工厂供电 短路电流.ppt

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1、工厂供配电第4章短路电流计算在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况，最严重的故障是短路故障。本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流（简称短路电流），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。第4章短路电流计算4.1概述4.2无限大容量电源系统短路过程分析4.3短路电流计算4.4短路电流的热效应和力效应课堂练习4.1概述1.短路的概念所谓短路（shortcircuit），是指电力系统中不同电位的导电部分之间的低阻性短接。也就是指电力系统中相与相之间，或相与地之间通过导体、电弧或小阻抗短接

2、而形成的非正常运行状态。2.短路的原因电气设备载流部分的绝缘损坏（自然老化、操作过电压、大气过电、机械损伤）运行人员误操作（带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸）其他因素（鸟兽跨接裸导体或咬坏设备、电缆的绝缘）3.短路的类型对称短路：三相短路不对称短路：单相短路两相短路两相接地短路发生可能性最小，短路电流最大！发生的可能性最大！三相短路示意图三相短路a）三相短路两相短路示意图两相短路单相短路示意图单相(接地)短路两相接地短路示意图两相接地短路d）4.短路的危害短路电流的热效应使设备急剧发热，可能导致设备过热损坏；短路电流产生很大的电动力，可能使设备永久变形或严重损坏；短路时系统

3、电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作；短路可能影响电力系统运行的稳定性；不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作。5.短路电流计算的意义巨大的短路电流（short-circuitcurrent）将对电气设备及人身安全带来极大的危害和威胁。为了预防短路及产生的危害，需要对供电系统中可能产生的短路电流数值预先加以计算，根据计算的结果作为选择电器设备及供电设计的依据。6.短路电流计算的目的为了选择电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流；在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值；校验电气设备及载流导

4、体的力稳定和热稳定，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量。7.短路电流计算的基本假设工程上多采用近似计算法，计算结果偏大，作为计算基础的基本假设有：认为系统中各元件参数恒定；当短路回路的总电阻小于总电抗的1/3时，忽略回路中各元件的电阻；忽略短路点的过渡电阻，短路点均以金属性短路对待；除不对称故障处出现局部不对称之外，电力系统通常都看做三相对称的。8.防止短路对策预防性试验正确安装和维护防雷设备文明施工严格遵守操作规程4.2无限大容量电源系统的短路过程分析无限大容量系统的三相短路过程分析无限大容量系统的两相短路过程分析感应电动机对短路电流的影响4.2.1无限大容量电源系统的

5、三相短路过程分析无限大容量电源系统三相短路过渡过程分析有关短路的物理量1.无限大容量电源系统理想的无限大容量电源是指内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零时，不管输出的电流如何变动，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。在工程实际应用中，无限大容量只是一个相对概念，指电源系统的容量相对于用户容量大得多，在发生三相短路时，电源系统的阻抗远远小于短路回路的总阻抗，以致无论用户负荷如何变化甚至发生短路，系统的母线电压都能基本维持不变。在等值电路图中表示为S=∞和X=0。在工程计算中，当电源系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的5%～10%，或者电源系统的容量超过用户容量的50倍时，可

6、将其视为无限大容量电源系统。提示2.三相短路过渡过程分析短路发生以后，系统电流将由原来的正常负荷电流突然增大，经过暂态过程后达到短路后的稳定值。由于暂态过程的短路电流比稳态值大得多，它对电气设备的危害也很严重，因此有必要对三相短路电流的暂态过程加以分析。短路电流暂态过程短路电流最大值条件（1）短路电流暂态过程图1三相短路时的三相等效电路图图2分析三相短路时的单相等效电路图当t＝0时刻，发生三相短路，则图2所示等效电路的电压方程为：解微分方程得短路全电流为：当t＝0时刻，发生三相短路，由于短路电路存在电感，电流不能突变，因此引起一个过渡过程，即“短路暂态过程”。短路前，电路中的正常负荷

7、电流为：当t＝0时刻，发生三相短路解方程（3）得：代入公式（2）可得短路全电流瞬时值为：式（5）中，右端第一项为短路电流周期分量;第二项为短路电流非周期分量。由式（5）可以看出，非周期分量在短路后按指数曲线衰减，经历（3~5）Tfi即衰减至零，暂态过程结束，短路进入稳态，稳态短路电流只含有短路电流的周期分量。上述现象的电流波形图如图3所示。图3三相短路电流过渡过程波形图正常运行状态短路暂态过程短路稳态过程（2）短路电流最大值的条件：当电路的参数不变时，短路