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短路电流的效应和稳定度校验
李鹅
科技论坛
（齐齐哈尔供电公司变电运维室，黑龙江齐齐哈尔161000）
摘要：由于供电系统发生超路时，要有相当大的超路电流通过电器和导体。一方面大电流要产生很高的温度，即热效应；另一方面大电流要产生很大的电动力，即电动效应。这两种效应可能损坏电器和截留乎体及其绝缘。因此，选择电力设务时，必须充分考感这两种效应对电器和导体可能造成的后果，即要进行热稳定度和动稳定度校验，以避免短露电流对电器和导体的安全运行构成大的威励。
关键词：超路电流；效应；稳定度；校验
1短路电流的热效应和热稳定度
1.1短路时导体的发热过程与发热计算
其有电阻的导体通过正常负荷电流时要产生电能损耗。损耗的电能将转换为热能一方面使导体温度升高：另一方面向周围介质散热。当导体内产生的热量与导体向周围介质散失的热量相等时导体就维持在-定的温度值这种状态称为热平衡或热稳定。若增大电流使导体内产生的热量增加时.温度维继续升高.温差加大热传递加快。当散热速率与发热速率相等时、温度停止升高稳定在某一新的温度值，即达到了新的热平衡。由于短路后线路的保护装置很快动作将故障线路切除，所以短路电流通过导体的时间很短(一般不会超过2-3s).其热量来不及向周围介质中散发。分析短路过程中短路电流的热效应时，可不考虑导体向周围介质的散热即近似地认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。因此.可以认为短路电流在导体中产生的热量全部用来使导体的温度升高。
由于短路电流超出正常电流许多倍，虽然通过短路电流的时间很短，但温度却上升到很高数值.以至于超过电气设备短时发热允许温度，便电气设备的有关部分受到损环。因此通常把电气设备其有承受短路电流的热效应而不至于因短时过热而损环坏的能力，称为电气设备具有足够的热稳定度，即短路发热的最高温度不超过电气设备短时发热的允许温度。
导体在短路前正常负荷时的温度为t11时发生短路,导体温度按指数规律迅速升高.而在22时短路故障被切除，这时导体的温度正上升到，而停止.此后导体只向周围介质散热百到导体温度按指数规律下降至周围介质温度日。为止。如果载流导体和电器在短路电流流过的时间内发热所达到的最高温度不超过其短时发热的允许温度则认为其短路热稳定度满足要求。导体达到的最高发热温度与导体短路前的温度、短路电流的大小及通过短路电流的时间长短等众多因素有关。由于短路电流在到达稳定值之前，要经过一个暂态过程，在这一暂态过程中,短路电流是一个变动的电流,而且含有非周期分量,固此要准确计算短路时导体产生的热量和达到的最高温度是非常因难的。因此需要用等效计算的方法来计算实际短路电流所产生的热量,即假定导体在一个假定的时间内通过短路稳态电流时所产生的热量，恰好与实际短路电流在实示短路时间k内所产生的热量相等。这一假定时间称为短路发热的假想时间用表示。在无限大容量系统中发生短路时，假想时间可用下式近似计算：
T.=+,+0.05
T,>1s时,可取t.=,
1.2短路始稳定度的校验条件
(1)
体截面积校验条件。
2短路电流的电动效应和动稳定度 2.1短路时最大电动力
供电系统短路时短路电流特别是短路冲击电流特使相邻导体之间产生很大的电动力有可能使电器和载流部分产生变形或永久性变形等机械性损坏。因此电气设备必领其有足够的机械强度，以承受短路时量大电动力的作用避免受产重的机械性损环。通常电气设备承受短路电流的电动力效应而不至于造成机性损坏的能力称为电气设备其有足够的电动稳定度。当处在空气中的任意截面的两根平行导体分别通过电流i、(单位为A)时,两导体间的电磁相互作用力即点动力(单位为 N为：
F=μ,Ksi,i,L/, T a=2Ksiji, × 10-/a
一两导体的轴线间距离；
式中a
一导体的两相邻支持点间距离，即挡距
μ真空和空气的磁导率,μ=4×10-N/A
Ks
形状系数
(4)
作用在导体上的作用力F的方向是当电流同向时相互吸引、反向时相互排斥。作用力实际上是沿长度L均匀分布，作用力F是指作用于 L长度中点的合力。形状系数Ks与截面形状及相互位置有关只有当导体截面非常小长度L比导体间距离a大得多、并且假定全部电流集中在导体轴线时才等于1。但在实际计算中对于截面和矩形截面导体当导体间距离足够大时,可以认为Ks=1。在其他情况下,Ks产1。固此,对于导体间的净空距离大于导体截面周长且每相只有一条矩形截面的导体线路
2.2短路动稳定度的校验条件
电器和导体的动稳定度校验，同样根据校验对象的不同而转换成不同的具体条件进行校验。
2.21一股电器的动稳定度校验条件
可采用三相短路冲击电流条件按下式进行校验 Imig
ImL
式中i.电器的极限通过电流峰值： 1电器的极限通过电流有效值 2.2.2绝缘子的动稳定度校验条件按下式校验为:F.≥F
(5)(6)
式中：F，绝缘子的最大允许载荷，可由有关手册或产品样本查得：如果手册或样本给出的是绝缘子的抗弯破坏载荷值。则应将该值乘以06 作为F。
电器和导体的热稳定度的校验，可根据不同的校验对象而把导体
F0一短路时作用于绝缘子上的计算力：如果矩形导线在绝缘子上位车平放则
允许的发热条件导体在短路时最高允许温度转换成不同的具体条件
进行校验。
1.2.1一般电器的热稳定度校验条件为： P
F-F"。不作为母线的矩形硬导线.其动稳定度校验条件和校验方法与硬母线一样一般不单独列出。对于电缆因其内部为铜导线外部机械
强度很高，无需校验其短路动稳定度及机械强度。(2)
式中工为产品生产厂家热稳定试验后在产品样本中向用户提供的电气的热稳定试验电流（有效值为相应的电器的热稳定试验时间为电器的发热量最大限值，即为电器的热稳定度条件。可见一般电器的热稳定度校验避开了电器在短路时的最高温度8，计算，直接校验发热量。式中I、可从产品样本中查得
1.2.2母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件为：
krm3
3)
如上所述,要确定8，比较麻烦,因此也可根据短路热稳定度的要求来确定其最小允许截面A，。即把导体的热稳定度校验条件转换成导
2.3对短路计算点附近交流电动机反倚冲击电流的考离
当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过系统短路电流的1%时,应计人电动机反馈电流的影响。由于短路时电动机端电压骤降，致便电动机因定于电动势反高于外施电压而向短路点反馈电流，从而使短路计算点的短路冲击电流增大。
参考文献
[1]陈西庚电网超露电流热效应的计算方法[]电力建设,2009(1)
[2]徐用生.实用低压超露电流计算方法[A]山西省科学技术情报学会学术年会论文集[C)2004