第4章 短路電流計(jì)算.ppt

1、第四章 短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn),短路電流,短路電流的基本概念 短路電流暫態(tài)過程 理想供電系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算 短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng),第一節(jié) 概述,短路的定義,短路的定義 所謂短路是指電力系統(tǒng)中帶電部分與大地(包括設(shè)備的外殼、變壓器的鐵芯、低壓線路的中線等)之間，以及不同相之間的短接。(相與相或相與地短接) 這種短接可能是通過小阻抗的回路，或者是電弧的形式形成。 在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，短路故障主要是各種相間短路，而單相接地不會(huì)造成短路，屬于一種運(yùn)行障礙。,短路原因,引起絕緣損壞的原因： 過電壓 絕緣的自然老化和污穢 運(yùn)行人員維護(hù)不周 直接的機(jī)械損傷 電力系統(tǒng)其他一些故障也

2、可能導(dǎo)致短路： 輸電線路斷線和倒桿事故 運(yùn)行人員違章操作 鳥和小動(dòng)物等跨接裸導(dǎo)體等。,短路種類,短路的危害 短路電流的熱效應(yīng)使設(shè)備急劇發(fā)熱，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞 ； 短路電流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使設(shè)備永久變形或嚴(yán)重?fù)p壞 ； 短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響用戶的正常工作 ； 短路可能使電力系統(tǒng)的運(yùn)行失去穩(wěn)定 ； 不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，會(huì)對附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作 。,短路電流基本概念短路危害,短路的預(yù)防和限制措施,認(rèn)真執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，不斷學(xué)習(xí)以提高電業(yè)人員的素質(zhì)。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和安全規(guī)程，避免誤操作；在短路發(fā)生時(shí)，采取有效的措施將短路的影響限制在最小的范圍

3、內(nèi)。 作好設(shè)備的維護(hù)、巡視、檢查，作好事故的預(yù)想和預(yù)防。 采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷路器，迅速隔離故障。使系統(tǒng)電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。 增大短路回路的阻抗，如在電路中裝設(shè)限流電抗器等。,短路電流研究目的,選擇：導(dǎo)體和設(shè)備 校驗(yàn)：短路時(shí)能承受瞬時(shí)沖擊及熱效應(yīng) 整定和保護(hù)：出現(xiàn)短路時(shí)能迅速和準(zhǔn)確地切除故障 確定限流措施：是否串聯(lián)電抗器 確定合理的主接線方式：分列運(yùn)行和并列運(yùn)行,第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路過程的分析,無限大容量電源,特點(diǎn) 內(nèi)阻為零 輸出電壓不隨負(fù)載變化,工程中，當(dāng)供電的電力系統(tǒng)容量遠(yuǎn)大于企業(yè)負(fù)荷容量，系統(tǒng)阻抗小于短路回路總阻抗的10%時(shí)，可以看作無限大容量供電系統(tǒng)。

4、,短路過程分析,基本過程 正常運(yùn)行 -正常電流（負(fù)荷電流） -發(fā)生短路 -電流突然增大(周期分量加非周期分量) -穩(wěn)定新值(穩(wěn)態(tài)短路電流)。,短路過程分析,基本假設(shè) 忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中的元件參數(shù)恒定 忽略元件的電阻R，只考慮元件的電抗X 當(dāng)R=X/3時(shí)，忽略電阻，誤差僅增大5%。 忽略短路點(diǎn)的過渡電阻 按對稱分析,無限大電源容量的暫態(tài)過程,電路對稱，可以只取一相討論,無窮大容量系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程,短路前電路中的電流為：,式中： 短路前電流的幅值 短路前回路的阻抗角 電源電壓的初始相角，亦稱合閘角；,短路后電路中的電流應(yīng)滿足：,無窮大容量系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程,短路的全電流

5、可以用下式表示,式中： 短路電流周期分量的幅值， 短路后回路的阻抗角， 短路回路時(shí)間常數(shù)， C 積分常數(shù)，由初始條件決定，即短路電流非周期分量的初始值。,無窮大容量系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程,由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短路前瞬間的電流應(yīng)該等于短路發(fā)生后瞬間）的電流，,因此，短路的全電流為,無窮大容量系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程,Tfi與衰減時(shí)間的關(guān)系？,短路電流波形,黃色曲線為短路電流波形， 單調(diào)下降曲線為非周期分量。,產(chǎn)生最大短路電流的條件,滿足以上條件的情況為： （1）短路前電路處于空載狀態(tài)，即 （2）短路回路為純感性回路，即回路的感抗比電阻大得多，可以近似認(rèn)為阻抗角 ； （3）

6、短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角 。,三相短路的有關(guān)物理量,1. 短路電流次暫態(tài)值 短路電流次暫態(tài)值是指短路以后幅值最大的一個(gè)周期（即第一個(gè)周期）的短路電流周期分量的有效值。在無限大容量系統(tǒng)中，短路電流周期分量幅值保持不變。,2. 短路電流穩(wěn)態(tài)值 短路電流穩(wěn)態(tài)值（steadystate value）是指短路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后短路電流的有效值。 無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流周期分量的幅值恒定不變，則,三相短路的有關(guān)物理量,3. 短路電流沖擊值 短路電流沖擊值（shock value），即在發(fā)生最大短路電流的條件下，短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)短路電流最大可能的瞬時(shí)值。,式中ksh稱為沖擊系數(shù)

7、，1 ksh 2。 在高壓供電系統(tǒng)中通常取ksh =1.8； 低壓供電系統(tǒng)中如容量為以下車間變電所的出口處發(fā)生短路，常取ksh =1.3。,三相短路的有關(guān)物理量,4.短路沖擊電流有效值 短路沖擊電流有效值指的是短路后的第一個(gè)周期內(nèi)短路全電流的有效值。 為了簡化計(jì)算，可假定非周期分量在短路后第一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，取該中心時(shí)刻t=0.01s的電流值計(jì)算。,三相短路的有關(guān)物理量,計(jì)算公式如下計(jì)算公式如下 在高壓系統(tǒng)（ksh=1.8） ish = 2.55Iz = 2.55I Ish = 1.51Iz = 1.51I,5.短路功率 短路功率又稱為短路容量，它等于短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一

8、般用平均額定電壓）的乘積。 在短路的實(shí)用計(jì)算中，常只用次暫態(tài)短路電流來計(jì)算短路功率，稱為次暫態(tài)功率，即,三相短路的有關(guān)物理量,Iz、ish、Ish和I的意義,短路電流次暫態(tài)值Iz ，它是指短路瞬時(shí)，短路電流周期分量電流為最大幅值時(shí)所對應(yīng)的有效值。此值通常用來作繼電保護(hù)的整定近似和校驗(yàn)斷路器的額定斷流量。 短路電流沖擊值ish，它是指在發(fā)生最大短路條件下，短路后0.01s時(shí)，短路電流所出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值。此值通常用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性。 短路電流沖擊有效值Ish，是指發(fā)生短路后的第一個(gè)周期內(nèi)，全短路電流的有效值。此值通常用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性。 短路電流穩(wěn)態(tài)值I，它是指短路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，

9、短路電流的穩(wěn)態(tài)有效值。對于無限大容量電源系統(tǒng)的三相短路，I= Iz。此值通常用來校驗(yàn)電器和線路中載流部分的熱穩(wěn)定性。,系統(tǒng)運(yùn)行方式,“運(yùn)行方式”是指由于電力系統(tǒng)各開關(guān)狀態(tài)不同，造成短路回路阻抗的變化，分為最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式兩種。 前者用以計(jì)算可能出現(xiàn)的最大短路電流，作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)；后者用以計(jì)算可能出現(xiàn)的最小短路電流，作為校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作性能的依據(jù)。 最大運(yùn)行方式實(shí)際是將供電系統(tǒng)中的雙回路電力線路和并聯(lián)的變壓器均按并列運(yùn)行處理，從而得到由短路點(diǎn)至系統(tǒng)電源的總阻抗最小，短路電流最大。 同理，最小運(yùn)行方式按實(shí)際可能的單列系統(tǒng)供電，阻抗最大，短路電流最小。 主要在繼電保護(hù)中用到。,

10、第三節(jié) 無限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法,通過對短路電流暫態(tài)過程的分析可知，在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分量是不變的，因此它的有效值也是不變的。 如下圖: (三相對稱化歸一相計(jì)算),短路電流計(jì)算,求短路電流的基本原理,在K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，如短路回路的阻抗R，X以表示，則三相短路電流的有效值為 式中： Uav短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，V R，X短路回路的總電阻和總電抗， 。均已折算到短路點(diǎn)所在處的電壓等級。 也即如果短路回路中有變壓器，就必須進(jìn)行折算。,求短路電流的基本原理,在工程設(shè)計(jì)中，高壓供電系統(tǒng)的RX，為簡化計(jì)算，若RX/3，可忽略R，用X代替Z，同理在

11、低壓供電系統(tǒng)中XR，若XR/3，可忽略X，用R代替Z，在這樣的簡化條件下求出的短路電流值，誤差不超過5%，在工程計(jì)算及選擇設(shè)備中是完全允許的。因此對高壓供電系統(tǒng)，上式可寫成,求短路電流的基本原理,求短路電流的基本方法,標(biāo)么值法 將實(shí)際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值來運(yùn)算。其特點(diǎn)是在多電壓等級系統(tǒng)中計(jì)算比較方便。 有名值法 短路計(jì)算中的各物理量均采用有名值(因各阻抗的單位都用歐姆，又有人稱之為歐姆法)。 對稱分量法 以三相對稱短路情況下的計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，對不對稱短路情況，采用相應(yīng)的比例系數(shù)，得到不對稱短路電流。 兆伏安法 圖表法 計(jì)算曲線法,短路電流計(jì)算方法有名制法,原理：已知線路電壓，計(jì)算短路回路的

12、總阻抗，再根據(jù)歐姆定律求短路電流。 有名制：電流（安培）等于電壓（伏特）除以阻抗（歐姆）。 有名制法的實(shí)質(zhì)是歐姆定律 單線圖：三相系統(tǒng)中的三相用一根線表示。,單線圖,有名制法求三相短路電流公式,在K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，如短路回路的阻抗R,X以表示，則三相短路電流的有效值為 式中： Uav短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，V R,X短路回路的總電阻和總電抗， 。均已折算到短路點(diǎn)所在處的電壓等級。 也即如果短路回路中有變壓器，就必須進(jìn)行折算。 對高壓供系統(tǒng)，電阻可以忽略，則有,短路計(jì)算的基本步驟,1.繪制計(jì)算電路圖，選定短路計(jì)算點(diǎn) 要計(jì)算短路電流，首先必須繪出計(jì)算電路圖，如圖所示。在計(jì)算電路圖上，將計(jì)算短路

13、電流時(shí)所需要的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號。然后選定并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇的使需進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣設(shè)備有最大可能的短路電流通過。,短路計(jì)算的基本步驟,2.繪制計(jì)算用的等效電路圖 按照所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)，用電抗符號表示電路中的各電氣設(shè)備（元件），如圖所示。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所經(jīng)過的一些元件繪出，并表明其編號和電抗值，其中分?jǐn)?shù)的分子標(biāo)編號，分母標(biāo)計(jì)算出的元件電抗值。根據(jù)等效電路就可以計(jì)算短路回路的總電抗和各短路參數(shù)。,短路計(jì)算的基本步驟,3.元件電抗的計(jì)算 1）系統(tǒng)電抗 有兩種計(jì)算方法。如果上級供電部門提供了電源母線上的短路容量Ss，則系統(tǒng)電抗可由

14、下式求得 如果不知Ss而知電源母線出口斷路器的斷流容量Sbr，由于Sbr可以看作是電力系統(tǒng)供電母線上的極限短路容量，故可按下式求得,短路計(jì)算的基本步驟,2)電力線路電抗 Xw 電力線路的電抗，可由給定截面和線距的架空線或給定截面積和電壓的電纜線單位長度電抗x0的值求得 Xw=x0L x0導(dǎo)線或電纜單位長度的電抗； 因?yàn)橥惥€路的電抗值一般變動(dòng)范圍不大，故可采用以下每相平均單位電抗值： 6kV及以上高壓架空線x0 =0.4/km ； 610kV電纜線 x0 =0.08/km,短路計(jì)算的基本步驟,3） 電力變壓器的電抗 電力變壓器的電抗，可由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)（即阻抗電壓） 來近似計(jì)算。 由

15、的定義可知， 式中 變壓器等效電抗， ； 變壓器額定容量，MV.A ； 變壓器額定電壓， kV ； 變壓器額定電流，kA 。,短路計(jì)算的基本步驟,由于容量較大的變壓器其電阻遠(yuǎn)小于電抗，故變壓器電抗XT就近似等于其阻抗ZT ，可得 式中 Var短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，kV。 用Var的原因是因?yàn)樽儔浩鞯碾娍箲?yīng)折算到短路點(diǎn)所在的線路等級，以便計(jì)算短路電流。,短路回路中電氣元件的電抗計(jì)算,若需要考慮變壓器電阻RT時(shí)，可根據(jù)變壓器的短路損耗PK，按下式計(jì)算： 則： 4)電抗器的電抗 ,即有,短路計(jì)算的基本步驟,4) 元件電抗的折算 在計(jì)算短路回路中的電抗時(shí)，假如回路中含有變壓器，則回路內(nèi)元件的電抗都

16、應(yīng)該統(tǒng)一換算（折算）到短路點(diǎn)所在線路的平均電壓上去。,阻抗的折算,如圖所示的供電線路中存在變壓器，現(xiàn)在發(fā)生短路，如果按上面的公式計(jì)算，那么R1就必須進(jìn)行折算。 根據(jù)變壓器折算原理，有,短路計(jì)算的基本步驟,只有電力線路的電抗有時(shí)需要折算。對于系統(tǒng)電抗和電力變壓器電抗，由于它們的計(jì)算公式中均含有Var2，因此在實(shí)際計(jì)算時(shí)只需代入短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，就相當(dāng)于其電抗已經(jīng)折算到短路點(diǎn)所在線路的電壓級了。 4.按串、并聯(lián)法計(jì)算各短路點(diǎn)短路回路總電抗，并代入公式計(jì)算各短路參數(shù)。,例 某供電系統(tǒng)接線圖如圖所示，各元件參數(shù)如圖所示，求在S1、S2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的各短路參數(shù).,解：1.求S1點(diǎn)的短路參數(shù)

17、1） 繪制等效計(jì)算圖如圖所示。 2）元件電抗的計(jì)算 系統(tǒng)電抗 架空線電抗 3）S1點(diǎn)短路回路總電抗,S1點(diǎn)的短路參數(shù),2.求S2點(diǎn)的短路參數(shù) 1) 繪制等效計(jì)算圖如圖所示。 2) 元件電抗的計(jì)算 系統(tǒng)折算電抗 架空線折算電抗 變壓器電抗 電纜線電抗,3) S2點(diǎn)短路回路總電流 =0.0662+0.116+0.8682+0.08=1.1304 4) S2點(diǎn)的回路參數(shù),有名制法的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 物理意義明確 計(jì)算公式簡單 對任何情況都適用 缺點(diǎn) 復(fù)雜系統(tǒng)中由于變壓器的存在，需要進(jìn)行電抗折算，有可能出錯(cuò) 電抗值有大有小，相加時(shí)位數(shù)可能影響結(jié)果。 不適合于估算,標(biāo)么值法,標(biāo)么值法是工程上計(jì)算短路電流的一種

18、常用方法，各元件阻抗值的標(biāo)么值是用標(biāo)么值法計(jì)算短路電流的基礎(chǔ)。 標(biāo)么制：用相對值表示元件的物理量。 標(biāo)么制的由來：如果把電氣量的額定值選為基準(zhǔn)值，而該量又處于額定狀態(tài)下，其標(biāo)么值為1，標(biāo)么值的名稱即由此而來。 標(biāo)么制屬于相對單位制的一種，在用標(biāo)么制計(jì)算時(shí)，各電氣元 件的參數(shù)都用標(biāo)么值表示，標(biāo)么值又稱相對值。,標(biāo)么制及其基值 標(biāo)么制 標(biāo)么制是用標(biāo)么值表示系統(tǒng)或元件參數(shù)，并用標(biāo)么值進(jìn)行分析計(jì)算的一套工程方法體系。 標(biāo)么值 是以某一量值大小為基準(zhǔn)的一個(gè)相對值，即：,標(biāo)么值法,采用標(biāo)么制的原因 由于工程上常會(huì)遇到各種電氣參量，這些參量在量值上可能差異很大，因此對其進(jìn)行對比分析就比較困難，計(jì)算上也甚為不

19、便。標(biāo)么制就是工程方法中對“量”進(jìn)行處理的一個(gè)典型體系。,標(biāo)么值法,標(biāo)么制的優(yōu)點(diǎn) 易于從量值上比較各種元件的特性參數(shù)。 便于從量值的角度判斷電氣設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)的好壞。 在有多個(gè)電壓等級的電網(wǎng)中，能極大地方便短路電流計(jì)算。,標(biāo)么值法,標(biāo)么制的基值 所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度。 例如我們選定：基準(zhǔn)容量Sj，基準(zhǔn)電壓Uj，基準(zhǔn)電流Ij和基準(zhǔn)電抗Xj，則供電系統(tǒng)中的容量S、電壓U、電流I和電抗X的標(biāo)么值可用上述的基準(zhǔn)值來表示。,標(biāo)么值法,標(biāo)么值法基準(zhǔn)量的選擇,1、基準(zhǔn)量的選?。汗灿泄β蔛j 、電壓Uj 、 電流Ij和電抗Xj等四個(gè)量。它們滿足 歐姆定律和功率方程式的關(guān)系 2、通常選擇Sj和

20、Uj：基準(zhǔn)電壓Uj選 線路各級平均電壓Uav；Sj=100MVA 選定基準(zhǔn)值后，S、U、I、X的標(biāo)么值 見右邊的公式。 3、式中各量的右上標(biāo)“*”表示標(biāo)么值 右下標(biāo)“j”表示基準(zhǔn)值,（一）輸電線路 架空線路阻抗計(jì)算 架空線路的阻抗中，電抗成分遠(yuǎn)大于電阻成分，可近似認(rèn)為其阻抗為純電抗。 架空線路的電抗有名值為(單位：)： 架空線路的標(biāo)么值為，取Uj=Uav，則有：,二、供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算,電纜線路阻抗的計(jì)算 電纜線路中，電阻和電抗成分大致相當(dāng)，因此不能忽略電阻。 已知電纜線路的長度為l(km)，每公里電阻和電抗分別為r0(km)、x0(km)，則電纜線路的阻抗有名值為(單位：)：,

21、二、供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算,以Sj(MVA)、Uj(KV)為基值時(shí)的阻抗標(biāo)么值為,二、供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算,變壓器耦合電路的標(biāo)么值計(jì)算,有名制：如果短路回路中存在變壓器，則必須把不同電壓等級的各個(gè)元件參數(shù)都折算短路點(diǎn)所在平均電壓下。 標(biāo)么制：取各線段的基準(zhǔn)功率相同，基準(zhǔn)電壓分別選擇為本線段的平均電壓，則可直接算得各元件的基準(zhǔn)標(biāo)么值，不需進(jìn)行電壓折算，從而使計(jì)算簡化。,變壓器耦合電路的標(biāo)么值計(jì)算,在選擇基準(zhǔn)值時(shí)，可將其中的一段作為基本段，例如選擇線路l1為基本段，并取其基準(zhǔn)功率為Sd，基準(zhǔn)電壓等于該段的平均電壓，即取Ud=Uav。,變壓器耦合電路的標(biāo)么值計(jì)算（結(jié)論）,由上面

22、兩式可以看出，不同電壓等級下的元件參數(shù)變換為統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)么值，計(jì)算時(shí)取各線段的基準(zhǔn)功率相同，基準(zhǔn)電壓分別選擇為本線段的平均電壓，則可直接計(jì)算得各元件的基準(zhǔn)標(biāo)么值，不需要進(jìn)行電壓折算，從而使計(jì)算簡化。,（二） 變壓器,變壓器的電抗基準(zhǔn)標(biāo)幺值為,二、供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算,二、供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算,（三）串聯(lián)電抗器計(jì)算 串聯(lián)電抗器的主要作用是限制短路電流的大小，一般用混凝土澆灌固定，故又稱為水泥電抗，其銘牌上給出的參數(shù)為額定電壓UN.L(kV)、額定電流IN.L(kA)、電抗百分?jǐn)?shù)XLR%。其中XLR%是以UN.L、IN.L為基值的標(biāo)么值，當(dāng)以Sj(MVA)、Uj(kV)

23、為基值時(shí)，電抗標(biāo)么值為：,二、供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算,（四）電源 Sk變電站出口斷路器的短路容量,三相短路電流的計(jì)算,無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計(jì)算:,由此可得三相短路電流周期分量有效值：,其他短路電流：,三相短路容量：,（對高壓系統(tǒng)）,（對低壓系統(tǒng)）,標(biāo)么值法計(jì)算的一般步驟,選擇基準(zhǔn)量，一般為基準(zhǔn)功率Sj和基準(zhǔn)電壓Uj。 Sj可選100MVA，或選系統(tǒng)中某個(gè)元件的額定容量?；鶞?zhǔn)電壓應(yīng)選短路點(diǎn)所在區(qū)段的平均電壓值。 計(jì)算系統(tǒng)各元件阻抗的標(biāo)么值。 繪制等效電路，圖上按順序標(biāo)出其阻抗值。 求電源點(diǎn)至短路點(diǎn)的總阻抗。 求短路電流的周期分量、沖擊電流和短路容量。,例題

24、,某供電系統(tǒng)：A是電源母線，l1為架空線，l2為電纜，L為電抗器，整個(gè)系統(tǒng)并列運(yùn)行。參數(shù)如下 ，試求短路點(diǎn)分別發(fā)生在K1、K2和K3點(diǎn)時(shí)的三相短路電流。 Sk=560MVA，l1=20km，x01=0.4/km，SNT=5600kVA，Uk%=7.5%，UNL=6kV，INL=200A，XL%=3，l2=0.5km，x02=0.08 /km,K1點(diǎn)等值電路圖： K2點(diǎn)等值電路圖：,標(biāo)么值法總結(jié),基準(zhǔn)值原則上可以任選，但一般有約定。 優(yōu)點(diǎn)：對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方便，避免折算 缺點(diǎn)：物理意義不明顯，有時(shí)可能計(jì)算錯(cuò)誤。 由于計(jì)算短路電流時(shí)經(jīng)常采用標(biāo)么值法，為簡化表達(dá)式，可以將上標(biāo)“*”省略，例如XS*可寫

25、成XS,短路電流計(jì)算方法-兆伏安法,范圍：工程上，計(jì)算高壓短路電流時(shí)，常用MVA法。 原理：MVA法就是將供電系統(tǒng)中元件直接用其容量MVA表示，如電源元件，用系統(tǒng)短路容量表示，阻抗元件，則用Uav全部加在上面的短路容量表示。 方法：假設(shè)S1、S2分別代表元件1、2的短路容量； 1串聯(lián)時(shí)等效容量 2并聯(lián)時(shí)等效容量 3. 得到的電路總等效容量S，就是短路容量，因此短路電流,短路電流計(jì)算方法-兆伏安法,實(shí)質(zhì)：兆伏安法是有名制方法的變形。以元件串聯(lián)為例，有名制表現(xiàn)為X1+X2，而兆伏安法表現(xiàn)為(S1*S2)/(S1+S2)，兩者是一致的。,兆伏安法例題,圖表法,對于一定的電路，短路電流與電源到短路點(diǎn)的

26、阻抗有關(guān)。而若電源、變壓器等已經(jīng)確定，則短路電流就決定于線路的阻抗。而線路的阻抗和長度及截面積有關(guān)。這就是圖表法的出發(fā)點(diǎn)。 將不同截面的導(dǎo)線長度，在阻抗不變的原則下，折算成標(biāo)準(zhǔn)截面時(shí)的等效長度。等效長度與實(shí)際長度之比稱換算系數(shù)。其值可查表。 將供電系統(tǒng)按照變壓器型號、容量、二次電壓等與線路等效長度繪成曲線。計(jì)算時(shí)先算出等效長度再查表。,兩相短路,無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路時(shí)的電路圖如圖所示。,其短路電流,兩相短路,如果忽略 而只計(jì)及 的影響，則短路電流為,所以有,其他兩相短路電流 、 、 等，同樣都是相應(yīng)的三相短路電流值的0.87倍。,兩相短路,三相短路時(shí)沖擊電流在各種情況下均大于兩相短路

27、時(shí)相應(yīng)的數(shù)值。 因此，用于校驗(yàn)電氣設(shè)備動(dòng)、熱穩(wěn)定度時(shí)所用的短路電流值，都以三相短路值考慮。 而校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置對短路動(dòng)作靈敏度時(shí)所用的最小短路電流值，則采用兩相短路電流值。,第四節(jié) 低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,第四節(jié) 低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,低壓電網(wǎng)短路計(jì)算的特點(diǎn) 1、配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮； 2、電阻值較大，電抗值較??； 3、低壓系統(tǒng)元件的電阻多以毫歐計(jì)，因此用有名值法比較方便。 4、因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，ksh值在11.3范圍。 5、考慮電弧電阻,第四節(jié) 低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,三相短路電流的計(jì)算,電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母

28、線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可忽略不計(jì)。,第六節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對短路電流的影響,電動(dòng)機(jī)對三相短路電流的影響,供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，從電源點(diǎn)到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)電壓可將為零。 接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢可能大于電動(dòng)機(jī)所在處的系統(tǒng)殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，向短路點(diǎn)饋送短路電流。 同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很快衰減，一般只考慮對沖擊短路電流的影響。,電動(dòng)機(jī)對沖擊短路電流的影響示意圖,電動(dòng)機(jī)對三相短路電流的影響,電動(dòng)機(jī)提供 的沖擊短路電流為 式中：,電動(dòng)機(jī)對三相短路電流的影響,考慮電動(dòng)機(jī)的影響后，沖擊短路電流為 一般只在電動(dòng)機(jī)附近三

29、相短路時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)單機(jī)總?cè)萘看笥?00kW，或電動(dòng)機(jī)群總?cè)萘看笥?00kW，考慮電動(dòng)機(jī)的影響。,電動(dòng)機(jī)對三相短路電流的影響,第七節(jié) 供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn),在空氣中平行放置的兩根導(dǎo)體中分別通有電流 和 ，導(dǎo)體間距離為a ，則兩導(dǎo)體之間產(chǎn)生電動(dòng)力為：,式中：k形狀系數(shù)。,當(dāng)導(dǎo)體長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)體間距時(shí)，可以忽略導(dǎo)體形狀的影響，即k 1。,1.短路電流力效應(yīng),供配電系統(tǒng)中最常見的是三相導(dǎo)體平行布置在同一平面里的情況。,如圖所示當(dāng)三相導(dǎo)體中通以幅值的三相對稱正弦電流時(shí)，可以證明中間相受力最大，大小為：,1.短路電流力效應(yīng),考慮最嚴(yán)重的情形，即在三相短路情況下，導(dǎo)體中流過沖擊電流時(shí)，所承受的最

30、大電動(dòng)力為：,上式就是選擇校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線在短路電流作用下所受沖擊力效應(yīng)的計(jì)算依據(jù)。,1.短路電流力效應(yīng),2.短路電流的熱效應(yīng),電流通過電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，由于電阻損耗、渦流以及磁滯損耗等轉(zhuǎn)變成熱能，使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的溫度升高。 當(dāng)發(fā)熱溫度超過一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)引起導(dǎo)體機(jī)械強(qiáng)度的下降，絕緣材料的絕緣強(qiáng)度下降，導(dǎo)體連接部分的接觸情況惡化，從而使電氣設(shè)備的使用年限縮短，甚至損壞電氣設(shè)備。 因此，對電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體都有規(guī)定的最高允許溫度。,因?yàn)槎搪芬院罄^電保護(hù)裝置很快動(dòng)作，切除故障，因此短路持續(xù)時(shí)間很短，短路電流產(chǎn)生的大量熱量來不及散發(fā)到周圍介質(zhì)中，可以認(rèn)為全部熱量被導(dǎo)體吸收，用來使導(dǎo)體的溫

31、度升高。 常用的不同金屬導(dǎo)體材料均有規(guī)定的短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度。,熱穩(wěn)定校驗(yàn)實(shí)質(zhì)上就是比較短路后導(dǎo)體的最高發(fā)熱溫度與其短時(shí)發(fā)熱的最高允許溫度，若前者不超過后者則該設(shè)備熱穩(wěn)定性滿足要求，否則不滿足要求。,2.短路電流的熱效應(yīng),設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗(yàn),設(shè)備的熱穩(wěn)定性可按右式校驗(yàn)： It為設(shè)備在t內(nèi)能承受的熱穩(wěn)定電流，可查產(chǎn)品樣本。,電氣設(shè)備選擇的一般原則 按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號等， 按短路情況下校驗(yàn)開關(guān)的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。,二、供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn),（一）按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 （1）環(huán)境 選擇電氣設(shè)備時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)備的安裝地點(diǎn)、環(huán)境及工作條件，合理地選擇設(shè)

32、備的類型，如戶內(nèi)戶外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防腐、防爆等。 （2）電壓 電氣設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。 （3）電流 電氣設(shè)備的額定電流電氣設(shè)備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工作電流或計(jì)算電流。,二、供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn),二、供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn),（二）按短路情況進(jìn)行校驗(yàn) 1短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 當(dāng)短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力應(yīng)不超過設(shè)備的允許應(yīng)力，即滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件,2短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，有短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度(或熱量) 不應(yīng)超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件,二、供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇

33、及校驗(yàn),3開關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn) 對要求能開斷短路電流的開關(guān)設(shè)備，如斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即： 或 ， 三相最大短路電流與最大短路容量； ， 斷路器的開斷電流與開斷容量。,二、供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn),（三）電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 供配電系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備由于工作原理和特性不同，選擇及校驗(yàn)的項(xiàng)目也有所不同。,二、供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn),高壓斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)和熔斷器的選擇條件基本相同，除了按電壓、電流、裝置類型選擇，校驗(yàn)熱、動(dòng)穩(wěn)定性外，對高壓斷路器、負(fù)荷開關(guān)和熔斷器還應(yīng)校驗(yàn)其開斷能力。,（三）電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn),（三）電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn),1. 斷路器 高壓斷路器運(yùn)行時(shí)應(yīng)可以開斷短路電流，所以斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于短路電流周期分量的有效值。 當(dāng)使用電壓低于額定電壓時(shí) 校驗(yàn)時(shí),2.高壓隔離開關(guān)的選擇 例 試選擇如圖所示變壓器 10.5kV側(cè)高壓斷路器QF和高壓隔