供配电技术第6章短路计算与设备选择

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1、第六章短路计算与设备选择第一节概述第二节无限大系统三相短路的暂态过程第三节供配电网络元件参数计算第四节三相短路电流计算第五节不对称短路电流计算第六节低压电网短路电流计算第七节短路效应和稳定度校验第八节电气设备的选择与校验思考题与习题第一节概述A.什么叫短路？相与相或相与地之间的直接相连相与相或相与地之间通过小阻抗相连称短路。B.短路的原因:设备元件的损坏、误操作、恶劣气候造成的倒杆断线、雷电过电压造成的绝缘破坏、鸟兽在裸露导线之间跨越或咬坏绝缘等。C.短路的危害：短路电流热效应短路电流力效应电压下降影响用户正常工作不对称短路时的电磁效应D.短路计算的意义：力求消除

2、可能引起短路的一切隐患对短路后果有一个恰当的估价一、短路计算的意义二、短路的类型a).三相短路b).两相短路续上页c）、d）单相短路e）两相接地短路f）两相短路接地图6－l短路类型（a）三相短路（b）两相短路（e）两相接地短路（f）两相短路接地（c）（d）单相短路说明三相短路属对称性短路；其它形式的短路，属非对称短路。运行经验表明，在中性点直接接地系统中，以单相短路故障最多，发生三相短路的可能性最小。但是，一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择检验电气设备用的短路计算，应以

3、三相短路为主。实际上，三相电路的分析也是分析研究其它非对称短路的基础。第二节无限大系统三相短路的暂态过程一、无限大系统三相短路的暂态过程分析“无限大系统”：指电源容量相对于用户供配电系统大得多的电力系统。理想的无限大系统是不存在的，如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5％～10％，或电力系统容量超过用户供配电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。对一般用户供配电系统来说，由于其容量远比电力系统总容量小，而阻抗又较电力系统大得多，因此供配电系统内发生短路时，电力系统变电所母线上的电压几乎维持不变，因此，可将电力系统视为无限大容量系统。（b）单相

4、等效电路图（a）三相电路图一、无限大系统三相短路的暂态过程分析图6－2无限大容量系统发生三相短路一、无限大系统三相短路的暂态过程分析设电源相电压正常负荷电流如果t=0时刻突然短路，得电压方程为式中为短路回路的总电阻和总电感为短路电流瞬时值解式微分方程得一、无限大系统三相短路的暂态过程分析解式微分方程得式中-短路电流周期分量幅值，其中-短路回路的总阻抗-短路电路的阻抗角-短路电路的时间常数C-积分常数，由电路初始条件（t=0）来确定。一、无限大系统三相短路的暂态过程分析当t=0时，由于短路电路存在着电感，电流不会突变，有：即将t=0代入即可求得积分常数：因此，得短

5、路全电流-短路电流周期分量-短路电流非周期分量-短路稳态电流，即短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流无限大系统三相短路的暂态过程短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多倍，按欧姆定律应突然增大很多倍的电流；短路电流非周期分量则是因短路电路含有感抗，电路电流不可能突变，而按楞次定律感生的用以维持短路初瞬间（t=0时）电流不能突变的一个反向衰减性电流。此电流衰减完毕后，短路电流达到稳态值。图6－3无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：二、有关短路的几个物理量2、短路电流非周期分量3、短路全电流4、短路冲击电流短路冲击电流1.在高压电路中发生三

6、相短路时，一般取2.在低压电路中发生三相短路时，一般取第三节供配电网络元件参数计算短路电流计算的步骤：①绘出计算电路图，如图6－4所示。②确定短路计算点。③绘出等值电路图。如图6－5所示。④计算各元件的参数。⑤计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法：①标么值法。用于1000V以上高压系统。②有名值法。用于1000V及以下低压系统。标么值即相对值。任一物理量的标么值，为该物理量的实际有名值，与所选定的与实际有名值具有相同量纲的基准值的比值，即标么值的概念四个基准量：①基准电压Ud，②基准电流Id，③基准视在功率Sd，④基准阻抗Zd。在高压系统中，一般忽略电阻而直

7、接用电抗代替各主要元件的阻抗，只有短路回路总电阻大于总电抗的三分之一时，才考虑电阻的影响。这样在标么值四个基准值中就用电抗基准值Xd取代了阻抗的基准值。标么值的概念额定电压0.220.3836103560110154220330500平均额定电压0.230.403.156.310.53763115162230345525表6－1各电压等级电网的额定电压和平均额定电压kV四个基准值只需定出其中两个，其他两个即可据约束关系导出。一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud。通常取:Sd=100MVA或1000MVA；基准电压Ud取元件所处电网的短路计算电压。短路计算电压又称

8、平均电压,