第3章 工廠供電_短路電流及其計算.ppt

1、第三章短路電流及其計算。本章的主要內(nèi)容是：三相短路、兩相短路和單相短路的物理過程和物理量的計算，短路檢查的條件，第一節(jié)，短路的原因、后果和形式，以及第一節(jié)，短路的原因，短路的概念：相之間直接連接的故障或不通過負載的相。短路的原因有：絕緣損壞、過電壓、外力損壞、違反操作規(guī)程、動物等。第二，短路的后果產(chǎn)生巨大的電力、高溫和對部件的損壞；電壓突然停止，影響電氣設(shè)備的正常運行；停電和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性被破壞；出現(xiàn)不平衡電流、不平衡反轉(zhuǎn)磁場和電磁干擾?？梢?，短路后果極其嚴(yán)重，供配電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中應(yīng)采取有效措施，消除影響因素，確保安全可靠運行；同時，為了減少后果，防止故障擴大，有必要計算短路電流，用

2、于正確選擇和檢查電氣設(shè)備，計算和設(shè)置保護短路的繼電保護裝置，選擇限制短路電流的電氣設(shè)備(電抗器)。三相短路是最嚴(yán)重的短路故障，三相短路的分析和計算是其他短路分析的基礎(chǔ)。本章重點介紹三相短路故障的分析方法。三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路(見圖3-1a)三相短路，短路點用k (3)或d (3) B表示。兩相短路，短路點用k (2)或d (2) C表示。中性點接地單相短路D)一相與中性點短路。繪制短路接線圖時注意繪制方法。不同的短路有不同的繪制方法。第一節(jié)是短路的原因、后果和形式，第三節(jié)是短路的形式，第二節(jié)是無限大容量電力系統(tǒng)中三相短路的物理過程，以及無限大容量電力系統(tǒng)(無限系統(tǒng))中三相

3、短路的物理過程。三個特征：端電壓保持恒定；沒有內(nèi)部阻抗；無限容量相當(dāng)于一個理想的電壓源。在供電系統(tǒng)中：1 .與電力系統(tǒng)相比，供電系統(tǒng)的容量要小得多，供電系統(tǒng)的供電側(cè)可以認為是無限的；電力系統(tǒng)阻抗小于短路總阻抗的5%-10%。當(dāng)系統(tǒng)總?cè)萘勘扔脩艄╇娤到y(tǒng)容量大50倍時，或者當(dāng)短路點遠離電源時，發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)的母線電壓下降很小。供電系統(tǒng)可視為無限容量供電系統(tǒng)，不考慮供電對短路的影響，簡化了分析。然而，電源(發(fā)電機的瞬態(tài)過程)將在電力系統(tǒng)中考慮。注：無限容量系統(tǒng)不是真正意義上的無限，而是相對的。2.短路特性：發(fā)生短路時，系統(tǒng)電源的頻率和電壓不變；電源的內(nèi)阻為0。無限大容量電力系統(tǒng)中三相短路的物理

4、過程，無限大容量電力系統(tǒng)及其三相短路的物理過程由于三相短路故障與兩相和單相故障相比最大，影響最嚴(yán)重，短路電流計算主要考慮三相短路情況。三相短路是對稱的，可以用單相等效電路來分析。三相短路和單相等效電路的系統(tǒng)圖和電路圖如圖所示。其中：是短路電路的電阻和電抗，是負載的電阻和電抗。RWL和XWL是回路的電阻和電抗。R1和XL是負載的電阻和電抗。第二節(jié)，無限大范圍內(nèi)三相短路的物理過程左邊：與電源相連的短路分析全響應(yīng)；短路后，回路的阻抗變小，電流增加。然而，由于電感的存在，電流不能突然改變，導(dǎo)致非周期分量電流。非周期分量電流不斷衰減，最終達到穩(wěn)定的電路電流。(電路切換規(guī)則。)，短路電流的變化滿足以下微分

5、方程：(列KVL方程)，為非齊次一階微分方程，解為：其中：為短路電流周期分量的幅值；是短路的阻抗角；是短路非周期分量的初始值；第二節(jié)，無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程，以及無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程，根據(jù)初始條件確定積分常數(shù)。根據(jù)開關(guān)規(guī)律，電感中的電流不會突然變化，因此當(dāng)短路時刻t=0時，短路前的工作電流等于短路后的電流，即：由吸合式得到的全短路電流為：所以：第二段無限大容量電力系統(tǒng)中三相短路的物理過程，二次瞬態(tài)短路電流：短路后第一個周期內(nèi)短路電流周期分量的有效值I；在無限系統(tǒng)中，與兩相和三相短路相關(guān)的物理量為1。短路周期分量的有效值，其中：是線路首端和末端的平均額定線路電壓；是

6、短路的總阻抗；第二節(jié)，無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程，短路全電流的有效值包含非周期分量，短路全電流不再是正弦波，所以有：第二節(jié)，無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程，如果短路電流的非周期分量在取值周期內(nèi)假定為常數(shù)，則其值等于周期中心的瞬時值InP(t)；如果周期分量的有效值為Ipt，則此時全電流的有效值可以根據(jù)奇次函數(shù)積分的特性得到：對于純電阻電路，ksh=1；純電感電路ksh=2；短路浪涌電流有效值ISH是短路后第一個周期內(nèi)短路全電流的有效值，即4個短路浪涌電流和浪涌電流有效值。從圖表分析可以看出，短路全電流的最大瞬時值出現(xiàn)在短路后的后半周，即t=0.01s時，可以從短路全電流的表達式

7、：引入短路電流影響系數(shù)：第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程。在高壓系統(tǒng)中，一般在Ish=1.52IP時，將ksh=1.8帶入低壓系統(tǒng)，ish=2.55 IP在Ish=1.09IP時，將ksh=1.3帶入低壓系統(tǒng)，ish=1.84 IP。第二節(jié)，無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程，5穩(wěn)態(tài)短路電流有效值穩(wěn)態(tài)短路電流：短路電流衰減后的短路非周期分量，表示為：I；在無限供電系統(tǒng)中，短路穩(wěn)態(tài)電流是短路電流的周期分量，穩(wěn)態(tài)短路電流的有效值即短路電流具有三相短路容量：三相短路容量用于選擇和驗證斷路器的分斷容量(分斷容量)。綜上所述，當(dāng)無限容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，所有與短路有關(guān)的物理量都可以通過計算

8、短路電流周期分量的有效值來計算。第二節(jié)，無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程，以及無限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計算。首先，短路電流的計算應(yīng)總結(jié)為先畫出計算電路圖，然后根據(jù)選定的短路計算點畫出等效電路圖，再簡化等效電路。有常用的方法1.電力系統(tǒng)阻抗計算2。電力變壓器的阻抗計算。無限容量電力系統(tǒng)短路電流的計算。電力線4的阻抗計算。阻抗轉(zhuǎn)換3。無限容量電力系統(tǒng)短路電流的計算。用標(biāo)準(zhǔn)方法1計算三相短路電流。參考值參考容量(可選)參考電壓(通常是短路計算電壓)參考電流參考電抗。第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計算；2.元件額定值：電力系統(tǒng)電抗額定值：電力變壓器電抗額定值：電力線電抗額定值：第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計算；3.短路電流額定值和短路電流計算；4.三相短路容量；第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)短路電流的計算。第四節(jié)兩相和單相短路電流的計算；單相和兩相短路電流的計算；單相短路電流的工程計算；第五節(jié)短路電流效應(yīng)和穩(wěn)定性的驗證；1.從上述短路計算可知，當(dāng)電源系統(tǒng)短路時，短路電流相當(dāng)大。這樣大的短路電流通過電器和導(dǎo)體，一方面會產(chǎn)生很大的電動勢，即電動力效應(yīng)；另一方面，它需要產(chǎn)生高溫，即熱效應(yīng)。這兩種短路效應(yīng)對電器和導(dǎo)體的安全運行構(gòu)成了極大的威脅，必須引起足夠的重視。第五