早上收到CNABB（ABB中国）同事发来的求答帖子。她说：期望能以中学的知识水平来回答这个问题。因为许多客户的物理水平不高，甚至还有不同专业的人员，大家都期望能了解短路有什么意义？开关电器与短路过程有何种关系？

　　从题主的本意看，他只是想知道负载的电源侧被短路的线路解释而已，根本就没有想到短路过程，显然同事的提问已经远远超出了题主的本意。

　　题主的问题回答完了，我们来回答主题。不过，这里的内容基本上是摘自我写的书稿《你所不知道的电气知识——电气世界漫游》。

　　短路研究，如果只是拿个电池来摆弄，是毫无意义的。只有从配电电路的研究中才能看到短路的真正意义，以及短路电流对电器的影响。

　　既然是配电电路，那么它的电流就很大。在这里，用多少安来作为电流单位似乎不够，所以我们要用多少千安（kA)来作为单位。

　　其次，电源也要理解为电力变压器。事实上，我们日常所用的电绝大部分情况下都是来自电力变压器，而不是直接来自发电机。明白这一点很重要，它是我们理解配电系统短路现象的一条主线。

　　（1）在图1的左上角我们看到了电力变压器T，它是低压配电网的电源，是电能的提供者。

　　在电力变压器T的左侧，我们看到了一些符号说明，其中Sn=1000kVA表示此电力变压器的容量是1000千伏安，Un=0.4kV表示此电力变压器低压侧绕组的额定线A表示此电力变压器的额定电流是1443A。

　　电能来自于电力变压器的一个点，而用电的地方却有几十处到几百上千处。所以，配电系统属于从一个点向多点散发状排列的系统。

　　第一级配电系统位于主配电室，它由主进线回路的断路器、主母线和若干馈电回路断路器共同构成。

　　第二级配电系统位于类似车间、大楼楼层或者某分配电室内，它也是由主进线断路器、主母线和若干馈电断路器共同构成。

　　第三级配电系统一般位于某个用电工位，或者某具体楼层，或者我们的家里。与一级配电系统和二级配电系统类似，第三级配电系统亦由主进线断路器、主母线和馈电断路器共同构成。

　　在中学里学习电路时，由于电流很小，我们都认为导线是没有电阻的。但在配电系统中电流很大，导线电阻引起的发热不可避免。

　　在图2中，电阻r是电源内阻和线路电阻之和，电流I是运行电流。我们看到，负载R两端的电压U为：

　　我们看到，当我们将电阻为零的短路线把负载电阻R的两端短路后，电流直接从短路线流过，此时的K值为无穷大，于是负载所在的电路电压U=0。

　　图3中，我们把左侧的电源换成交流电源，与图2类似，我们也用一根短路线把负载R短路，由于此时的K值趋于无穷大，所以负载侧的电压U=0。

　　我们看图3的右图，图中某处发生了短路事故。问题是：此处发生短路后，是否会引起全系统低电压？甚至变成电压为零？若确实如此，则短路故障被扩大化了。

　　也就是说：配电网对于短路事故所采取的措施是与中学生所认识到的措施是不一样的。

　　如果期望即使在发生短路时，系统电压也和正常时差不多，做到短路前后U基本不变，则必须让线路电阻r远远小于负载侧短路线的电阻。

　　我们发现，若实际的线路电阻仅为短路点等效电阻的1/50，则短路前后系统电压基本不变。我们把具有这种性能的配电网叫做无限大容量配电网。

　　中压配电网（6kV到110kV）和高压配电网（110kV）以上的配电网是无限大容量配电网，低压配电网（0.4/0.23kV和0.38/0.22kV)配电网是有限容量配电网。

　　低压配电网在短路瞬间电压基本不变，之后则会下降。若线路对短路未作保护，则短路后在变压器的电源侧电压会降至额定电压的一半，而在线路侧和用户侧电压会降至额定电压的0.15倍。

　　如此规定无限大容量配电网的意义何在？很简单，配电网某个系统发生短路及对应的保护操作时，它不会影响到同一个电网中其它系统的运行。例如某个小区配电室发生了短路事故，但相邻的小区甚至未能觉察到。这样一来，就避免了事故扩大化。

　　（2）短路点的等效电阻比系统正常供电时的等效电阻要小很多，所以短路电流比正常运行电流要大很多

　　需要注意到的是：短路电流的最大值与电力变压器的容量和规格有关。变压器容量确定了，那么短路电流的最大值也是确定的。

　　在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》的表1-15可见变压器容量与短路电流的关系，亿博电竞见图4：

　　系统中的短路电流规模取决于配电系统的级别和系统参数。对于下级配电系统来说，电缆或者导电排规格和长度起到决定作用。

　　图5中，短路电流最大之处在短路点A，发生在此处的短路电流就是最大短路电流。

　　短路点B比A点要小一些，因为它们之间隔着母线槽。尽管母线槽导体的截面很粗，例如图示各相导体可用截面为60毫米X10毫米的铜排制成，但前面已经说过，导体是有电阻的，当发生短路事故时，导体电阻会起到限制短路电流的作用。

　　同理，短路点C的短路电流比A点和B点要低，一般按0.7到1倍A点短路电流值来计算。

　　在图5中，短路电流最小之处在短路点G，一般可按10kA短路电流规模来选配断路器等线路保护元件。

　　由于线路中各处的短路电流不尽相同，所以上下级断路器之间的线路保护配合关系就十分重要，需要仔细斟酌选取元件参数。同时，选配电缆时也必须进行短路电流热冲击的耐受能力校核。

　　不管是电力变压器也好，是发电机也好，它们都存在线圈绕组，也因此当发生短路时，由楞次定律，系统中必然会出现反向电动势。

　　在中学的物理课程中，变压器绕组的反向电动势在发生短路时会对短路电流起到何种作用，完全未提及。

　　常看我写的帖子的人对这张图肯定十分熟悉，因为它经常出现。由此可见此图的重要性。

　　（4）我们先看图6的左侧灰色部分，这就是电路处于正常运行时的电压和电流波形图。我们看到电压与电流波形的零点不重合，说明系统中存在感性负载。

　　我们先看电压U的曲线，它未发生任何变化。由此前讨论可知，图6所对应的是无限大容量配电网。

　　注意到图中有两个电流，一个是短路电流交流分量Ip，另一个是短路电流直流分量Ig。

　　Ip产生的原因就是短路点电阻相对负载电阻减小了，而电压又不变，因而产生的短路电流。

　　I生的原因就是变压器绕组的反向电动势。当电流因为短路电流周期分量发生剧变时，变压器的绕组电感反向电动势为e=-L\frac{dI_L}{dt}，我们看到它与电流对时间的改变量有关。因为反向电动势仅在电流发生剧变时产生，产生后对应的直流分量Ig连同反向电动势一起逐渐衰减。见图中红色的部分。

　　注意到短路电流的交流分量和直流分量相互叠加，于是短路电流的周期分量的第一个峰值被提高，由此出现了冲击短路电流峰值Ipk。

　　我们知道，短路电流会对导体产生巨大的电动力冲击，会对导体产生强烈的发热。前者使得线路机械结构受损，甚至造成系统解体；后者则使得导体系统的绝缘破坏，机械强度下降，严重时造成导体材料熔融变形。

　　设图1的一级配电系统所用的主母线米。铜排断面竖直安装，铜排的中心距是40毫米。见图7。

　　式中，F是母线间的电动力（N），I是电流，L是母线长度，d是母线中心距，Kc是截面系数。查阅相关图表，得知这里的截面系数Kc=1.15。

　　我们还知道，1000kVA变压器的冲击短路电流峰值为50.51kA，我们来计算：

　　\theta_k是母线的最高温度，\theta_0当然就是环境温度啦；Ik是最终短路电流，也就是Ip；tk是短路电流作用的时间，我们取值为1秒，C是铜排的比热容、\gamma是铜排密度、\alpha是铜的电阻温度系数，\rho是铜的电阻率，S是铜排断面截面积，并设环境温度为40度。我们把1000kVA变压器的短路电流周期分量Ip=24.5kA代入公式，得到：

　　我们看到此铜排流过短路电流1秒钟后，温度升高到61.4度，还在容许范围之内。可见短路电流对铜排的作用主要是短路电动力。

　　（6）如果线路未对短路线路执行保护，则当短路电流直流分量消失后，系统中只剩下短路电流的交流分量。我们说，此时配电网进入到深层短路状态。

　　我们从以上描述中能看到，短路电流稳态值的重要性，事实上在计算短路电流，绝大多数情况下我们都是用短路电流稳态值来计算的。但我们还看到，短路电动力是用冲击短路电流峰值来计算的。问题来了，这两者之间有何种关系

　　国家标准已经为我们建立好关系了。事实上，在许多标准都有。我在此处把GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》中的相关内容罗列如下：

　　设变压器的容量为Sn，亿博电竞且有：S_n=\sqrt{3}U_nI_n，这里的Un是变压器的额定线电压，In是额定电流。

　　为了求得变压器的短路电流，我们需要在变压器铭牌上查它的阻抗电压Uk。所谓阻抗电压是指，变压器低压侧流出短路电流稳态值时，变压器一次侧的电压与额定电压的百分比。因此阻抗电压是个比值。

　　变压器短路电流求得后，到上述表格中左栏中查询它的范围，在查到峰值系数n。得到n后，利用下式：I_{PK}=nI_K，由此求得冲击短路电流峰值Ipk。

　　例如某变压器的容量为1250kVA，阻抗电压是6%。我们来求它的参数，如下：

　　经过如此这般的分析，我们会发现有关配电网短路电流的知识背后有许多物理道理，也有许多工程知识，与中学的物理概念相比，涉及到的知识面已经极大地加深和拓广了。

　　第一：配电网属于无限大容量配电系统或者准无限大容量配电系统，并由此得知短路前后系统电压基本不变。

　　第三：短路电流由交流分量和直流分量构成，在短路后10毫秒出现短路电流最大值。

　　第四：如果线路未施加线路保护，则短路电路最终进入到深层短路状态。对于低压配电网来说，变压器低压侧最终电压为0.5倍额定电压，而线倍额定电压。

　　第五：短路电流在各级配电系统中的值不一样，越接近电源电力变压器短路电流值越大，越往下就越小。

　　与短路电流相关的知识还很多，例如三相短路、相间短路、相对零或对N短路、单相接地故障、电器开断电弧、短路电流的电动力计算亿博电竞官网、短路电流的热冲击计算、开关电器的动热稳定性、电机向短路点回馈能量、开关电器的开断能力等等。

　　这些知识已经远远超过了中学知识范畴，故忽略。若知友们感兴趣，可以写问题贴提问，或者在评论区中提出疑问，我来回答。

　　原题：“一根导线连接用电器的两端”是指（）A，连在不同的电器上，一个连一端B，连在同一个电器的两端

　　正确答案是：B解释：电器都是并联的。电器不可能串联，因为串联导致电压不足。

　　选项A里的“连在不同用电器，一个连一端”的结果是导线两端都连在火线上，或者导线两端都连在地线上。这样不会造成短路。

　　但是，如果在选项A里，导线两端恰好一个连在某个电器的火线端，另一个敲好连在另一个电器的地线上，那么也会造成短路。所以A情况要看运气。

　　有直流短路和交流短路，有电源短路和信号短路，有瞬时短路和永久短路，有电路短路和电磁场短路，有物理短路和虚拟短路，请问你问的那种短路。

　　所以短路总的定义，就是电路或电磁场中两个或多个具有不同电学物理量的节点直接连在一起了。

　　L1灯泡有电阻，所以，当用一根导线并在其两头时（导线的电阻很小，简直能够疏忽的），电流碰到L1的电阻，就会被阻挠的，（你能够理解为：当一条小河中的水，总是会从没有阻拦它的当地流走，而不会从阻挠它的塘坝上流走，而电路中的电阻就是适当阻挠它的塘坝）。所以电流就从导线变亮是因为电路中的总电阻变小了，所以电流的值就变大了（就是电压除以电阻的值），所以L2就变亮了。所以今后只要是电流本应该从用电器经过，可是结果并没有经过用电器（即灯泡、开关等等），而是从并联的支路流走，就被认为是短路。电流总是从电源的正极动身，经过导线，经过用电器，回到电源的负极的。