供配电系统第五章短路电流计算及电气设备的选择与校验

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1、第五章短路电流计算及电气设备的选择与校验本章教学要求1.了解三相交流电网短路的过渡过程。2.掌握无限大电源供电系统三相短路电流计算。3.了解短路电流的热效应和力效应产生的原因，掌握电气设备的选择与校验。重点：1.短路电流计算；2.电气设备的选择与校验。本章内容短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流（简称短路电流），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。本章内容第一节概述第二节无限大容量电源系统三相短路分析第三节无限大容量电源条件下系统三相

2、短路电流计算第四节两相单相短路电流计算和电压短路电流计算第六节感应电动机对短路电流的影响第七节供电系统中电气设备的选择及校验问题提出1。知道什么是短路吗？2。知道短路的危害吗？举例。3。生活中你遇到过短路吗？4。发生短路应如何处置？5。如何避免短路故障？第一节概述一、短路的种类三相交流系统的短路的种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。第一节概述二、短路的原因(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。(2)运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔

3、离开关，检修后忘拆除地线合闸。(3)鸟兽跨越在裸露导体上。第一节概述三、短路的危害1.短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。2.短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。3.短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。4.短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。5.严重的短路将电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。6.单相短路产生的不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。第一节概述四、防止短路对策预防性试验正确安装和维护防雷设备文明施工严格遵守操作规程问题1．计算短路电流有意义吗？需不需要计算？２

4、．应如何计算？３．短路电流点如何确定？４．在供电设计中哪些地方要用到短路电流（猜猜看）？第一节概述五、短路电流计算的目的1.正确地选择和校验各种电器设备2.计算和整定保护短路的继电保护装置3.选择限制短路电流的电器设备第二节无限大容量系统三相短路分析一、无限大容量系统所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部阻抗以及容量无限大的系统。理论上，无限大容量系统：SS=∞，XS=0，US=常数；实际上，无限大容量系统：SS=某值，XS≠0，US=常数。第二节无限大容量系统三相短路分析二、无限大容量系统三相短路暂态过程1、正常运行设电源相电压为正常运

5、行电流为式中，电流幅值阻抗角第二节无限大容量系统三相短路分析2.三相短路分析无限大容量系统三相短路图   （a）系统图第二节无限大容量系统三相短路分析无限大容量系统三相短路图（b）三相电路图 （c）单相等效电路图第二节无限大容量系统三相短路分析设在图中k点发生三相短路。定性分析：三相短路，阻抗突变，发生暂态过渡过程，k点右侧，没有电源，电流衰减到零，k点左侧有电源，Z↓，I↑，I不突变，出现周期容量定量分析：短路电流应满足微分方程。第二节无限大容量系统三相短路分析短路电流应满足微分方程：其解为：其中短路电流周期分量幅值：为短路回路阻抗角；为短路回路

6、时间常数；为短路电流非周期分量初值。第二节无限大容量系统三相短路分析在短路瞬间t=0时，短路前工作电流与短路后短路电流相等，即：由上式求出inp0，并带入ik表达式中，则：第二节无限大容量系统三相短路分析无限大容量系统三相短路时的短路电流波形图第二节无限大容量系统三相短路分析三.最严重三相短路的短路电流产生最严重短路电流的条件：(1)短路瞬时电压过零a=0或180°(2)短路前空载或cosj=1(3)短路回路纯电感jk=90°将Im=0，a=0，jk=90°代入上式，得第二节无限大容量系统三相短路分析最严重三相短路时的电流波形图第二节无限大容量系统

7、三相短路分析四、三相短路的有关物理量1.短路电流周期分量有效值IP式中，Uav=1.05UN(kV)，线路平均额定电压；(Ω)，为短路回路总阻抗。2.次暂态短路电流次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值，用I″表示。在无限大容量系统中，短路电流周期分量不衰减，即I″=IP第二节无限大容量系统三相短路分析3.短路全电流有效值由于短路电流含有非周期性分量，短路全电流不是正弦波，短路过程中短路全电流的有效值Ik(t)，是指以该时间t为中心的一个周期内短路全电流瞬时值的均方根值，即第二节无限大容量系统三相短路分析4.短路冲击电流和冲击电

8、流有效值（1）短路冲击电流ish是短路全电流的最大瞬时值，出现在短路后半个周期，即t=0.01秒时，得为短路电流冲击系数。