短路电流的力学效应

在正常运行时，电气设备和载流导体通过的负荷电流不大，因此，相邻载流导体间的相互作用力也不大。当发生短路时，特别是流过短路冲击电流的瞬间，相邻载流导体间会产生很大的电动力，可能会使电气设备和载流导体遭到破坏。所以必须要求电气设备有足够承受电动力的能力，即动稳定性，才能可靠地工作。

1.两平行导体间的电动力

两根平行敷设的载流导体，当其分别流过电流时，它们之间的作用力为

式中，F为两平行导体间的电动力（N）；为载流导体中的电流（A）；l为平行敷设的载流导体的长度（m）；s为两载流导体轴线间的距离（m）；K为与载流导体形状和相对位置有关的形状系数，对圆形和管形导体取K=1，对矩形导体，其值可根据和查图4-24求得。

由图4-24可见，矩形导体的K值在0～1.4范围内变化，当时，K≈1。

2.三相平行母线间的电动力

若三相矩形母线水平等距离排列，当三相短路电流通过三相母线时，因短路电流周期分量的瞬时值不会在同一时刻同方向，至少有一相电流方向与其余两相方向相反，可分为图4-25所示的两种情况：①边相电流与其余两相方向相反；②中间相电流与其余两相方向相反。图4-25中画出了三相母线中每条母线的受力情况。

图4-24　矩形母线的形状系数

图4-25　三相母线的受力情况

经分析知：当边相电流与其余两相方向相反时，中间相（B相）受力最大，此时，B相所受电动力为

显然，母线间产生电动力最严重的时刻是通过冲击电流的瞬间，因此，最大电动力发生在中间相（B相）通过最大冲击电流的时候，即

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上式中，分别为通过各相导体中的冲击短路电流。众所周知，最大的冲击短路电流只可能发生在一相，如，则的合成值将比略小，大约为的倍。于是，三相平行母线的最大电动力可按下式计算：

式中，Fmax为三相母线所受的最大电动力（N）；为最大冲击短路电流（A）。

3.短路时的动稳定校验

（1）一般电器的动稳定校验　一般电器满足动稳定的条件为

或

式中，imax为电器的极限通过电流峰值；Imax为电器的极限通过电流有效值。

（2）母线的动稳定校验　最大短路电流通过母线时产生的应力，应小于母线的允许应力，即

式中，为母线材料的允许应力（Pa，即N/m2），硬铜母线，硬铝母线；为母线通过时产生的最大计算应力（Pa），按下式计算：

图4-26　水平放置的母线

a）平放　b）坚放

式中，M为母线通过时受到的最大弯曲力矩（N·m），当母线跨距数为1～2时，，当母线跨距数大于2时，；W为母线的截面系数（m3），当矩形母线平放时（见图4-26a），b＞h，，当矩形母线竖放时（见图4-26b），b＜h，。