单相短路电流的计算

枢纽变电所
枢纽电源变电所
220kV
110kV
110kV
110kV
110kV 区域变电所
35kV
中压配电网
高压配电网
10kV
开闭所
公用变配电所 380/220V
10kV 35kV
用户变配电所 10kV
380/220V
低压配电网
第1节 低压系统的形式
8.1.1 术语 1）系统中性点。要点：区分电气上的“点”
• 学习方法：归纳共同点以加深对基本概念的理解； 对比不同点体会工程现象和方法，强化工程意识。
市域外电源进线
• 低压电网城市发在电厂电力系统中的位置 ～220kV 公用~或用户专2用20kV环1式0主22/网00k架V.4kV变配22电0kV 所二次侧，
即为低20k压V 配电系统，也有少量35/0.4KV情况送。电网（主网架）
L1
N
L2
L3
PEN
三相 设备 U V W
PE N
单相
PE 单相
设备 L N
插座 N PE L
RN
3）TN-C-S系统。要点：TN－C与TN-S在某一 点分界。
重复接地：不是TN-C-S系统的必要条件，但 工程中通常会设置。
L1
N
L2
L3
N PEN
PE
三相
PE
设备 U V W N
重复接地
RN
RRE
以下以TN系统相线与保护线之间的短路为例， 介绍单相短路电流计算方法。相线与中性线间短 路电流计算方法类同。
1、原理性的序阻抗计算法 根据对称分量法推导，得出单相短路电流的
序阻抗计算法公式如下：
式中，短路回路的正、负、零序阻抗包括四个部分， 即变压器一次侧系统阻抗、变压器阻抗、母线阻 抗和线路阻抗。 正、负序阻抗总是相等的。一次侧系统零序 阻抗与变压器连接组有关；变压器零序阻抗可查 表求得；母线、线路的零序阻抗，除相线外，还 包括保护线（或中性线）的零序阻抗。
N——设备外露可导电部分直接与电源地相连接。
1、TT系统 要点：设备地与电源地无人为电气连接。 方式：单独接地、共同接地。
L1
N
L2
L3
N
PE
三相
单相
PE 单相
设备 U V W N PE 设备 L N
插座 N PE L
RN
R E1
R E2
2、IT系统 要点：电源不接地，设备外壳直接接地
单相短路电流在低压系统设计中具有十分重 要的作用，它不仅涉及到系统本身的问题，还涉 及到电击防护安全性、电气火灾预防等公共安全 性问题，必须给予高度重视。
单相短路是一种不对称短路，因此应采用对 称分量法进行计算。但工程上还根据对称分量法 发展出一些更简便的方法，如相中（或相保）阻 抗法等。
2、系统中性点、中性线、保护线、设备外露 可导电部分、装置外可导电部分等概念，是理解 低压系统的重要基础，应牢固掌握。
3、提请思考：电源的“相”，是如何划分的； 怎样确定电源的相数。
第2节 低压系统短路电流计算
8.2.1 低压系统短路电流计算特点 （1）低压系统一般只有一个电压等级，采用有名 值法计算更为直接方便。 （2）低压系统线缆阻抗中电阻所占比重较大，因 此应采用短路阻抗进行计算，不能忽略电阻。 （3）因短路阻抗数值较小，应计入包括母线在内 的各种元件的阻抗值，但导线连接点接触电阻、 开关触头接触电阻、短路点电弧阻抗等可忽略不 计。
8.1.3 低压系统按带电导体形式的分类
即“X相X线”制系统。
“X相”：指电源的相数。
“X线”：指正常工作时带电导体的根数，N 线、PEN线都算作一线，但PE线不算。
因此，TN-C、TN-S系统都是三相四线制系统 （或单相二线制系统）；TT系统可能是三相三线 制系统（无中性线）或三相四线制系统（有中性 线）。
（4）电阻计算要考虑温度的影响。计算系统 首端（电源端）三相短路电流，以保守的态度取 20℃时的电阻值进行计算；计算末端单相短路电 流，以保守的态度估算，一般以20℃时电阻值的 1.5倍进行短路电流计算。
（5）变压器一次侧系统阻抗可只以电抗计入， 或按电阻等于电抗的10%估算，这时电抗等于系 统阻抗的99.5%。
L3
三相
单相
设备 U V W PE 设备 L L PE
R E1
R E2
3、TN系统
1）TN-S系统。要点：设备与电源共地；N线 与PE线自中性点后再无电气连接。
L1
N
L2
L3
N
PE
三相
PE 单相
PE 单相
设备 U V W N
设备 L N
插座 N PE L
RN
2）TN-C系统。要点：PE线与N线合一，称为 PEN线。
第8章 低压配电系统及设备选 择
• 1000V以下的电网称为低压配电系统。
• 最常见的为标称电压220V/380V系统，还有 660V/380V系统（常用于矿山）。
• 低压配电系统在技术原理上与中、高压系统基本 相同，但工程背景有较大差别。
• 低压系统技术体系已基本与IEC标准接轨，部分 表述与立场与中、高压系统不同。
8.1.2 低压系统按接地形式的分类 有TT、TN、IT三种类型。 第一个字母表示电源与地的关系（电源通常
即变压器的二次绕组），规定：
T——电源一点（通常为中性点）直接接地； I——电源与地无电气联系，或一点高阻接地。
第二个字母表示设备外露可导电部分与地的 关系，规定：
T——设备外露可导电部分直接接地，且该地与 电源地间无人为的电气联系。
与电路上的“节点”。中性点是一个电气点。
2）中性线（N线）。要点：传输电能作用。 3）保护线（PE线）。要点：正常时不传输电 能；电击防护作用。不能混同于“地线”。
4）（装置、设备）外露可导电部分。要点： 导体外壳，但正常时不应带电。
5）（装置、设备）外可导电部分。要点：与 设备无关，但处同一场所；导体；正常不带电。
（6）计算380/220V系统的短路电流时，三相 短路时计算电压取平均电压，即400/230V，单相 短路时取标称电压，即380/220V。
8.2.2 三相与两相短路电流计算 三相短路电流
两相短路电流
式中 Ik——三相稳态短路电流有效值（kA）； Uav——电源平均线电压（V）； zk——短路回路阻抗（mΩ）； rk——短路回路电阻（mΩ）； xk——短路回路电抗（mΩ）。
与国内长期习惯的称谓不同，应特别注意。
例：某两相三线制系统，相电压120V，线 电压240V，两相电压相位差180°。一般家用设备 取用120V相电压，固定式大功率设备（如空调等） 取用240V线电压。
N
• 小结
1、低压系统的接地形式，与低压系统的带电 导体形式，是按两种不同分类标准进行的分类， 这两种分类标准是相互独立的，切勿混淆。