开关柜短路电流的电动力效应与热效应.ppt
2008 Eaton Corporation.All rights reserved.This is a photographic template your photograph should fit precisely within this rectangle.开关柜短路电流的电动力效应与热效应Oct.27,2009Sunny R&D PCSB 221.短路的定义：短路的定义：定义1：短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性 连接或经小阻抗连接。定义2：短路是指不同电位的导体之间的电气短接。2.短路的种类：短路的种类：三相短路（对称短路）两相短路单相短路（最常见）两相接地短路3.短路的原因短路的原因4.主要原因是电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。5.绝缘损坏的原因：设备长期运行，绝缘自然老化，操作过电压，雷电过电压，绝缘受到机械损伤等。6.运行人员的误操作（带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸等），或鸟兽跨越在裸露导体上也是引起短路的原因（树枝因风跨越导体）。1.短路概述331.短路概述4.短路的危害短路的危害44短路电流的效应1.供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应。电气设备和导体应能承受这两种效应的作用，满足动、热稳定的要求。2.短路电流的电动力效应 通电导体的周围有磁场存在，而磁场对通电导体又有作用力。因此，两个或几个相互有电磁耦合的导体之间必有相互作用的力，我们把载流导体之间的这种作用力称为“电动力”（Short circuit forces）。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时，特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。3.电动力大小的计算及方向判定55Two anti parallel currentsFFF=0/4x 2xL/a x I1xI2aLI 1I 2由此可见，电动力的大小与导体间的由此可见，电动力的大小与导体间的相互位置以及通过它们的电流大小有关。相互位置以及通过它们的电流大小有关。66Two parallel currentsI 1I 2FFF=0/4x 2xL/a x I1xI2L77Calculation example,(anti)parallel currentsF=0/4x 2xL/a x I1xI2L=0.4 ma=0.1 m0=4x x10-7 H/m(Permeability of Free Space)(真空磁导率:亨利每米,它与真空介电常数0乘积的开方的倒数等于真空光速。光速没有经过特殊定义，在国际单位之中，它本身的数值“在数学上”没有任何特殊之处299792458米每秒。同样，真空介电常数“在数学上”也没有任何特殊之处：8.85418710-12牛顿每平方安培。c 0 0=1 )I1=I2=50 000 AF=2000 NI=kA gives simplifiedF=0.2xL/a x I1xI2 N88”Tulip”contactI 1I 2FFfffff=0/4x 2x L/a x I1xI299Bus bar cornerIIIFF1010Apparatus truckIF1111Making current with Earthing switch fed from belowFfI1212Making current with Earthing switch fed from abovefFI1313开关柜中的电动力效应开关柜中的导电部分是由多个导体构成的，当导体中有电流流过时，各导体之间就有电动力的作用。三相交流电动力-同一瞬间三相电流各不相同，一相导体所受的电动力可以认为是其它两相电流单独作用的叠加。导体截面形状对电动力的影响-引入与导体截面尺寸及导体间距离有关的修正系数Kf.1414开关柜中的电动力效应两平行载流导体间的电动力1515开关柜中的电动力效应1616开关柜中的电动力效应1717开关柜中的电动力效应三相平行载流导体间的电动力Im 为线电流幅值为线电流幅值1818开关柜中的电动力效应1919短路时电动力对于开关柜的影响当主回路发生短路时，载流导体将受到很大电动力。2020短路动稳定度的校验目的短路动稳定度校验的目的是当主回路发生短路时，载流导体应具备足够的机械强度承受电动力的作用而不致损坏。即应满足xu式中短路时导体产生的总机械力 xu导体材料的允许应力 2121短路动稳定度的校验对象短路动稳定度校验的对象-载流导体，包括母线（铜排、主母线），支撑绝缘子和连接螺栓。一般最先发生破坏的是支撑绝缘子，12kV KUVAG绝缘子弯曲破坏力为7.5kN40.5kV KUVAG绝缘子弯曲破坏力为10kN40kA,50kA 系统中开关柜的柜宽不小于800mm。2222短路电流的热效应导体通过正常负荷电流时，由于导体具有电阻，就要产生电能损耗，转换为热能，一方面使导体温度升高，另一方面向周围介质散热。当导体内产生的热量与导体向周围介质散发的热量相等时，导体就维持在一定的温度值。当线路发生短路时，短路电流将使导体温度迅速升高。但短路后线路的保护装置很快动作，切除短路故障，因此短路电流通过导体的时间很短，通常不会超过23s。所以在短路过程中，可不考虑导体向周围介质的散热，也就是可近似地认为在短路时间内导体与周围介质是绝热的，短路电流在导体中产生的热量，完全用来使导体温度升高。由于导体温度上升得很快，因而导体的电阻与比热不是常数，而是随温度的变化而变化。2323短路热稳定度的校验2424短路热稳定度的校验2525短路热稳定度的校验2626短路热稳定度的校验2727短路热稳定度的校验2828短路热稳定度的校验2929短路热稳定度的校验-GB3906-2006Cu:3s,110A/mm2;4s,95.5A/mm2Al:3s,71.95A/mm2;4s,62.3A/mm23030短路动热稳定的相关标准老标准：GB2706-89 现行标准：GB/T 11022-1999 item 6.6 P578P7603131短路电动力作用下母线共振问题短路电动力作用下母线共振问题 3232结束
