短路保护的基本原理

短路保护的基本原理

当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误等，将产生短路现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几倍到几十倍，使电气设备或配电线路因过流产生的电动力而遭到损坏，甚至因电弧而引起火灾。

短路保护要求具有瞬动特性，即要求在很短时间内切断电源。当电路发生短路时，短路电流引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力，使电路中的各种电气设备产生机械性损坏。因此，当电路出现短路电流时，必须迅速、可靠地断开电源。短路保护的常用方法是采用熔断器、低压断路器或采用专门的短路保护装置

电气控制的基本原理

在对主电路采用三相四线制或对变压器采用中性 i接地的三相三线制的供电电路中，必须采用三相短路保护。若主电路容量较小，其电路中9熔断器可同时作为控制电路的短路保护；若主电路容量较大，则控制电路一定要单独设置匣路保护熔断器。

短路故障是我们电气设备运行时经常出现的一种故障，也是我们生产生活中，经常出现的一种电气故障，为了尽量咸少短路故障的发生、通常我们在电设备运行中，配备短路保护设备，下面我们就来讲一讲短路保护的概念及工作原理：

一、什么是短路保护

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。

二、短路保护的工作原理
    　
短路保护电路是利用一个晶体管来采样输出电压，根据输出电压在短路前后的状态变化判断是否发生短路，从而实现短路保护短路保护电路及工作原理电路如图1所示短路保护电路及工作原理为了方便示意短路与否，可以加入一个发光二极管做指示灯，如图2所示，短路发生后，放光二极管D3亮，消除短路后，重新启动电源，电路可以恢复正常工作短路保护电路及工作原理

             
工作原理如下：短路发生后，输出电压经过RA和RB采样得到电压值无法维持三极管Q1导通，于是Q1关断，电容C1被充电，连接AP3003 EN管脚的VEN随着时间的推移电压不断升高，表达式如(E-3)所示，VEN一旦高于EN 管脚的阈值电压，整个系统停止工作，实现了短路保护的功能短路保护电路及工作原理
                               
短路保护设计需要注意两个方面，第一要避免短路保护电路影响系统启动，R1，C1的选择要保证短路保护开始动作的时间远大于系统启动时间；第二是要选 择合适的R3，以保证R3的加入不会影响RA和RB所设定的输出电压值短路保护电路及工作原理

三、短路保护的计算方法
    
1.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.
    
2.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.
    
3. 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.

四、短路保护的类型
    
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、设计微机保护和选用限制短路电流的元件.
 
五、短路保护和过载保护的区别

短路保护是在电路发生故障，比如不经过负载，导线的电阻几乎可以忽略不计，因此瞬间产生的极大的电流提供切断电源，防止设备损坏和造成事故。

过载保护是指当电路中同时处于启动状态的负载引起的总电流超过该段导线能承受的额定电流时切断电源，防止导线等受损坏。正常情况下一平的铜导线能承受5A的电流。