列为特殊试验,但此试验只考核短路电流的动稳定效应, 考核变压器能否承受住短路电流的头几个峰值电流产生的机械力的作用。

外施电压过零时短路电流第一个峰值最大,试验持续时间为0.25～0.5s,配电变压器为0.5s,大容量变压器为0.25s。

标准中不要求考核短路电流的热效应, 而是列出公式计算2s内绕组的平均温度。

对铜绕组而言, 短路电流流过2s后绕组平均温度不超过250e。

计算时,以变压器在温度为40e且在额定负载下连续运行作为起始条件,即短路开始时绕组起始温度为105e,理由将在本文叙述。

由于试验电源的限制,正在制定的IEC76-5标准,将规定一些条件,用计算方法验证大容量变压器的承受动稳定的能力。

一、短路电流的计算短路是电力系统中不可避免的故障。

在供电系统的设计和运行中，需要进行短路电流的计算，关要是因为：(1)选择电气设备和载流导体时，需用短路电流校验其动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能的最大短路电流时不至于损坏；(2)选择和整定用于短路保护的继电保护装置时，需应用短路电流参数；(3)选择用于限制短路电流的设备时，也需进行短路电流计算。

短路计算中有关物理量一般采用以下单位：电流为“千安”(kA)；电压为“千伏”(kv);路容量和断流容量为“兆伏安”(Mv?A)；设备容量为“千瓦”(kw)或“千伏安”(kv?A);抗为“欧姆”(Ω)等。

Short Circuit Current Calculation§7-1 概述General Description一、短路的原因、类型及后果The cause, type and sequence of short circuit1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。

2、短路的原因：⑴元件损坏如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路.⑵气象条件恶化如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等.⑶违规操作如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压.⑷其他原因如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等.3、三相系统中短路的类型：⑴基本形式: —三相短路；—两相短路；—单相接地短路；—两相接地短路；⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路；不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称;如两相短路、单相短路和两相接地短路.注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。

4、短路的危害后果随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。

短路的危险后果一般有以下几个方面。

（1）电动力效应短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。

（2）发热短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。

（3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃及周围设备.（4）电压大幅下降，对用户影响很大.（5）如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。

这是短路故障的最严重后果。

（6）不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。

二、计算短路电流的目的及有关化简The purpose and some simplification of short circuit Calculation1、短路计算的目的a、选择电气设备的依据；b、继电保护的设计和整定；c、电气主接线方案的确定；d、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响；2、短路计算的简化假设a、不考虑发电机间的摇摆现象，认为所有发电机电势的相位都相同；b、不考虑磁路饱和，认为短路回路各元件的电抗为常数；c、不考虑发电机转子的不对称性，用来代表。

考虎非绝热效应的允讦短路电盍计算IEC 949（1988）弓I言口电缆中任一载流部分，其额定短路电流的计算方法，通常假设在短路持续期间，热量保持在载流体內部（即绝热受热）.实际上在短路时，一些热重会传入邻近的材料中去，这就有利于对短路电流的计算。

在计算短路电流时，为使不同的设计者■得到相同的额定短路电流值, 本标准给出一个包括非绝热热效应在內的简单计算方法。

当然知道可采用复朶的计算技法，其对计算精确度并无明显彫响，这可对标准化就太鑿复了。

公式中包含许多随电缆中使用的材料而变化的量，其数值已在表中列出。

这些数值既有国际标准化的，例如电阻率、电阻温度系数，也有在实际应用中被普遍接受的，如比热。

为了能取得一致和可对比的结果，额定短路电流的计算应使用本标准提出的方法和数值。

当然,常识可知，材料常数的另一些数值也许比当前采用的数值更合适，如采用不同的数值时，则相应的额定短路电流应另行宣布.本标准已假定了最恶劣的计算条件，当然额定短路电凍的计算结果是偏安全的.在短路持续全过程，非绝热法是有效的.与绝热法相比，采用菲绝热法计算，屏蔽层、护层和小于10mm2的导体（特别是用作屏蔽线），其允许短路电流有很大的増加。

对通常规格的电力电缆导体，5%对短路电流只是极少増加，当然可能也有其实用意义.为此，短路持续时间与导体截面比VHls/rnm2时，短路电流的増加可以忽略，即可采用绝热法.这点包括了很多实际请况.本标准设定的计算步骤为：a；计算绝热的短路电流；b）考虑非绝热热效应，计算修正系数；c）将a）和b）相乘，得到允许短路电流.1符号A一一考虑到四周或邻近材料的热性能常数，（讪弘）1/2B—一考虑到四周或邻近材料的热性能常数，（讪2虫）Ci一一导体和间隔羽丝屏蔽采用非绝热公式计算的常数，mm/mC2一一导体和间隔铜丝屏蔽采用非绝热公式计算的常数，K・m・mm^/J必一一与皱纹护套內面相切的假设同心圆柱体直径，mmDg—一与皱纹护套內凸面相切的假设同心圆柱体直径，mmF一一考虑不完善的热接触因素I一一允许短路电流（整个短路期间有效值），AI AD一一在绝热基础上计算的短路电流（整个短路期间有效值），Ak一一已知最大短路电流（整个短路期间有效值），AK—一取决于载流体材料的常数，Ass/mn?M一一热接触因素，S -- 载流体几何截面，mm2X—一导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数，Y——导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数，mm^/Sd一一护层、屏蔽层或铠装层平均直径，mmn一一包带层数或单线根数t一一短路持续时间，s3 --- 带宽，mmP 一一在09时电阻温度系数的倒数，K& --- 护层、屏蔽层或皑装层厚度’mm£ 一一考虑热量损失在邻近层的因素8 —一最终温度，C-一起始濕度，rP 1_一周围或邻近非金属材料热阻，K ■ m/W卩2,卩3 在护层、屏蔽层或铠装层四周煤体质热阻，K ■ m/WP2O一一20€时載丽体电阻，Q -m o c—20C时戟流体比热,J7K・m3。