《电力系统短路》ppt课件

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1、电力系统短路宁波大学信息学院内容4-1故障概述4-2无限大容量电源（恒定电势源）电路的短路过程分析4-3无限大容量电源条件下短路电流的计算方法4-4短路电流的效应4-1故障概述故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障简单故障:电力系统中的单一故障复杂故障:同时发生两个或两个以上故障短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。表1-1各种短路的示意图和代表符号短路种类示意图代表符号三相短路f(3)两相短路接地f(1,1)两相短路f(2)单相短路f(1)一、短路的类型对称短路：不对称短路：单相接地短路(

2、65%)两相短路(10%)两相接地短路(20%)三相短路(5%)短路的种类①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。二、短路的主要原因(1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。(2)电压大幅度下降

3、，对用户影响很大。(3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。(4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势,影响通讯.三、短路的危害最严重的后果四、计算短路电流的目的短路电流计算结果是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；是电力系统继电保护设计和整定的基础；是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。无限大功率电源（又称恒定电势源），是指端电压幅值和频率都保持恒定的电

4、源，其内阻抗为零。4-2无限大容量电源（恒定电势源）电路的三相短路过程分析~电源的容量为无限大，内阻抗为0S=∞恒定电压源可看成是由无限多个有限功率电源并联而成。实际电力系统中恒定电压源是不存在的，而只能是一个相对的概念，往往是根据供电电源的内阻与短路回路总阻抗的相对大小来判别是否能看作是恒定电压源。若供电电源的内阻抗小于短路回路阻抗的10%时，则可认为供电电源为恒定电压源短路前电路处于稳态，以a相为例：一、三相短路的暂态过程短路前的稳态电流和阻抗角：a相的微分方程式如下：其解就是短路的全电流i，它由两部分组成：周期分量ip和非周期分量i

5、ap。假定t＝0时刻发生三相短路与电源相连接的有源电路（短路电流计算）无源电路:iR’0方程的特解对应的齐次方程的通解短路电流的强制分量或稳态分量,并记为周期分量：非周期电流：短路电流的自由分量或直流分量,记为—特征方程的根。—非周期分量电流衰减的时间常数，则（C为由初始条件决定的积分常数）短路的全电流可表示为：由于电感中的电流不能突变，短路前瞬间的电流和短路发生后瞬间的电流应相等。短路电流不突变短路前电流（t=0-）积分常数的求解短路电流关系的相量图表示向量在时间轴上的投影代表各量的瞬时值为了保持电感中的电流在短路前后瞬间不发生突变，电路中

6、必须产生一个非周期自由电流，它的初值应为i[0]和ip0之差=非周期电流的初值iap0短路前电流向量Im在时间轴上的投影短路后的周期电流向量Ipm的投影指短路电流最大可能的瞬时值，用iim表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度（机械强度）。当电路的参数确定并已知时，短路电流周期分量的幅值是一定的，而短路电流的非周期分量则是按指数规律单调衰减的直流，因此，非周期电流的初值越大，暂态过程中短路全电流的最大瞬时值也就越大。(1)相量差有最大可能值；(2)相量差在t＝0时与时间轴平行。二、短路冲击电流非周期电流有最大初值的条件应为：这就是说，

7、非周期电流的初值既同短路前和短路后电路的情况有关，又同短路发生的时刻(或合闸角α)有关。图4-3短路电流非周期分量有最大可能值的条件图非周期电流有最大值的条件为:（1）短路前电路空载（Im=0)；（2）短路发生时，电源电势过零（α＝0）。在电感性电路中，符合上述条件的情况是：电路原来处于空载状态(Im=0)，短路恰好发生在短路周期电流Ipm取幅值的时刻。如果短路回路的感抗比电阻大得多,即ωL>>R，就可以近似地认为φ≈90°，则上述情况相当于短路发生在电源电势刚好过零值，即α=0的时刻。将，和＝0代入式短路全电流表达式：短路电流的最大瞬时值在

8、短路发生后约半个周期时出现（如图4-4）。若f=50Hz，这个时间约为0.01秒，将其代入上式。可得短路冲击电流：kim为冲击系数,实用计算时，短路发生在发电机电压