第3章短路电流的计算ppt课件.ppt

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1、第3章　短路电流的计算3.1短路的原因、后果及形式3.2无限大容量系统及其短路时的暂态过程与物理量3.3无限大容量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短路电流的热效应和力效应基本技能训练中小型工厂变电所短路电流的计算思考题与习题3.1短路的原因、后果及形式1.短路的原因电力系统运行有三种状态：正常状态、非正常状态和故障状态。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，而且要考虑系统的非正常运行状态和故障状态。最常见的故障就是短路。所谓短路，是指电力系统正常运行以外的相与相或相与地之间的低阻性短接。造成短路的主要原因有以下几个方面：(1)电气设备载流部分的绝

2、缘损坏。例如，绝缘材料的自然老化、脏污；电气设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；电气设备本身设计、安装和运行维护不良；电气设备绝缘正常而被过电压击穿；电气设备绝缘受到外力损伤而造成短路等。(2)工作人员的误操作。工作人员不遵守安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压设备接入较高电压的电路中，都可能造成短路。(3)飞禽跨接裸导体或自然灾害。飞禽跨接在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏导线的绝缘都会造成短路。大风、雨雪、冰雹和地震等自然灾害也是造成短路的一个常见因素。2.短路的后果电力系统发生短路时，系统的总阻抗会显著减小，短路所产生的电流随之剧烈增加。如在大容量的电力系统

3、中短路电流可达几万安甚至几十万安。在电流急剧增加的同时，系统中的电压将大幅度下降，如三相短路时，短路点的三相电压均降到零，靠近故障点的各点电压也将显著下降。因此，短路的后果往往都是具有破坏性的。1)短路电流的热效应短路电流会超过正常工作电流的十几倍甚至几十倍，这将使导体或电气设备产生大量热量，温度急剧升高，绝缘受到损伤，甚至可能把电气设备烧毁。2)短路电流的电动力效应巨大的短路电流将在导体和电气设备中产生很大的电动力，有可能使导体或电气设备发生永久性的变形，甚至损坏。3)短路电流的磁效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流将产生不平衡的交变磁场，对附近的通信线路、电子设备及其他弱电

4、控制系统产生电磁干扰，影响其正常工作，甚至产生误动作。4)短路电流产生的电压降很大的短路电流通过电力线路时，在线路上会产生很大的电压降，使系统的电压水平骤降，影响电动机及照明负荷的正常工作，甚至可能导致大量产品报废、生产中断、设备损坏等严重后果。5)短路电流对电力系统稳定性的影响严重的短路故障有可能使电力系统运行的稳定性遭到破坏，使并列运行的发电机组失去同步，进而导致电力系统解裂，甚至“崩溃”，引起大面积的停电，这是短路故障最严重的后果。由此可见，短路的后果是十分严重的。所以在供电系统的设计和运行中，首先应设法消除可能引起短路的一切原因。此外，为了减轻短路的一切后果和防止故障的扩大，

5、就需要计算短路电流，以便正确地选择和校验各种电气设备，进行继电保护装置的整定计算以及选用限制短路电流的电器。3.短路的形式在三相供电系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，如图3-1所示。三相短路用文字符号k(3)表示；两相短路用文字符号k(2)表示；单相短路用文字符号k(1)表示；两相接地短路用文字符号k(1.1)表示，它是指中性点不接地系统中两个不同相均发生单相接地而形成的两相短路，也指两相短路接地的情况。上述短路类型中，三相短路属对称性短路，其他形式的短路均为不对称性短路。图3-1短路的类型(虚线表示短路电流的路径)(a)三相短路；(b)两相短路；(c

6、)单相接地短路；(d)单相短路；(e)两相接地短路；(f)两相短路接地3.2无限大容量系统及其短路时的暂态过程与物理量3.2.1无限大容量系统所谓无限大容量电力系统，是指供电电源容量相对于用户供配电系统容量大得多的电力系统。其特点是：当用户供配电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统馈电母线上的电压能基本维持不变。在工程计算中，常把电力系统的电源总阻抗小于短路回路总阻抗的10%或电力系统的容量超过用户供配电系统容量50倍的电源视为无限大容量系统。对于一般的电能用户供配电系统，由于距供电电源的电气距离较远，供配电系统的容量又远比电力系统总容量小，而阻抗又较电力系统大得多，因此用户供配电

7、系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎维持不变，即可将电力系统视为无限大容量的电源。3.2.2无限大容量系统三相短路时的暂态过程及物理量1.无限大容量系统三相短路时的暂态过程图3-2(a)为无限大容量系统发生三相短路时的电路图，图中RWL、XWL为线路的电阻和电抗，RL、XL为负荷的电阻和电抗。由于三相短路对称，因此可用单相等效电路来分析，如图3-2(b)所示。系统在正常运行时，电路中的电流取决于电源电压和电路中所有元件的总阻抗。当发生三相短路