输电线路发生短路故障时,短路电流可达额定值的几十倍或上百倍。短路电流使线路的保护装置迅速动作,在几秒或更短的时间内使线路切断。
强大的短路电流在电缆导体通过时将产生很大的热量,使导体的温度很快升高。但电缆的温度不应超过短时允许最高工作温度。有锡焊连接头的电缆,一般短时允许最高工作温度不得超过120℃。允许短路电流就是根据允许短路温升来计算的。
在计算时,由于短路时间很短,故可认为线芯损耗产生的热流全部消耗于线芯导体温度的升高,向绝缘层散发的热量忽略不计,则有
式中, β 为线芯吸收的总热量的百分比(当 t s ≈2s时, β ≈0.82~0.93;当 t s ≈6s时, β ≈0.74~0.84); I H 为短路开始的最大有效值; I K 为短路的稳态值; T s 为短路时间(储备保护时间); Q T C为单位长度线芯的热容(铜导体时,取3.5×10 6 J/(m 3 ·℃);铝导体时,取2.48×10 6 J/(m 3 ·℃)); R 为单位长电缆线芯电阻; θ 0 为短路前温度; θ s 为允许短路最高温度。
为了便于计算,令 I H = I K ,即可求出短路电流。