工厂供配电技术实验指导--项目五 短路电流计算及电气设备的选择与校验

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1、项目五短路电流计算及电气设备的选择与校验任务一短路电流的计算任务二供电系统中电气设备的选择与校验短路指载流导体相与相之间发生非正常接通，在中性点直接接地的系统中还有各相与地之间的短路。电气设备在短路时应能承受动稳定和热稳定，计算短路电流和校验电气设备是非常重要的。相关知识一、短路原因、种类形成短路的原因很多，主要有以下几个方面:①元件损坏，例如设备绝缘材料老化，设计制造安装及维护不良等造成的设备缺陷发展成短路;②气象条件恶化，例如雷击过电压造成的闪络放电，由于风灾引起架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等;任务一短路电流

2、的计算下一页③人为过失，例如运行人员带负荷拉刀闸，检修线路或设备时未排除接地线就合闸供电等;④其他原因，例如挖沟损伤电缆，鸟兽、风筝跨接在载流裸导体上等。2.短路种类在供电系统中危害最大的故障就是短路。在三相系统中，短路的基本形式有:三相短路、两相短路、单相短路以及两相接地短路。各种短路的示意图如表5-1所示。当三相短路时，由于短路回路阻抗相等，因此三相电流和电压仍是对称的，故又称为对称短路，而出现其他类型短路时，不仅每相任务一短路电流的计算下一页上一页任务一短路电流的计算电路中的电流和电压数值不等，其相角也不同，这

3、些短路总称为不对称短路。一般工业企业供电系统都为小接地电流系统，并且离发电厂较远，所以两相短路电流和单相接地短路电流都比三相短路电流小。因此在计算短路时，以三相短路电流为重点进行计算，此外，研究三相短路之所以重要还由于在分析计算不对称短路时经常利用对称分量法将不对称短路分解成三相对称的形式加以讨论。3.计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了解决以下几个方面的问题:①正确选择和校验电气设备。下一页上一页任务一短路电流的计算电力系统中的电气设备在短路电流的电动力效应和热效应作用下，必须不受损坏，以免扩大事故范围，造成

4、更大的损失。为此，在设计时必须校验所选择的电气设备的电动力稳定度和热稳定度，因此就需要计算发生短路时流过电气设备的短路电流。如果短路电流太大，必须采用限流措施;②继电保护的设计和整定。关于电力系统中应配置什么样的继电保护，以及这些保护装置应如何整定，必须对电力网中可能发生的各种短路情况逐一加以计算分析，才能正确解决;③电气主接线方案的确定。在设计电气主接线方案时往往出现这种情况:一个供电可靠性高的接线方案，因为电的联系强，在发生故障时，下一页上一页短路电流太大以至必须选用昂贵的电气设备，而使所设计的方案在经济上不合理

5、，这时若采取一些措施，例如适当改变电路的接法，增加限制短路电流的设备，或者限制某种运行方式的出现，就会得到既可靠又经济的主接线方案。总之，在评价和比较各种主接线方案选出最佳者时，计算短路电流是一项很重要的内容。计算短路电流必需的原始资料:应该了解变电所主接线系统，主要运行方式，各种变压器的型号、容量、有关各种参数;供电线路的电压等级，架空线和电缆的型号，有关参数、距离;大型高压电机型号和有关参数，还必须到电力部门收集下列资料:下一页上一页任务一短路电流的计算①电力系统现有总额定容量及远期的发展总额定容量;②与本变电所

6、电源进线所连接的上一级变电所母线，在最大运行方式下的短路电流，最小运行方式下的短路电流或短路容量;③工厂附近有发电厂的应收集各种发电机组的型号、容量、次暂态电抗、连线方式、变压器容量和短路电压百分数，输电线路的电压等级，输电线型号和距离等;④通常变电所有两条电源进线，一条运行，另一条备用，应判断哪条进线的短路电源较大，哪条较小，然后分别计算最大运行方式下和最小运行方式下的短路电流。二、无限大容量电源系统供电时短路过程下一页上一页任务一短路电流的计算1.无限大容量电源系统定义无限大容量电源系统，这个名称从概念上是不难理

7、解的:①电源容量为无限大时，外电路发生短路(一种扰动)所引起的功率改变对于电源来说是微不足道的，因而电源的电压和频率保持恒定;②无限大容量电源系统可以看作是由无限多个有限功率电源并联而成，因而其内阻抗为零，电源电压保持恒定。实际上，真正的无限大容量电源是没有的，而只能是一个相对的概念，往往是指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。如果系统阻抗(即等值电源内阻抗)不超过短路回路总阻抗的5%~10%，下一页上一页任务一短路电流的计算下一页上一页任务一短路电流的计算或电力系统容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电

8、力系统视为无限大容量系统。对一般工厂供电系统来说，由于工厂供电系统的容量远比电力系统总容量小而阻抗又较电力系统大得多，因此工厂供电系统内发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压，几乎维持不变，也就是说可将电力系统视为无限大容量的电源。另外由于按无限大容量电源系统所计算得到的短路电流，是电气装置所通过的最大短路电流，因此，在初步估算装置通过的最