第三章 短路電流及其計算

第三章短路電流及其計算第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.無限大容量電力系統(tǒng)三相短路時的物理過程及物理量3.短路電流的效應及短路校驗條件

重點：2.三相短路及兩相和單相短路的計算第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3-1短路的原因、后果及形式短路:

是指系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接。產生短路故障的主要原因是：電力設備絕緣損壞。引起絕緣損壞的原因：

各種形式的過電壓（如雷擊過電壓或操作過電壓）引起的絕緣子、絕緣套管表面閃絡；絕緣材料惡化等原因引起絕緣介質擊穿；惡劣的自然條件及鳥獸跨接裸露導體造成短路；運行人員的誤操作等。第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路故障分為：單相接地短路發(fā)生的幾率高達65%左右。不對稱短路對稱短路三相短路兩相短路單相接地短路兩相接地短路第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路的形式(虛線表示短路電流路徑)第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路的危害：⑵短路還會引起電網中電壓降低，結果可能使部分用戶的供電受到破壞，用電設備不能正常工作。⑶不對稱短路所引起的不平衡電流，產生不平衡磁通，會在鄰近的平行通信線路內感應出電動勢，造成對通信系統(tǒng)的干擾，威脅人身和設備安全。⑴短路回路中的電流大大增加。其熱效應會引起導體或其絕緣的損壞；同時電動力效應也可能使導體變形或損壞。第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月采取的措施采用合理的防雷設施，加強運行維護管理等。通過采用繼電保護裝置，迅速作用于切除故障設備，保證無故障部分的安全運行。架空線路普遍采用自動重合閘裝置，發(fā)生短路時斷路器迅速跳閘，經一定時間（0.4~1s）斷路器自動合閘。線路上的電抗器，通常也是為限制短路電流而裝設的。破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性是短路可能造成的最嚴重后果。⑷由于短路引起系統(tǒng)中功率分布的變化，發(fā)電機輸出功率與輸入功率不平衡，可能會引起并列運行的發(fā)電機失去同步，使系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路計算目的：選擇有足夠電動力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性的電氣設備。合理的配置繼電保護及自動裝置，并正確整定其參數(shù)。選擇最佳的主接線方案。第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3-2無限大容量電力系統(tǒng)三相短路時的物理過程1、假設電源的容量為無限大，其電壓和頻率保持恒定，內阻抗為零。一無限大功率電源2、無限大功率電源是個相對概念。

系統(tǒng)容量相對于單個用戶的用電設備容量大得太多，以致于饋電給用戶的線路上無論負荷如何變動甚至發(fā)生短路時，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓始終保護基本不變。第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、無限大容量系統(tǒng)三相短路的物理過程a)三相電路圖b)等效單相電路圖無限大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月由于短路阻抗與負載阻抗相比，后者是前者的幾十倍甚至上百倍，由歐姆定律可短路電流將幾十倍甚至上百倍于負載電流，但輸電線路由于存在電抗，有可能電抗遠大于電阻，由楞茨定律可知電感元件中電流不能突變，因而必然出現(xiàn)一個過渡過程，即短路暫態(tài)過程。第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流變動曲線第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月三、短路有關的電流量1、短路電流周期分量

由于系統(tǒng)短路時，其短路電抗遠大于短路電阻，可略去短路電阻，視短路電路為純電感電路，若短路初瞬間（t=0時刻）的電壓U=0，電流滯后于電壓900，此時電流的周期分量達最大值。第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2、短路電流非周期分量分量

由楞茨定律可知，由于電感的存在，致使電路電流不能突變，而在突然短路時在電感上出現(xiàn)一個自感電動熱，產生一個非周期變化的短路電流，并指數(shù)形式衰減。①C為待定積分常數(shù)，由電路的初始條件決定。

第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3、短路全電流4、短路沖擊電流

Ish即最大的瞬時短路電流，出現(xiàn)在短咱后的半個周期。

沖擊電流主要用于檢驗電氣設備和載流導體的動穩(wěn)定度。第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓三相短路時，一般取

低壓三相短路時，一般取

5、短路穩(wěn)態(tài)電流（無限大容量系統(tǒng)）6、短路容量等于短路電流有效值與短路點處的正常工作電壓（一般用平均電壓Uav）的乘積。

第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3-3無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算一、采用歐姆法進行三相短路計算基本公式:計算方法：歐姆法、標幺制法時,可忽略去；時,可忽略去。計算高壓短路時電阻較小，一般可忽略。第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電力系統(tǒng)的阻抗計算

電抗電阻2、電力變壓器的阻抗計算3、電力線路的阻抗計算可查下表或其它數(shù)據表第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電力線路每相的單位長度電抗平均值線路電壓線路結構35kV及以上6～10kV220／380V架空線路電纜線路0.400.120.350.080.320.0664、阻抗換算（有變壓器時）電路內各元件的阻抗都必須按照短路點的短路計算電壓統(tǒng)一換算，換算的條件是元件功率損耗不變。第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月計算步驟：1、繪制短路計算電路圖，并確定短路計算點；2、計算元件電抗，并繪制等效電路圖；3、給元件編號,并標于等效電路圖；4、根據短路點，進行網絡化簡，求短路點總阻抗ZΣ或總電抗XΣ；5、計算短路點的短路電流及其它參數(shù)。第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、采用標么制法進行三相短路的計算1、標么值的定義及其基準⑴標么值定義：⑵標么值的優(yōu)點：①標么值計算不必考慮相線關系，三相還是單相，Y形還是形△；②標么值計算同時起到歸算的作用。

第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶采用標么值計算時，基準值的選取先選取SB、UB，然后再計算IB、ZB。①SB可選系統(tǒng)的總功率，也可取某變壓器的額定值，工程計算時，往往選SB=100MVA或SB=1000MVA；②UB=Uav，如10KV電壓側，就取UB＝10.5KV；③計算第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2、元件電抗標么值的計算⑴電力系統(tǒng)⑵電力變壓器⑶電力線路第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月計算步驟：⑴作出短路電路圖;⑵計算各元件電抗標么值;⑶根據短路點作出等值電路圖；⑷給元件編號，并標注于等值電路圖；⑺根據短路電流求取其它短路量，如