供电工程(电气)变电所短路电流计算总结.ppt
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1、Sunday,February 26,2023短路电流计算:步骤如下1。建立电力系统 220kV 66kv n12kV15公里0.4欧姆/公里L2L1L3L48公里12公里7公里6公里B1=3150MVAB2=8000MVA系统图Sunday,February 26,2023电力系统的运行方式n电力系统运行方式是指系统中投入运行的发电,变电,输电,用电力系统运行方式是指系统中投入运行的发电,变电,输电,用电的设备的多少以及他们之间相互连接的情况。不同计算目的,电的设备的多少以及他们之间相互连接的情况。不同计算目的,采用的计算条件不同。采用的计算条件不同。n最大运行方式:被保护线路末端发生短路时
2、,系统阻抗最小,而最大运行方式:被保护线路末端发生短路时,系统阻抗最小,而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。n最小运行方式:同短路条件下,系统阻抗最大,而通过保护装置最小运行方式:同短路条件下,系统阻抗最大,而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。系统等值阻抗的大小与投入运行的短路电流为最小的运行方式。系统等值阻抗的大小与投入运行的电气设备及线路的多少有关。的电气设备及线路的多少有关。n计算短路电流时采用的接线方式,应为导体和电器装设处所发生计算短路电流时采用的接线方式,应为导体和电器装设处所发生的最大短路电流的正常接线方式不考虑短时的变换接线方
3、式(如的最大短路电流的正常接线方式不考虑短时的变换接线方式(如经常不并列运行而仅在切换过程中并列的个段母线)。此外,还经常不并列运行而仅在切换过程中并列的个段母线)。此外,还应考虑到系统容量的发展及本工程的规划容量。应考虑到系统容量的发展及本工程的规划容量。Sunday,February 26,2023步骤2 绘制系统阻抗图所需要确定的条件:1,系统阻抗Xmax:最大运行方式下最小阻抗 系统阻抗Xmin:最小运行方式下最大阻抗2,SjSB=?3,输电线路公里数4,变压器容量5,馈电线路长度Sunday,February 26,2023基准值的选取标么值法按标幺值法进行短路计算时,一般是先选定基
4、准容量按标幺值法进行短路计算时,一般是先选定基准容量Sj和基准电压和基准电压Uj。基准容量,工程设计中通常取基准容量,工程设计中通常取基准电流基准电流 基准基准电压,通常取元件所在,通常取元件所在处的短路的短路计算算电压为基准基准电压,即取,即取 基准电抗基准电抗 Sunday,February 26,2023步骤2先求各元件电抗标么值二、供电系统各元件电抗标幺值二、供电系统各元件电抗标幺值 1 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值S Sk k为为电力系力系统变电所高所高压馈电线出口出口处的短路容量的短路容量。2 2)电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值式中,式中,L L为线路长度,
5、为线路长度,x x0 0为线路单位长度的电抗,可查手册。为线路单位长度的电抗,可查手册。Sunday,February 26,2023 3 3)电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值因因为 所以所以 标幺幺值 短短路路电电路路中中各各主主要要元元件件的的电电抗抗标标么么值值求求出出以以后后,即即可可利利用用其其等等效效电电路路图进行电路化简求总电抗标么值。图进行电路化简求总电抗标么值。Sunday,February 26,2023步骤2:绘制系统阻抗图:n阻抗图:n XB1*B1*n n XL*B2*n Xmax*0.2164n Xmin*0.5121n XL1*n XL2*n XL3*n X
6、L4*nd1nd2nd3nd4nd5nd6n XB2*B2*Sunday,February 26,2023步骤3 算那些短路电流?n系统运行方式 短路计算点 阻抗标么值 I”Ich ich I I(2)n最大运行方式 d1n d2n d3n d4n d5n d6n最小运行方式 d1n d2n d3n d4n d5n d6电器设备选择继电保护整定n灵n敏n度n较n验Sunday,February 26,2023参数解释nI”(I“z)-次暂态短路电流(即三相短路电流周期分量第一周期有效值),用来做继电保护整定和校验断路器额定断流容量;nIch-三相短路电流第一周期全电流有效值,用来校验电器和母线
7、的动稳定以及断路器的额定断流容量Sunday,February 26,2023参数解释nich-三相短路冲击电流(即三相短路电流第一周期全电流峰值),用来校验电器和母线的动稳定;nI-三相短路电流稳态有效值,用来校验电器和载流部分的热稳定,本章为I IZ4;n无穷大容量系统认为I IZt I”Sunday,February 26,2023参数解释nS”Z-次暂态三相短路容量,用来校验断路器的遮断容量;nS-稳态三相短路容量,用来校验电器和载流部分的热稳定;n通常我们令I”=I 则有S”Z SSunday,February 26,2023步骤3 计算过程nId1”=Id1*”*Ij=1/(Xma
8、x*+Xl*)nId1”=Id1*”*Ij =1/(Xmin*+Xl*)nId2”=Id2*”*Ij=1/(Xmax*+Xl*+XB1*/XB2*)*Ij nId2”=Id1*”*Ij=1/(Xmin*+Xl*+XB1*)n同理可得到d3,d4,d5,d6点的短路电流值nIch=1.52*I”nIch=2.55*I”nI=I”(无穷大容量系统I*=S*=1/x*)nS*=,X*=认为I”不衰减Sunday,February 26,2023第一节第一节 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短短路路是是指指供供电系系统中中不不同同电位位的的导电部部分分(各各相相导体体、地地线等
9、等)之之间发生的低阻性短接。生的低阻性短接。造造成成短短路路的的主主要要原原因因是是电气气设备载流流部部分分的的绝缘损坏坏,其其次次是是人人员误操作、操作、鸟兽危害等。危害等。在在供供电电系系统统中中发发生生短短路路故故障障后后,短短路路电电流流往往往往要要比比正正常常负负荷荷电电流流大大许许多倍,有时高达几十万安培。多倍,有时高达几十万安培。当当它它通通过过电电气气设设备备时时,温温度度急急剧剧上上升升,会会使使绝绝缘缘老老化化或或损损坏坏;同同时时产产生生的的电电动动力力,会会使使设设备备载载流流部部分分变变形形或或损损坏坏;短短路路会会使使系系统统电电压压骤骤降降,影影响响系系统统其其他
10、他设设备备的的正正常常运运行行;严严重重的的短短路路会会影影响响系系统统的的稳稳定定性性;短短路路还还会会造造成成停停电电;不不对对称称短短路路的的短短路路电电流流会会产产生生较较强强的的不不平平衡衡交交变变磁磁场场,对对通通信信和电子设备等产生电磁干扰等。和电子设备等产生电磁干扰等。二、短路的类型二、短路的类型 在在供供电电系系统统中中,短短路路的的基基本本类类型型有有三三相相短短路路(a)(a)、两两相相短短路路(b)(b)、单单相相短路短路(c,d)(c,d)和两相接地短路和两相接地短路(e,f)(e,f)。续上页续上页 进进行行短短路路计计算算的的目目的的是是正正确确选选择择和和检检验
11、验电电气气设设备备及及其其保保护护装装置置。三三相相短短路路电电流流是是选选择择和和检检验验电电气气设设备备的的基基本本依依据据。另另外外还还要要用用到到不不对对称称短短路路的的短短路路电流、短路冲击电流、稳态短路电流等。电流、短路冲击电流、稳态短路电流等。三、计算短路电流的目的Sunday,February 26,2023第二节第二节 无限大容量电源供电系统无限大容量电源供电系统 的短路过程分析的短路过程分析一、无限大容量电源供电系统的概念一、无限大容量电源供电系统的概念 无无限限大大容容量量电源源,就就是是指指电源源内内阻阻抗抗为零零,供供电容容量量相相对于于用用户负荷荷容容量量大大得得多
12、多的的电力力系系统,不不管管用用户的的负荷荷如如何何变动甚甚致致发生生短短路路时,电源内部均不源内部均不产生生压降,降,电源母源母线上的上的输出出电压均均维持不持不变。二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析续上页续上页等效等效电路的路的电压方程方程为 解之得解之得,短路电流为短路电流为则则得短路得短路电流流 当当t t0 0时,由于短路,由于短路电路存在着路存在着电感,因此感,因此电流不会突流不会突变,即即ik0=i0 ,可求得积分常数,即可求得积分常数,即式中,式中,iz为短路电流周期分量为短路电流周期分量;ifi为短路电流非周期分量。为短路电流非周期分量。短路前负荷电流为短路前负荷电
13、流为续上页续上页 无限大容量系无限大容量系统发生三相短路生三相短路时的的电压、电流曲流曲线如下图:如下图:三、有关短路的物理量三、有关短路的物理量 短路电流周期分量短路电流周期分量iz 短路电流非周期分量短路电流非周期分量ifi 短路全短路全电流流ik.t 短路冲短路冲击电流流ish 短路短路稳态电流流I 短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值Ish I=Iz.t=Iz Sunday,February 26,2023第三节第三节 无限大容量电源条件下无限大容量电源条件下 短路电流的计算方法短路电流的计算方法一、一、标幺值法标幺值法 在在无无限限大大容容量量电源源供供电系系统中中发生生三三相相短短
14、路路时,短短路路电流流的的周周期期分分量的幅量的幅值和和有效有效值是不是不变的。的。在高压电路的短路计算中,通常只计电抗,不计电阻。故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和基准电压和基准电压Uj。标幺值标幺值续上页续上页基准容量,工程设计中通常取基准容量,工程设计中通常取基准电流基准电流 二、供电系统各元件电抗标幺值二、供电系统各元件电抗标幺值 1 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值基准基准电压,通常取元件所在,通常取元件所在处的短路的短路计算算电压为基准基准电压,即取,即
15、取 基准电抗基准电抗 S Sk k为为电力系力系统变电所高所高压馈电线出口出口处的短路容量的短路容量。续上页续上页 2 2)电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值式中,式中,L L为线路长度,为线路长度,x x0 0为线路单位长度的电抗,可查手册。为线路单位长度的电抗,可查手册。3 3)电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值因因为 所以所以 标幺幺值 短短路路电电路路中中各各主主要要元元件件的的电电抗抗标标么么值值求求出出以以后后,即即可可利利用用其其等等效效电电路路图进行电路化简求总电抗标么值。图进行电路化简求总电抗标么值。三、三相短路电流的计算三、三相短路电流的计算无限大容量系无限大容量系统
16、三相短路周期分量有效三相短路周期分量有效值的的标么么值按下式按下式计算算:由此可得三相短路由此可得三相短路电流周期分量有效流周期分量有效值:其他其他短路短路电流:流:三相三相短路短路容量容量:(对高压系统)(对高压系统)(对低压系统)(对低压系统)某某厂厂一一10/0.4kV10/0.4kV车车间间变变电电所所装装有有一一台台S9S9800800型型变变压压器器(uuk k%=5%=5),由由厂厂10kV10kV高高压压配配电电所所通通过过一一条条长长0.5km0.5km的的10kV10kV电电缆缆(x x0 00.08/km0.08/km)供供电电。已已知知高高压压配配电电所所10kV10k
17、V母母线线k-1k-1点点三三相相短短路路容容量量为为52MVA52MVA,试试计计算算该该车车间间变变电电所所380V380V母线母线k-2k-2点发生三相短路时的短路电流。点发生三相短路时的短路电流。例题1解:1.1.确定基准确定基准值 2.2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值续上页续上页 2 2)电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值 3 3)电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值3求求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的短路容量 1)总电抗标么
18、值)总电抗标么值 2)三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值3)其他三相短路电流其他三相短路电流 某某供供电电系系统统如如图图所所示示。己己知知电电力力系系统统出出口口处处的的短短路路容容量量为为S Sk k=250MVA=250MVA,试试求求工工厂厂变变电电所所10kV10kV母母线线上上k k-1-1点点短短路路和和两两台台变变压压器器并并联联运运行行、分分列列运运行行两种情况下低压两种情况下低压380V380V母线上母线上k k-2-2点短路的三相短路电流和短路容量。点短路的三相短路电流和短路容量。例题2解:1.1.确定基准确定基准值 续上页续上页2.2.计算短路电路中各
19、主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值 2 2)电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值 3 3)电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值续上页续上页3 3.求求k k-1-1点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标么值)总电抗标么值2)三相短路电流周期分量有效值)三相短路电流周期分量有效值3)其他三相短路电流)其他三相短路电流 4)三相短路容量)三相短路容量 续上页续上页4求求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电
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