现代供配电技术课件第3章 短路计算.ppt

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1、第3章短路电流计算内容提要：3．1短路概述3．2无限大容量供电系统三相短路分析3．3无限大容量供电系统三相短路电流的计算3．4两相和单相短路电流的计算3．5短路电流的效应§3-1概述短路的种类：如图3.1造成短路的主要原因是电气设备截流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等。误操作产生的故障约占全部短路故障的70％。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。短路的主要原因和现象短路的主要危害短路时温度急剧上升：会使绝缘加速老化或损坏；产生很大的电动力，使设备的载流部分变形或损坏，要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降：离短路点越近的母线，电压下降

2、越厉害，影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。§3-1无限大容量供电系统三相短路分析3.2.1无限大容量供电系统的概念三相短路是电力系统最严重的短路故障，三相短路的分析计算又是其他短路分析计算的基础。“无限大容量系统”是指端电压保持恒定，没有内部阻抗和容量无限大的系统3.2.2无限大容量供电系统三相短路暂态过程1．正常运行设电源相电压为电流幅值阻抗角图3.2所示是电源为无限大容量系统的供电系统发生三相短路的系统图和三相电路图短路电流应满足微分方程是非齐次一阶微分方程，其解为式中为短路电流周期分量幅值；为短路回路阻抗角；2.三相短路分析3．最严重三相短路时的短路电流根据图3

3、.3、3.4最严重短路电流的条件为：短路前电路空载或=1短路瞬间电压过零，即t=0时=或短路回路纯电感，即=3．2．3三相短路电流的有关参数1.短路电流周期分量有效值2.次暂态短路电流3．短路全电流有效值4．短路冲击电流和冲击电流有效值5．稳态短路电流有效值简称短路电流：6．三相短路容量3．3无限大容量供电系统三相短路电流的计算供配电系统通常具有多个电压等级。常规的有名值计算短路电流时，将所有元件的阻抗归算到同一电压级才进行计算。通常采用标幺值，简化计算，便于比较分析。3.3.1标幺制用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标幺值没

4、有单位。即容量、电压、电流、阻抗的标幺值4个基准值中只有两个是独立的，通常选定基准容量和基准电压，按下式求出基准电流和基准阻抗线路的额定电压和基准电压对照值见表3.13．3．2短路回路元件的标幺值阻抗计算短路电流时，需要计算短路回路中各个电气元件的阻抗及短路回路的总阻抗1.线路的电阻标幺值和电抗标幺值其电阻标幺值和电抗标幺值分别为2．变压器的电抗标幺值3.电抗器的电抗标幺值4．电力系统的电抗标幺值(1)已知电力系统电抗有名值系统电抗标幺值为（2）已知电力系统出口断路器的断流容量将系统变电所高压馈线出口断路器的断流容量看做系统短路容量来估算系统电抗，即（3）已知电力系统出口处的短

5、路容量系统的电抗标幺值由下式决定5．短路回路的总阻抗标幺值短路回路的总阻抗标幺值由短路回路总电阻标幺值和总电抗标幺值决定，即3．3．3三相短路电流计算三相短路电流周期分量有效值由于，，上式即为上式表示，短路电流周期分量有效值的标幺值等于短路回路总阻抗标幺值的倒数。2.冲击短路电流冲击短路电流有效值为或（高压系统）（低压系统）3.三相短路容量或上式表示，三相短路容量在数值上等于基准容量与三相短路电流标幺值或三相短路容量标幺值的乘积，三相短路容量标幺值等于三相短路电流的标幺值。3．3．4电动机对三相短路电流的影响接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时

6、电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。如图3.8所示电动机提供的冲击短路电流可按下式计算当高压电动机单机或总容量大于1000kW，低压电动机单机或总容量大于100kW，在靠近电动机引出端附近发生三相短路时，才考虑电动机对冲击短路电流的影响。因此，考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电流为3．4两相和单相短路电流的计算3．4．1两相短路电流的计算图3-9所示的无限大容量系统发生两相短路时其短路电流可由下式求得无限大容量系统短路时，两相短路电流较三相短路电流小3．4．2单相短路电流的计算在工程计算中，大接地电流系统或低压三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流可用下式进行计

7、算同时，有3．5短路电流的效应3．5．1短路电流的热效应1.路时导体的发热过程与发热计算当电力线路发生短路时，极大的短路电流通过导体。由于短路后线路的保护装置很快动作将故障线路切除，所以短路电流通过导体的时间很短（一般不会超过2～3s）一般采用短路稳态电流来等效计算实际短路电流所产生的热量短路发热的假想时间，用tima表示短路发热假想时间可用下式近似计算当tk＞1s时，可以认为短路时间tK为短路保护装置实际最长的动作时间top与断路器的断路时间toc之和，即对于一般高压油断路器，可取toc=