短路電流的計算ppt課件

1、4 4 短路電流的計算短路電流的計算4.1 概述概述 4.1.1 短路及其原因、后果短路及其原因、后果 短路：指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線短路：指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。等）之間發(fā)生的低阻性短接。 主要原因：電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，主要原因：電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞， 其次是人員誤操作、鳥獸危害等。其次是人員誤操作、鳥獸危害等。 短路后果：短路后果： 短路電流產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會使絕緣短路電流產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會使絕緣損壞；損壞； 短路電流產(chǎn)生的電動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞；短路電流產(chǎn)生的電

2、動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞； 短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行；短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行； 嚴(yán)重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；嚴(yán)重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 短路還會造成停電；短路還會造成停電； 不對稱短路的短路電流會對通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁不對稱短路的短路電流會對通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。干擾等。三相短路三相短路負(fù)荷a)電源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI4.1.2 短路的類型短路的類型b)電源0CBA負(fù)荷(2)k兩相短路兩相短路(2)k.AI(2)k.BI負(fù)荷0c)Ck(1)電源BA單相單相( (接地接地) )短路

3、短路(1)kI負(fù)荷0d)NCk(1)電源BA單相短路單相短路(1)kIe)C0電源ABk負(fù)荷(1,1)兩相接地短路兩相接地短路(1,1)kIf)CA0電源B負(fù)荷(1,1)k k兩相接地短路兩相接地短路(1,1)kI 為了選擇和校驗電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系為了選擇和校驗電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置，需要計算三相短路電流；統(tǒng)的繼電保護裝置，需要計算三相短路電流； 在校驗繼電保護裝置的靈敏度時還需計算不對稱短在校驗繼電保護裝置的靈敏度時還需計算不對稱短路的短路電流值；路的短路電流值； 校驗電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，就要校驗電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，就要用到

4、短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流及短路容量；用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流及短路容量； 對瞬時動作的低壓斷路器，則需用沖擊電流有效值對瞬時動作的低壓斷路器，則需用沖擊電流有效值來進行其動穩(wěn)定校驗。來進行其動穩(wěn)定校驗。4.1.3 計算短路電流的目的計算短路電流的目的4.1.4 三相短路時的電壓、電流曲線三相短路時的電壓、電流曲線 無限大容量電源無限大容量電源內(nèi)阻抗為零的電源。內(nèi)阻抗為零的電源。 當(dāng)電源內(nèi)阻抗為零時，不管輸出的電流如何變動，電源內(nèi)當(dāng)電源內(nèi)阻抗為零時，不管輸出的電流如何變動，電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓維持不變。部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓維持不變。 圖 無限大容量系

5、統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線 在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分量的幅值和有效值是不變的。流的周期分量的幅值和有效值是不變的。 cN1.05UU:cU:cU:X(3)3ckUIX)3()3(3kckIUS4.2.1 標(biāo)幺值法標(biāo)幺值法 按標(biāo)幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準(zhǔn)容量按標(biāo)幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓Uj 。()()該該量量的的實實際際值值 任任意意單單位位某某量量的的標(biāo)標(biāo)幺幺值值該該量量的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)值值 與與實實際際值值同同單單位位基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計中通常取基準(zhǔn)容量，工

6、程設(shè)計中通常取Sj =100 MVA?；鶞?zhǔn)電壓，通常取短路點處的短路計算電壓，即取基準(zhǔn)電壓，通常取短路點處的短路計算電壓，即取Uj =Uc 。選定了基準(zhǔn)容量選定了基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓Uj以后，以后，jjj3SIU基準(zhǔn)電抗基準(zhǔn)電抗 ：2jjjjj3UUXSI基準(zhǔn)電流：基準(zhǔn)電流：基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計中通常取基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計中通常取Sj =100 MVA?；鶞?zhǔn)電壓，通常取短路點處的短路計算電壓，即取基準(zhǔn)電壓，通常取短路點處的短路計算電壓，即取Uj =Uc 。1. . 電源電源22jjscjkjkSUSXUXXSSS4.2.2 供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)幺值供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)幺值通常取通常

7、取Uj =Uc 。2cSkUXS 2.2.變壓器變壓器1001003%2TNTTNNTTTNkUXSUXIuTNjkjjTNTNkjTTSSuUSSUuXXX100%100%22XT 可由變壓器的短路電壓百分值近似地計算?？捎勺儔浩鞯亩搪冯妷喊俜种到频赜嬎?。%ku3 . .電力線路電力線路2jj002jjjllUSXXx lx lXSU求出短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值以后，即可利用其等求出短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值以后，即可利用其等效電路圖進行電路化簡，計算其總電抗標(biāo)幺值效電路圖進行電路化簡，計算其總電抗標(biāo)幺值 。X無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值按下式無限大容量系

8、統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值按下式計算：計算：2(3)jj(3)kckjjj133SUIUIIS XXXU由此可求得三相短路電流周期分量有效值為由此可求得三相短路電流周期分量有效值為三相短路容量的計算公式為三相短路容量的計算公式為j(3)(3)kkjIIIIXjj(3)(3)kckc33ISSU IUXX(3)(3)kkj1IIIX2(3)jj(3)kckjjj133SUIUIIS XXXU例例 某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k -1點和低壓 380V母線上 k -2點的三相短路電流和短路容量。（ ）解解： (1). 確定

9、基準(zhǔn)值取jj1c1j2c2100MVA10.5kV0.4kVSUUUU，有jj1j1100MVA5.50kA3310.5kVSIU00.35/xkmjj2j2100MVA144kA330.4kVSIU(2). 計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1). 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值:因此由表5-17查得SN10-10型斷路器的oc500MVASj1oc100MVA0.2500MVASXS2). 架空線路的電抗標(biāo)幺值:j2022c1100MVA0.35(/km) 5km1.5910.5kVSXxlU3). 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值:由表3-1查得因此繪短路等效電路圖如圖所示,并標(biāo)出短路計算點 k -1和

10、k -2。k%4.5U3kd34N%4.5 100 10 kVA5.625100100800kVAUSXXS(3). 計算 k -1點的三相短路電流和短路容量1). 總電抗標(biāo)幺值(1)120.21.591.79kXXX2). 三相短路電流周期器分量有效值j1(3)k-1(k-1)5.5kA3.07kA1.79IIX3).其他三相短路電流(3)(3)(3)k-13.07kAIII(3)(3)sh(3)(3)sh2.552.553.07kA7.83kA1.511.51 3.07kA4.64kAiIII4). 三相短路容量(4). 計算k -2點的三相短路電流和短路容量1). 總電抗標(biāo)幺值j(3)k

11、-1(k-1)100MVA55.9MVA1.79SSX(k 2)12345.625/0.2 1.594.602XXXXX2). 三相短路電流周期分量有效值j2(3)k 2(k 2)144kA31.3kA4.60IIX4). 三相短路容量3). 其他三相短路電流(3)(3)(3)k 131.3kAIII(3)(3)sh1.841.84 31.3kA57.6kAiI(3)(3)sh1.091.0931.3kA34.1kAIIj(3)k 2(k 2)100MVA21.7MVA4.60SSX 電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，短路電流是相當(dāng)大的，短電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，短路電流是相當(dāng)大的，短路電流通過電器和導(dǎo)

12、體，一方面要產(chǎn)生很大的電動力，路電流通過電器和導(dǎo)體，一方面要產(chǎn)生很大的電動力，即力效應(yīng)；即力效應(yīng)；另一方面要產(chǎn)生很高的溫度，即熱效應(yīng)。另一方面要產(chǎn)生很高的溫度，即熱效應(yīng)。4.3.1 短路電流的力效應(yīng)和熱效應(yīng)短路電流的力效應(yīng)和熱效應(yīng) 供電系統(tǒng)短路時，短路電流特別是短路沖擊電流將使相供電系統(tǒng)短路時，短路電流特別是短路沖擊電流將使相鄰導(dǎo)體之間產(chǎn)生很大的電動力，可使電器和載流導(dǎo)體遭受嚴(yán)鄰導(dǎo)體之間產(chǎn)生很大的電動力，可使電器和載流導(dǎo)體遭受嚴(yán)重的機械性破壞。重的機械性破壞。 為此，要使電路元件能承受短路時最大電動力的作用，為此，要使電路元件能承受短路時最大電動力的作用，電路元件必須具有足夠的電動穩(wěn)定度。電路

13、元件必須具有足夠的電動穩(wěn)定度。4.3.2 短路電流的力效應(yīng)和動穩(wěn)定度的校驗短路電流的力效應(yīng)和動穩(wěn)定度的校驗maxmax:iI和(3)maxshii(3)sh:i(3)maxshII(3)sh:I短路動穩(wěn)定度的校驗條件短路動穩(wěn)定度的校驗條件 導(dǎo)體通過正常負(fù)荷電流時，由于導(dǎo)體具有電阻，因此要導(dǎo)體通過正常負(fù)荷電流時，由于導(dǎo)體具有電阻，因此要產(chǎn)生電能損耗。這種電能損耗轉(zhuǎn)換為熱能，一方面使導(dǎo)體溫產(chǎn)生電能損耗。這種電能損耗轉(zhuǎn)換為熱能，一方面使導(dǎo)體溫度升高，另一方面向周圍介質(zhì)散熱。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量與度升高，另一方面向周圍介質(zhì)散熱。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體向周圍介質(zhì)散失的熱量相等時，導(dǎo)體就維持在一定的溫導(dǎo)體

14、向周圍介質(zhì)散失的熱量相等時，導(dǎo)體就維持在一定的溫度值。度值。 由于短路后線路的保護裝置很快動作，切除短路故障，由于短路后線路的保護裝置很快動作，切除短路故障，所以短路電流通過導(dǎo)體的時間不會很長，一般不超過所以短路電流通過導(dǎo)體的時間不會很長，一般不超過2 23s3s。因此在短路過程中，可不考慮導(dǎo)體向周圍介質(zhì)的散熱，即近因此在短路過程中，可不考慮導(dǎo)體向周圍介質(zhì)的散熱，即近似地認(rèn)為導(dǎo)體在短路時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，全部用來使導(dǎo)體溫似地認(rèn)為導(dǎo)體在短路時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，全部用來使導(dǎo)體溫度升高。度升高。4.3.3 短路電流的熱效驗和熱穩(wěn)定度校驗短路電流的熱效驗和熱穩(wěn)定度校驗L ：圖 短路前后導(dǎo)體的溫度變化t1： 0 ： 導(dǎo)體在正常負(fù)荷時的溫度導(dǎo)體在正常負(fù)荷時的溫度發(fā)生短路的發(fā)生短路的時刻時刻t2 ： k ： 保護裝置動作，切除短路故障保護裝置動作，切除短路故障導(dǎo)體達到的最高溫度值導(dǎo)體達到的最高溫度值周圍介質(zhì)的溫度周圍介質(zhì)的溫度 假設(shè)在某一假想時間tima 內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)通過短路穩(wěn)態(tài)電流 I 所產(chǎn)生的熱量，恰好等于實際短路電流ik 或 Ik(t) 在實際短路時間 tk 內(nèi)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量Qk，即k22kk( )ima0ttQIRdtI Rt式中R 為導(dǎo)