短路电流
短路电流short-circuitcurrent电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
中文名：短路电流
外文名：short-circuitcurrent
短路分类：三相短路，两相短路
领域：物理学
1、电流分类
三相系统中发生的短路有4种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。
发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。
供电网络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果，就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
2、计算目的
计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于如下用途必须进行短路电流的计算：
⑴选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。
⑵选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。
⑶确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。
⑷保护电力系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。
3、计算条件
⒈假设系统有无限大的容量.用户处短路后，系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.
具体规定：对于3~35KV级电网中短路电流的计算，可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.
⒉在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻.
⒊短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器，一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.
4、简化计算法
即使设定了一些假设条件，要正确计算短路电流还是十分困难，对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法，只要记牢7句口诀，就可掌握短路电流计算方法.
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
主要参数
Sd三相短路容量(MVA）简称短路容量校核开关分断容量
Id三相短路电流周期分量有效值(KA）简称短路电流校核开关分断电流
和热稳定
IC三相短路第一周期全电流有效值（KA)简称冲击电流有效值校核动稳定
ic三相短路第一周期全电流峰值（KA)简称冲击电流峰值校核动稳定
x电抗（Ω）
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x是关键.
标幺值
计算时选定一个基准容量（Sjz）和基准电压（Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值（相对于基准量的比值），称为标幺值（这是短路电流计算最特别的地方，目的是要简化计算）.
⑴基准
基准容量Sjz=100MVA
基准电压UJZ规定为8级.230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23KV
有了以上两项，各级电压的基准电流即可计算出，例：UJZ(KV)3710.56.30.4
因为S=1.73*U*I所以IJZ(KA)1.565.59.16144
⑵标么值计算
容量标幺值S*=S/SJZ.例如：当10KV母线上短路容量为200MVA时，其标么值容量
S*=200/100=2.
电压标幺值U*=U/UJZ;电流标幺值I*=I/IJZ
(3)无限大容量系统三相短路电流计算公式
短路电流标幺值：I*d=1/x*（总电抗标么值的倒数）.
短路电流有效值：Id=IJZ*I*d=IJZ/x*(KA)
冲击电流有效值：IC=Id*√1+2(KC-1）2(KA）其中KC冲击系数，取1.8
所以IC=1.52Id
冲击电流峰值：ic=1.41*Id*KC=2.55Id(KA)
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时，冲击系数KC，取1.3
这时：冲击电流有效值IC=1.09*Id(KA)
冲击电流峰值：ic=1.84Id(KA)
掌握了以上知识，就能进行短路电流计算了.公式不多，又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如：区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗，等等.
一种方法是查有关设计手册，从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标幺值.求得总电抗后，再用以上公式计算短路电流；设计手册中还有一些图表，可以直接查出短路电流.
下面介绍一种“口诀式”的计算方法，只要记牢7句口诀，就可掌握短路电流计算方法.
5、口诀算法
系统电抗
系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量
例：基准容量100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/100=1
当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/200=0.5
当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/∞=0
系统容量单位：MVA
系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量
作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC10KV2000A额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA，系统的电抗为XS*=100/692=0.144。
变压器
110KV：10.5除变压器容量
35KV：7除变压器容量
6~10KV：4.5除变压器容量。
例：一台35KV3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
变压器容量单位：MVA
这里的系数10.5，7，4.5实际上就是变压器短路电抗的%数。不同电压等级有不同的值。
电抗器
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
例：有一电抗器U=6KVI=0.3KA额定电抗X=4%。
额定容量S=1.73*6*0.3=3.12MVA.电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15
电抗器容量单位：MVA
架空线
架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取3‰例：10KV6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2
电缆
按架空线再乘0.2。
例：10KV0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。
这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。
短路容量
电抗加定，去除100。
例：已知短路点前各元件电抗标幺值之和为X*∑=2，则短路点的短路容量
Sd=100/2=50MVA。
短路容量单位：MVA
短路电流
0.4KV，150除电抗
6KV：9.2除电抗
10KV：5.5除电抗
35KV：1.6除电抗
110KV，0.5除电抗
例：已知一短路点前各元件电抗标幺值之和为X*∑=2，短路点电压等级为6KV,
则短路点的短路电流Id=9.2/2=4.6KA。
短路电流单位：KA
短路冲流
1000KVA及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=Id，冲击电流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=1.5Id，冲击电流峰值ic=2.5Id
例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流Id=4.6KA，
则该点冲击电流有效值Ic=1.5Id,=1.5*4.6=7.36KA，冲击电流峰值ic=2.5Id=2.5*4.6=11.5KA。
可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}.但一定要包括系统电抗
ANSI/IEEE标准短路电流计算相关标准：
以ANSI/IEEE和UL标准为依据进行短路电流计算大致有如下标准：
IEEEC37.04
IEEEC37.04f
IEEEC37.04g
IEEEC37.04h
IEEEC37.04i
IEEEC37.04
对称电流的交流高压回路断路器恒定结构标准和附录
IEEEC37.010
IEEEC37.010b
IEEEC37.010e
IEEEC37.010
交流高压回路断路器在对称电流基础上的应用指南和附录
IEEEC37.013
交流高压发电机回路断路器在对称电流基础上的额定值标准
IEEEC37.20.1
金属闭合低压电力断路器开关盒标准
IEEEStd399
电力系统分析—棕皮书
IEEEStd141
工网电力配电系统的红皮书
IEEEStd242
IEEE推荐的商业电力系统工业配置和保护实例的黄皮书
UL489_9
浇铸型回路断路器、浇铸型开关和回路断路器外壳的安全标准
6、危害
电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。短路电流的限制措施为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。
7、防范措施
一是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。
二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。
三是在变电站安装避雷针，在变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。
四是保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。
五是带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。
六是加强治理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。
七是及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。
八是在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。
九是电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。
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