故障电流计算

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1、第三章故障電流計算3.1故障電流的來源3.1.1發電機所產生之故障電流3.1.2同步電動機所產生之故障電流3.1.3感應電動機所產生之故障電流3.1.4電容器所產生之故障電流3.2故障電流計算原理3.3對稱短路電流及非對稱短路電流3.4啟斷容量及瞬間電流容量之計算3.5標么值計算3.6阻抗的選用標準3.7配電系統標么值計算3.8短路電流及短路容量之計算3.9短路電流計算步驟3.10依據短路容量之故障電流快速運算法3.11單相短路故障電流計算結束放映1故障電流計算配雷系統中因設備或線路絕緣不良，或其他原因所造成之故障，會產生很大的故障電流。此時，保護設備必須迅速地

2、將故障之設備或線路切離，以阻止故障電流的繼續流通，使停電的範園減至最少。3.1故障電流的來源配電系統發生短路故障時，除了電力公司的發電機(電源)會供給短路電流外，工廠裡的同步電動機，電力電容器及感應電動機等，亦為短路電流的主要來源。計算短路電流時，一般皆簡單地將旋轉電機之電抗分為：Xd〞－－次暫態電抗，為發生短路時第一週波的電抗值Xd′－－暫態電抗，為發生短路5秒至2秒的電抗值Xd－－同步電抗，為計算穩態短路電流的電抗值由發電機供電之線路，發生短路故障時，因其激磁及速度仍正常，其感應的電壓就產生短路電流，電流之大小受發電機及線路的阻抗限制。如[圖3-1(b)]所

3、示。3.1.1發電機所產生之故障電流下一頁上一頁23.1.2同步電動機所產生之故障電流故障時，因產生異常的故障電流而使系統產生相當大的壓降，此時同步電動機自系統中所接收的電能不足以驅動其負載。同時，同步機之內部感應電壓反使電流流向故障點。如[圖3-1(c)]所示。3.1.3感應電動機所產生之故障電流感應電動機所供給的故障電流，乃因故障發生後之慣性作用使之暫成發電機作用而產生的。如[圖3-1(d)]所示。3.1.4電容器所產生之故障電流在發生事故時，電力電容器會向系統放電，通常為時間極為短暫之高頻電流，故電力電容器在故障電流方面的效應通常不計。如[圖3-1(e)]

4、所示。下一頁上一頁3[圖3-1]BACK下一頁上一頁43.2故障電流計算原理負載電流值由線路及負載的阻抗決定。當線路或設備發生短路故障時，在短路的地方形成新電路如[圖3-2]，配電系統某一點發生短路故障時，其故障電流為：[圖3-2]設Z1、Z2、Z0分別為機器或線路的正相負相序及零相序阻抗，則三相短路故障電流為一線接地故障電流為下一頁上一頁53.3對稱短路電流及非對稱短路電流如[圖3-3]之直流串聯電路，當開關S關上時，其電流值依可求得為[圖3-3]下一頁上一頁6[圖3-4]之交流電路，相當於配電系統發生短路故障時的情形，當開關S關上時可解得故障電流[圖3-4]

5、下一頁上一頁7最大非對稱短路電流之有效值為對稱電流有效值(I)之倍。[圖3-5]為典型的短路電流。[圖3-5]下一頁上一頁83.4啟斷容量及瞬間電流容量之計算配電系統發生短路故障時，其直流暫態成份的衰減速率與X/R有關，X/R愈小，其衰減愈快。設非對稱電流與對稱電流有效值之比為K，即Iasy=KIsy其中Iasy及Isy分別為非對稱電流及對稱電流的有效值。其中K值可由[圖3-6]中，依斷路器之啟斷時間及X/R值決定之。高低壓熔絲及低壓斷路器之啟斷時間約為0.5週波，此時X/R與K值之關係示於[表3-1]。[圖3-6]下一頁上一頁9[表3-1]BACK下一頁上一頁

6、10一、啟斷容量計算1.600V以上電路，依斷路器之動作時間，按下列標準選定K值動作時間2週3週5週8週以上K值1.41.21.11.0但匯流排之短路容量在5OOMVA以上者，上列K值應加0.1。2.600V以下低壓斷路器，以三相平均值為額定的斷路器，K=1.25。二、瞬間電流容量的計算計算瞬間電流容量時，K值之選用原則如下：1.600V以上高壓系統，一般情形，K=1.62.5000V以下，600V以上，且無局部自備發電機之系統，K=1.53.600V以下之開關設備，其瞬間電流容量，與啟斷容量相同。4.配電系統有較長的電纜時，依實際X/R值，按[圖3-4]計算0

7、.5週波時的K值。至於應如何配合設備之裝置地點以選用暫態、次暫態電抗及K值，參考[表3-2]。下一頁上一頁11[表3-2]BACK下一頁上一頁12標么值的定義為實際值與基準值之比：百分率(﹪)的意義，與標么值相似：電力工程最常計算的對象有四：功率S、電壓V、電流I、阻抗Z。Sb及Vb決定後，則Ib及Zb可求得如下：單相時三相時單相時三相時3.5標么值計算下一頁上一頁13電壓與容量同時改變時pu值亦可依下式轉換成百分阻抗表示Z﹪=Zpu·100﹪欲由pu值換算成歐姆值時，可由下式求出或{例3.1}假設送電端電壓為電壓之基準值。即：基準電壓若受電端電壓下一頁上一頁1

8、4{例3.2}上述情況下