短路电流的计算教学教材.ppt

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1、短路电流的计算一、短路及其原因、后果短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线等）之间发生的低阻性短接。主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏，人员误操作、雷击或过电压击穿，以及鸟兽危害等。短路后果：短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；严重的短路会影响系统的稳定性；短路还会造成停电；不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。二、短路的类型三相短路两相短路单相(接地)短路单相短路两相接地短路两相短路接地1、为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供

2、电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流；2、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；3、校验电气设备及载流导体的动稳定和热稳定性，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量；4、对瞬时动作的低压断路器，则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。三、计算短路电流的目的四、相关短路电流计算值第二节无限大电源条件下短路电流的计算方法一、无限大容量电源供电系统的概念无限大容量电源——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。无限大容量电源短路电流变化曲线三相短路电流常用的计算方法有欧姆法和标幺制

3、法两种。欧姆法是最基本的短路计算方法，适用于两个及两个以下电压等级的供电系统；而标幺制法适用于多个电压等级的供电系统。短路计算中有关物理量一般采用以下单位：电流为“kA”（千安）；电压为“kV”（千伏）；短路容量和断流容量为“MV·A”（兆伏安）；设备容量为“kW”（千瓦）或“kV·A”（千伏安）；阻抗为“Ω”（欧姆）等。一、标幺值法在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值是不变的。短路电流的周期分量的计算公式为：在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sj和基准电压Uj，基准电流Ij和基准电

4、抗Xj其中，是短路点所在网路段的平均额定电压，取二、供电系统中各元件电抗标幺值1）输电线路图3－5多级电压的供电系统示意图S、U、I、X需要满足以下关系式：选取基准值时，只要选定两个，另外两个可以通过计算得到。基准容量一般取100MVA，基准电压取短路点所在网路段的平均额定电压。2）变压器3）电抗器4）电源三、求电源至短路点的总电抗计算出每个元件的电抗后，就可以画出由电源至短路点的等效电路图。图3-6就是图3-5的等效电路图。求总电抗时，可根据元件间的串、并联关系求出总的电抗标幺值。。图3－6图3－5所示系统的等效电路图四、短路参数的计算三相短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或

5、断开容量(或称遮断容量)是否满足可靠工作的要求。三相短路容量的标幺值：三相短路容量的实际值：三相短路电流的实际值：三相短路电流的标幺值：标幺值法计算短路电流公式简明、清晰、数字简单，特别是在大型复杂、短路计算点多的系统中，优点更为突出。所以标幺值法在电力工程计算中应用广泛。供电系统的短路电流大小与系统的运行方式有很大的关系。系统的运行方式可分为最大运行方式和最小运行方式。最大运行方式下电源系统中发电机组投运多，双回输电线路及并联变压器均全部运行。此时，整个系统的总的短路阻抗最小，短路电流最大。反之，最小运行方式下由于电源中一部分发电机、变压器及输电线路解列，一些并联变压器为保证处于

6、最佳运行状态也采用分列运行，这样将使总的短路阻抗变大，短路电流也相应地减小。在用户供电系统中，用最小运行方式求，供继电保护校验灵敏度用。用标幺值法计算短路电流的步骤：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值。④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或Y-Δ

7、变换、等电位法等。⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、短路冲击电流和三相短路容量。例：设供电系统图如图3-7a所示，数据均标在图上，试求处的三相短路电流。图3－7例3－1的供电系统图a)电路图1)选处，取Uj1=6.3kV则对于处，取Uj2=0.4kV则2)计算系统各元件阻抗的标幺值，绘制等效电路图，图上按顺序标出其阻抗值。解：图3－7例3－1的供电系统图b）等效电路图3)求电源点至短路点的总阻抗。4)求短路电流的周期分