短路電流計算

1、短路電流計算 寧夏電力公司教育培訓中心馬全福概述 一、短路的原因、類型及后果 1、短路：是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 2、短路的原因 元件損壞：如絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路. 氣象條件惡化：如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作；大風造成架空線斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等. 違規(guī)操作：如運行人員帶負荷拉刀閘；線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加電壓. 其他原因： 如挖溝損傷電纜,鳥獸跨接在裸露的載流部分等.概述 3、三相系統(tǒng)中短路的類型： 基本形式:k（3） 三相短路； k（2） 兩相短路； k（1） 單相接地短路；

2、 k（1.1） 兩相接地短路； 對稱短路：短路后，各相電流、電壓仍對稱,如三相短路； 不對稱短路：短路后，各相電流、電壓不對稱; 如兩相短路、單相短路和兩相接地短路. 注:單相短路占絕大多數(shù)；三相短路的機會較少,但后果較嚴重。概述 4、短路的危害后果 隨著短路類型、發(fā)生地點和持續(xù)時間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運行。 （1）電動力效應：短路點附近支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，在導體間產(chǎn)生很大的機械應力，可能使導體和它們的支架遭到破壞。 （2）發(fā)熱：短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時間較長時，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。 （3）故障點往往有電弧產(chǎn)生，可能

3、燒壞故障元件，也可能殃及周圍設(shè)備. （4）電壓大幅下降，對用戶影響很大. （5）如果短路發(fā)生地點離電源不遠而又持續(xù)時間較長，則可能使并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成大片停電。這是短路故障的最嚴重后果。 （6）不對稱短路會對附近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生影響。概述 二、計算短路電流的目的及有關(guān)化簡 1、短路計算的目的 （1）選擇電氣設(shè)備的依據(jù)； （2）繼電保護的設(shè)計和整定；（3）電氣主接線方案的確定； （4）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響； 2、短路計算的簡化假設(shè) （1）不考慮發(fā)電機間的搖擺現(xiàn)象，認為所有發(fā)電機電勢的相位都相同； （2）不考慮磁路飽和，認為短路回路各元件的電

4、抗為常數(shù)； （3）不考慮發(fā)電機轉(zhuǎn)子的不對稱性，用來代表。認為 ,即認為短路前發(fā)電機是空載的； （4）不考慮線路對地電容、變壓器的勵磁支路和高壓電網(wǎng)中的電阻，認為等值電路中只有各元件的電抗。標么值計算方法與短路電流計算步驟 1、標么制 ：將電壓、電流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用標么值表示。 2、標么值： 例如:某發(fā)電機的端電壓用有名值表示為UG=10.5kV,如果用標么值表示,就必須先選定基準值.若選基準值UB=10.5kV,則 若取基準值UB=10kV,則UG*=1.05; 若取基準值UB=1kV,則UG*=10.5。 可見：標么值是一個沒有量綱的數(shù)值,對于同一個有名值,基準值選

5、得不同,其標么值也就不同. 因此：說明一個量的標么值時，必須同時說明它的基準值；否則，標么值的意義不明確！與有名值同單位）基準值）實際有名值（任意單位標么值(15 .105 .10UUUBGG標么值計算方法與短路電流計算步驟 3、采用標么制的優(yōu)點： （1）易于比較電力系統(tǒng)中各元件的特性和參數(shù)； （2）易于判斷電氣設(shè)備的特征和參數(shù)的優(yōu)劣； （3）可以使計算量大大簡化。標么值計算方法與短路電流計算步驟 二、 基準值的選取 1.各量的基準值之間應服從： 功率方程： 歐姆定律： 通常選定 則： ， 三相對稱系統(tǒng)中，不管是Y接線還是接線，任何一點的線電壓（或線電流）的標么值與該點的相電壓（或相電流）的標

6、么值相等，且三相總功率的標么值與每相的功率標么值相等。故：采用標么制時，對稱三相電路完全可以用單相電路計算。 說明：通常取 （ ）UIS33UIZBBUS ,BBBUSI3BB2BBXSUZ100,BBavSMVA UU1.05avNUU標么值計算方法與短路電流計算步驟 三、不同基準值的標么值之間的換算 原則：換算前后的物理量的有名值保持不變。步驟：（1）將以原有基準值計算出的標么值還原成有名值（2）計算新基準值下的標么值 發(fā)電機、變壓器 已知：SN、UN及X*N 求： SB、UB及X*B 則： 有名值： 標么值： 電抗器 有名值： 標么值：NNNNNSUXXXX222BBNNNBBUSSUX

7、XXXNNNNNIUXXXX323BBNNNBBUSIUXXXX標么值計算方法與短路電流計算步驟四、有變壓器聯(lián)系的不同電壓等級電網(wǎng)中各元件參數(shù)標么值的計算1.先取某一電壓級為基本電壓級，并取基本電壓級的基準電壓，將其他電壓級下的電抗有名值歸算到基本電壓級下： 其中：則： 歸算到基本電壓級的某個線段的電抗標么值應為： X)KK()n(X221 （待歸算側(cè)）基準側(cè)）UUK(2BB221B2B221BB*USX)KK(SU)KK(XX)n(X)n(X 標么值計算方法與短路電流計算步驟2.有變壓器聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)標么值計算的簡化 條件：UB=Uav，用Uav計算變比，并用Uav代替元件的UN則： 發(fā)電機電抗

8、 的標么值 變壓器 的標么值 線路中電抗的標么值 電抗器 的標么值 其中對線路、電抗器的計算中，為元件所在電壓等級的平均額定電壓dXNBNdBdSSXX %kU%100KBTT BBNUSXXXS2BBWLBWLUSXX%rX2BBNNrBrUSI3U100%XX標么值計算方法與短路電流計算步驟 五、短路電流計算步驟 1確定計算條件，畫計算電路圖 （1）計算條件：系統(tǒng)運行方式，短路地點、短路類型和短路后采取的措施。 （2）運行方式：系統(tǒng)中投入的發(fā)電、輸電、變電、用電設(shè)備的多少以及它們之間的連接情況。 （3）根據(jù)計算目的確定系統(tǒng)運行方式，畫相應的計算電路圖。 （4）選電氣設(shè)備：選擇正常運行方式畫

9、計算圖； （5）短路點取使被選擇設(shè)備通過的短路電流最大的點。 （6）繼電保護整定：比較不同運行方式，取最嚴重的。標么值計算方法與短路電流計算步驟 2畫等值電路，計算參數(shù)； 分別畫各段路點對應的等值電路。（標號與計算圖中的應一致。）標么值計算方法與短路電流計算步驟 3網(wǎng)絡(luò)化簡，分別求出短路點至各等值電源點之間的總電抗。 . 星角變換公式 角星變換公式23131231121XXXXXXnnnnnnXXXXXX321211223131232122XXXXXXnnnnnnXXXXXX132322323131231323XXXXXXnnnnnnXXXXXX2131331 標么值計算方法與短路電流計算步驟

10、 .等值電源歸算1）同類型且至短路點的電氣距離大致相等的電源可歸并；2）至短路點距離較遠的同類型或不同類型的電源可歸并；3）直接連于短路點上的同類型發(fā)電機可歸并；供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 一、“無限大”電力系統(tǒng) 1.定義：系統(tǒng)的容量S=，系統(tǒng)的內(nèi)阻抗Z=0（R=0、X=0）. 2.“無限大”電力系統(tǒng)的特點：外電路電流變動時，其端口電壓不變。 3若系統(tǒng)阻抗不超過短路回路總阻抗的15%，則系統(tǒng)看作“無限大系統(tǒng)”。 實用計算中，將配電網(wǎng)中的系統(tǒng)母線看作無限大容量系統(tǒng)。 等值電源內(nèi)阻抗123/GGGGZZZZ供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 二、供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 1.三相短路電流 1） 則： =

11、 其中： 短路時電源電壓相位角(合閘相位角) 穩(wěn)態(tài)分量，周期分量 暫態(tài)分量，非周期分量 2） 的有效值)sin(oumkkwtUdtdiLiRtLRoumoumkeZUwtZUi)sin()sin(npkpiiouRxartgkpinpikpi2mKPKUIIZ供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 2.沖擊短路電流 -短路電流最大瞬時值 當 時，短路瞬間 最大，則 也最大 又當 時，即 當 時， 最大。即： = 沖擊系數(shù) 一般:高壓網(wǎng)中， 0.05S時，則 1.8 大容量系統(tǒng)或發(fā)電機附近短路時， 發(fā)電廠高壓母線； =1.85 低壓網(wǎng)中， 則： 1-1.3 shi2ounpiki0,RxartgRX,2t

12、LRmmkeZUwtZUi)2sin(sTt01. 02ki)1 (201. 001. 0LRLRmsheZUeZUZUishKPKI2aTsheK01. 0121shKaTshK9 . 1, 1 . 0shaKTshK,008. 0sTashK供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 3、短路電流全電流的有效值 近似認為： 則： 沖擊電流全電流有效值：22npkpktIII2)(21aTtKPkteII2) 1(21shKPshKII供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 三、“無限大”電源供電的簡單電力網(wǎng)三相短路電流計算步驟 1.取基準值 ； 2.畫出標么值表示的等值電路； 3.計算出從短路點到各電源點之間的等值阻

13、抗 ； 4.計算 。（ ） 5.計算 ，（其中 ） 說明： （1）短路電流應還原成有名值； （2）公式 中的為短路點所在電壓等級平均額定電壓 。,BBavS UUXkpI1,3BkpKPKPavUSIIIXXUshishkpshKIi2BBkpKPUSII3avU供配電系統(tǒng)三相短路電流計算 四、“短路容量”的概念及用途 1.某一點的短路容量該點短路時的短路電流該點短路前的電壓 有名值： 標么值： 則：Sk的大小實際反映了該點短路電流的Ik大小，也就反映了該點到恒定電壓點之間總電抗的大小。 2、可近似取某點的Sk 裝于該點的斷路器的額定開斷容量SNOC3KavkSU I313avkKKavBU

14、ISIXU I三相短路的實用計算 一、運算曲線法 1.運算曲線：事先制作好的一種計算三相短路電流周期分量有效值的曲線。2.運算曲線法：利用運算曲線求短路發(fā)生后任意時刻t所對應的短路電流周期分量有效值的方法。3.算法的適用條件：計及自動勵磁調(diào)節(jié)作用的發(fā)電機組供電的三相短路電流周期分量有效值的計算。4. 其中： （計算電抗標么值） 為從短路點至發(fā)電機端點的外電路電抗標么值。)X, t (fIca) t (KP1 xxXdca1x三相短路的實用計算 二、計算步驟 1. 忽略負荷，畫等值電路，發(fā)電機以次暫態(tài)電抗 代表； 2取SB，UB=Uav ，計算各元件參數(shù)； 3網(wǎng)絡(luò)化簡。依據(jù)電源的類型以及距離短路點的電氣距離遠近將電源劃分成幾組，每一組等值成一個等值電源，容量為 ，無限大容量電源單獨為一組。求出各等值電源至短路點的 ； 4將歸算成對應于各等值電源容量下的 無限大容量電源的 不必歸算。 dx ,21NNSS)(BcaXBNBcaNcaSSXX)()()(BcaX三相短路的實用計算 5查曲線，求出 。若 3.45，則 ； 無限大容量電源的 6計算有名值 ， ， 為短路點所在電壓等級的平均額定電壓。 無限大容量電源： 7短路點的短路電流： 注：各組的短路電流歸算成有名值以后才能加減。I)(NcaX)(1NcaXI