工厂供电第三章

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1、第一节短路的原因、后果及其形式第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程及物理量第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算第四节短路电流的效应和稳定度校验第三章短路电流及其计算定义：电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间直接金属性连接或经小阻抗连接的情况。正常的电力系统中，除中性点之外，相与相和相与地之间是绝缘的，不论由于何种原因使绝缘遭到破坏,不同电位的导电部分之间的低阻抗短接而构成通路，即所谓电力系统发生了短路故障。第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的原因1）电气绝缘损坏2）误操作3）自然灾害（大风、雨雪、地震、鸟兽害等）二

2、、短路的后果1、短路电流的热效应2、短路时的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。3、短路电流的电动力效应4、会影响电力系统运行的稳定性，使并列运行的发电机失去同步，造成解列，甚至整个系统崩溃。5、不对称短路时的磁效应严重短路三、短路的形式三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等。电力系统中：最常见的是单相短路，最严重的是三相短路。工厂供配电系统中：最常见的是相间短路故障。1）三相短路：供配电系统三相导体间的短路；2）两相短路：三相供配电系统中任意两相导体间的短路；3）单相短路：供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路。4）两相

3、接地短路：中性点不接地系统中，任意两相发生单相接地而产生的短路。短路故障的类型见图3-1。对称性短路IK（3）——表示三相短路电流，用于选择、校验电气设备及继电保护整定计算用。IK（2）——表示两相短路电流，主要用于校验继电保护灵敏度。IK（1）——表示单相短路电流，在高、低压中性点直接接地电流系统中，主要用于继电保护的整定计算。IK（1.1）——表示两相接地短路的短路电流。四、短路电流计算目的：（1）选择和校验电气设备（2）继电保护装置的整定计算（3）设计时不同方案的技术比较电力系统中，发生在中性点接地系统中的单相短路电流有可能最大，而在中

4、性点接地系统中都采取了限制单相短路电流的措施，因此，单相短路电流不可能最大。一般企业电网都是中性点不接地的6~35kV电网，距电源较远，因而实际上三相短路电流最大，造成危害也最重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程及物理量一、无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程无限大容量电力系统——供电的容量相对于用户（或工厂）的供电系统容量要大得多的电力系统。通常表示为：S=∞或表示为：系统内阻Zi=0，E=U=C（常数）如图：此种假设可以大大简化分析计算，分析计算时，只考虑电源的外部而不必考虑

5、电源的内部变化及对外部的影响。但短路电流计算值略大于实际数值。K点以左的回路：整理得：解此方程可得：K1、由无限大容量电源供电的电路图3-2等效单相或式中：Z——短路回路的阻抗；α——短路时电源电压的初相角；φK——短路回路的阻抗角；A——积分常数；t——短路的时间，包括从短路开始到开关电弧完全熄灭为止。——时间常数；Ikpm——短路电流周期分量幅值；ikp——短路电流的周期分量，由短路回路的阻抗决定。iknp——短路电流的非周期分量，由电感性回路电流不能突变而产生。2、确定通解中的积分常数A根据初始条件：当t=0时，i（0-）=i（0+）短

6、路前瞬间：式中：Im——短路前回路电流的幅值；φ——短路前回路的总阻抗角。短路后瞬间：令且i（0-）=i（0+）则有：非周期分量表达式为：非周期分量的初始值短路电流的波形图：图3-2.结论：1）在暂态过程中，短路电流波形不再对称时间轴。2）在t=0后半个周波附近，将出现一个冲击电流ish。3、短路电流的最大冲击值ish和最大有效值Ish1）出现最大冲击值ish条件及ish大小分析：若使ish最大，必须达到最大。且0＜φ＜90°，0＜φk＜90°，并且φ＜φk，如图：高压电网中ωL＞＞R，可以认为φk=90°。最严重情况下：A=Iknpo=Ik

7、pm∴出现最大冲击值ish条件：线路空载、电压初相角为零(α=0)、阻抗角φk=90°全短路电流在第一周波的有效值=02）波形图图3-33）最大冲击值ish的大小：则有：令冲击系数短路电流周期分量有效值当L→0时，Ksh→1当R→0时，Ksh→2∴1＜Ksh＜2则有：或高压系统中：一般τ=（0.05～0.2）s，一般取τ=0.05s，Ksh=1.8低压系统中：由于电阻较大，τ较小，一般取τ=0.008s，Ksh=1.3适于工厂变电所短路电流周期分量幅值4）最大有效值Ish——三相短路全电流第一周波的有效值。假定：无限大容量系统中,在一个周期内

8、，周期分量的振幅为常数。非周期分量的有效值等于该周期中点的瞬时值。则有：取该周期中点的瞬时值整理得：对于高压系统Ksh=1.8则对于低压系统：Ksh=1.3则应注意