供电工程 第2版 教学课件 ppt 作者 翁双安 第三章 短路电流计算
43页1、第三章 短路电流计算,第一节 概述 第二节 供电系统短路过程的分析 第三节 高压电网短路电流计算 第四节 低压电网短路电流计算 第五节 短路电流的效应 本章小结,一、短路及其原因、后果,第一节 概述,短路指两个或多个导电部分之间意外的或有意的形成的导电通路,此通路迫使这些导电部分之间的电位差等于或接近于零。,主要原因:电气设备载流部分的绝缘损坏,其次是人员误操作、鸟兽危害等。,短路电流往往要比正常负荷电流大十几倍或几十倍。,短路后果: 产生的热量,使设备温度急剧上升,会使绝缘老化或损坏; 产生的电动力,会使设备载流部分变形或损坏; 使系统电压骤降,影响系统其他设备的正常运行; 严重的短路会影响系统的稳定性; 短路还会造成停电; 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。,二、短路的类型,相(线)对地短路在中性点直接接地或中性点经阻抗接地系统中发生的相(线)导体和大地之间的短路。,相(线)间短路两根或多根相(线)导体之间的短路,在同一处它可伴随或不伴随相对地短路。,低压配电系统中还会发生相(线)导体对中性导体短路,简称单相短路。,三、计算短路电流的目的,计算短路电流的目的主
2、要是为了正确选择和检验电器、电线电缆及短路保护装置。三相对称短路是用户供电系统中危害最严重的短路形式,因此,三相对称短路电流初始值是选择和检验电器、电线电缆的基本依据。在继电保护装置的整定及灵敏系数检验时,还需计算不对称短路的最小短路电流值;在检验电器及载流导体的电动力稳定和热稳定时,还要用到三相短路电流峰值、三相稳态短路电流。另外,在计算大中型电动机的起动压降时,要用到三相短路容量;在验算接地装置的接触电压与跨步电压时,要用到单相对地短路电流等。,一、远端短路和近端短路,如果以供电电源容量为基准的短路回路计算阻抗不小于3,短路时即认为电源母线电压将维持不变,不考虑短路电流交流分量(周期分量)的衰减,可按短路电流不含衰减交流分量的系统,即无限大电源容量的系统或远离发电机端短路进行计算。 否则,应按短路电流含衰减交流分量的系统,即有限电源容量的系统或靠近发电机端短路进行计算。,二、远端短路过程的简单分析,单端电源网络,内部某处发生三相短路并在短路持续时间内保持短路相数不变。,第二节 供电系统短路过程的分析,等效电路的电压方程:,微分方程解:,当t0时,由于短路电路存在着电感,因此电流不会
3、突变,即ik0=i0,可求得积分常数,即,则,无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图:,i, u,三、有关短路的物理量,1.短路电流周期分量,t=0时,由于,对称短路电流初始值,2.短路电流非周期分量,由于,故,越大,越小,衰减越快。,3.短路全电流,有效值,4.短路电流峰值,短路全电流ikT的最大有效值,短路电流峰值(冲击)系数,5.稳态短路电流,对无限大电源容量系统中或远离发电机短路,短路电流周期分量不衰减,即Ik = 。,第三节 高压电网短路电流计算,短路计算电压系数 c=1.05,三相对称短路电流周期分量的初始值,在高压电路的短路计算中,通常只计电抗,不计电阻。故,计算短路电流的关键便是求出 。,短路电流计算方法: 标幺制 有名单位制,一、标幺制,按标幺值法进行短路计算时,一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud。,标幺值,基准容量取,基准电流(kA),基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压(kV),即,基准电抗(),二、供电系统各元件电抗标幺值,1)电力系统的电抗标幺值,电抗,电抗标幺值,电力系统变电所高压馈电线出口处设计规划的三相对称短路容量初始值(MVA)
4、,2.电力线路的电抗标么值,线路单位长度的电抗,电力线路所在处的系统标称电压(kV),3.电力变压器的电抗标幺值,因为,所以,电抗标幺值,变压器的阻抗电压百分值,变压器的额定容量,特别注意单位应与基准容量一致(MVA),4.限流电抗器的电抗标么值,利用其等效电路图进行电路化简求总电抗标么值,。,三、三相短路电流计算,三相对称短路电流初始值(kA),三相短路容量(MVA):,三相对称短路电流初始值的标么值,三相对称开断电流(有效值)(kA),三相稳态短路电流(kA),三相短路电流峰值(kA),三相短路冲击电流有效值(kA),例3-1 某用户供配电系统如图3-5所示。己知电力系统变电所高压馈电线出口处在系统最大运行方式下的三相对称短路容量为 =250MVA,,试求工厂变电所在系统最大运行方式下,10kV母线上k-1点短路和两台变压器并联运行和分列运行两种情况下低压380V母线上k-2点三相短路时的三相短路电流和短路容量。,解:1.确定基准值,2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值,1)电力系统,2)架空线路,3)电力变压器,3.求k-1点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量,1
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