煤矿供电技术 3短路电流计算课件.ppt

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1、第3章短路电流计算本章讨论和计算供电系统在短路故障条件下产生的电流本章内容是分析工厂供电系统和进行供电设计计算的基础3.1短路的基本概念3.2无限大容量电源系统短路暂态过程分析3.3无限大容量电源系统短路电流计算3.4两相和单相短路电流计算3.5大功率电动机对短路电流的影响3.6短路电流的电动力效应和热效应第3章短路电流计算3.1短路电流的基本概念3.1.1短路原因1.电气设备、元件的损坏:设备绝缘自然老化、操作过电压、大气过电压、机械损伤2.自然原因：鸟兽跨接裸导体3.人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸巴黎埃菲尔铁塔因电线短路起火巴黎埃菲尔

2、铁塔因电线短路起火1三相短路2两相短路3单相短路4两相接地短路3.1.2短路的形式短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统造成极大的危害：(1)产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。(2)使电压骤然下降，严重影响电气设备的正常运行。(3)短路时保护装置动作，造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。(4)严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。(5)不对称短路

3、将产生不平衡交流电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。3.1.3短路的危害计算短路电流的目的：选择、校验电气设备：计算三相最大短路电流，对设备进行动稳定性和热稳定性校验。选择、整定、校验继电保护装置：一般用最小两相短路电流计算保护灵敏度。选择限流装置：选择供电系统的接线、运行方式。二、无限大电源容量系统短路电流暂态过程及参数无限大电源容量是一个相对的概念，它是指电源距短路点的“电气距离”较远、电源额定容量远大于系统供给短路点的短路容量的电源，常用S=∞表示。“电气距离”较远，实际上是指电源阻抗小于短路回路总阻抗10%

4、的情况。对于无限大电源容量系统，在分析短路暂态过程中，可以不考虑电源内部的参数，可以认为电源电压维持不变。1.三相短路电流暂态过程分析供电系统发生三相短路的电路如图所示，R、L为线路的电阻和电感，Rlo和Llo为负载的电阻和电感。由于电路对称，可取一相来分析。短路前电路中的电压和电流为其中1.三相短路电流暂态过程分析1.三相短路电流暂态过程分析在S处发生三相短路时，负载回路被短接，失去电源。S点处的电位为零，电源电压全部加在短路回路上。在电源至短路点的回路内，电流将由原来的负载电流增大为短路电流，其瞬时值可由短路回路的微分方程来确定。1.三相短路电流暂态过程分析一相

5、的回路方程式为一阶常系数非齐次微分方程，由此可以解得短路全电流表达式为1.三相短路电流暂态过程分析式中:Ipe——短路后的稳态电流值，称周期分量；Iap——短路电流非周期分量；Ipe.m——短路电流周期分量幅值；φs——短路回路的阻抗角，Ts——短路回路的时间常数，Ts=L/R1.三相短路电流暂态过程分析对应的短路电流波形如图所示。图中为非周期分量初始值，为周期分量初始值。图3-3无限大容量电力系统发生三相短路时的电压、电流变动曲线1.三相短路电流暂态过程分析短路电流暂态过程的特点是产生非周期分量电流，产生的原因是由于回路中存在电感。在发生突然短路的瞬间（即t=0时

6、），短路前的电流与短路后的周期分量电流一般不相等。由楞次定律，为维持电流的连续性（即电感回路中电流不能突变），将在电感回路中产生一自感电流来阻止电流的突变，该电流就是非周期分量电流。它的初始值iap.0的大小与短路故障发生的时刻有关，即与电压V的初相角θ有关。1.三相短路电流暂态过程分析短路电流非周期分量是按指数规律衰减的。由于它是由电流突变感生而来，没有外加电压的维持，也就没有能量的补充；而短路回路为R-L电路，不断的消耗能量，所以iap按指数规律单调衰减。衰减的速度决定于回路时间常数Ts，一般非周期分量衰减很快，在0.2s后即衰减到初始值的2%，在工程上即可以认

7、为已衰减结束。这也说明电力系统的暂态过程非常短暂。2.有关短路计算的物理量1）稳态短路电流Iss当非周期分量衰减到零后，断路故障的暂态过程即告结束，此时进入短路的稳定状态，这是的电流成为稳态短路电流，其有效值用Iss表示。当系统容量为无限大时，稳态短路电流就等于短路电流周期分量有效值Ipe，也等于需计算的短路电流有效值Is。Is是短路保护装置整定和校验的依据，也是选择、校验电气设备的依据。2.有关短路计算的物理量2)短路电流冲击值iim短路电流可能的最大瞬时值，称为冲击电流，用iim表示。是用来校验电气设备和母线动稳定的重要数据。冲击系数Kim表示冲击电流比周期