第四章 短路计算及电器的选择与效验

《第四章 短路计算及电器的选择与效验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、建筑供配电与照明第四章短路计算及电器的选择与效验第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的原因短路是指不同电位的导体之间的电器短接，这是电力系统中最常见、也是最严重的一种故障。1.电气设备、元件的损坏。由于设备长期运行，其绝缘自然老化而损坏；由于设备本身质量不好，绝缘强度而被正常电压击穿；设备绝缘受到外力损伤而导致短路。2.自然原因：例如鸟类及蛇、鼠等小动物跨越在裸露的不同电位的导体之间，或者咬坏设备或导体的绝缘，都会引起短路故障。3.人为事故：人工误操作的。例如带负荷误拉高压隔离开关，可能导致三相弧光短路；又如误将较低

2、电压的设备投入较高低压的电路中而造成设备的击穿短路。二、短路的后果电路短路后，其阻抗值比正常比正常负荷时电路的阻抗值小得多，因此短路电流往往比正常负荷电流大很多倍。在大容量电力系统中，短路电流可高达几万安培或几十万安培。如此大的电流对电力系统造成很大的危害。1.产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其它元件损坏。2.电压骤降，影响电气设备的正常运行。3.造成停电事故。电力系统的保护装置动作，使开关跳闸或熔断器熔断，造成停电事故。4.造成不对称电路，其电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信设备、信号系统及

3、电子设备等产生干扰。5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性，使并列运行发电机组失去同步，造成系统解列。三、短路的形式1.三相短路，用文字符号k(3)表示，三相短路电流)3(则写作ik。2.两相短路，用文字符号k(2)表示，三相短路电流)2(则写作ik。3.单相短路，文字符号k(1)表示，三相短路电流则)1(写作ik。4.两相接地短路：由中性点不接地的电力系统中不同相的单相接地所形成的两相短路，也指两相短路又接地的情况，都用文字符号k(1－1)表示,短1()1路电流则写作ik。两相接地短路实质上与两相短路相同。上述三相

4、短路，属对称短路，其他形式的短路，均属不对称性短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大；但在一般情况下，以三相短路的短路电流最大，从而造成的危害也最为严重。作为选择和效验电器和导体依据的短电流，通常采用三相短路电流。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量一、无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程“无限大容量电源”：系统内部短路发生变化，系统电源电压维持不变。实际中，当电力系统总阻抗不超过短路电路总阻抗的10％，或者电力系统容量超过用户（含企业）供配电系统容量的50倍时，就可将电力系统视为“无限大容量电源

5、”。企业供配电系统的容量都远比电力系统总容量小，阻抗又比电力系统大得多，一般都可以看作无限大容量电源。图4-2为无限大容量的供电系统发生三相短路的电路图。考虑到三相对称，可用等效单效电路图分析研究。正常运行时，电路中的电流取决于电源电压和电路中所有元件包括负荷在内的总阻抗。当发生三相短路时，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路中的电流要突然增大。但是，短路电路中存在电感，根据楞次定律，电流不能突变，因而引起一个过渡过程，即短路暂态过程，最后短路电流达到一个新的稳定状态。图4－3表示无限大容量系统发生三相短路前后的电压

6、和电流变动曲线。在考虑产生最大短路的条件下，短路全电流为：tiItIekcoskpmpm在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值。必需具备以下的条件：短路前为空载。设电路的感抗要比电阻好大得多，即短路阻抗角为900。短路发生于某相电压瞬时值过零值时。二、有关短路的物理量（一）短路电流周期分量假期短路发生在电压瞬时值u=0，这时负荷电流为i。由于短路时电路阻抗减小很多，电路中将要o出现一个如图4-3所示的短路电流周期分量。由于短路电路的电抗一般远大于电阻，所以周期分量ip滞后电压i约900,因此在

7、u=0短路的瞬间（t=0），iI2Ii将突然增大到幅值，即p)0(mP式中：称为短路暂态电流有效值，它是短路后第一个周期的短路电流周期分量i的有效值。其维PIII持不变，k（二）短路电流非周期分量短路电流非周期分量是由于短路电路存在电感，用以维持短路初瞬间（t=0）电流不致突变而由电感的自感电动势所产生的一个反向电流。表达式：tttiie(Ii)e2Ienpnp)0(moL/RX/(314R)式中：时间常数，式中，为总电阻、总电感、总电抗。（三）短路全电流

8、Iiikpnp某一瞬间t的短路全电流有效值是以t为中点的一个周期内的周期分量有效值i与t瞬间p(t)非周期分量值i的均方根值，即np(t)22IIik(t)p(t)np(t)（四）短路冲击电流冲击电流出现在短路后第一个半周时间i2