短路电流计算及电气设备的选择校验精选课件.ppt
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1、关于短路电流计算及电气设备的选择校验第一页,本课件共有39页2023/3/1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电系系统统中中不不同同电电位位的的导导电电部部分分(各各相相导导体体、地地线线等等)之之间间发发生生的低阻性短接。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电气气设设备备载载流流部部分分的的绝绝缘缘损损坏坏,其其次次是是人人员员误误操操作作、鸟鸟兽兽危害等。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多倍倍,有有时时高高达几十万安培
2、。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的不平衡交变磁场,对通信和电子设备等产生电磁干扰等。强的不平衡交变磁场,对通信和电子设备等产生电磁干扰等。第二页,本课件共有39页二、短路的类型二、
3、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)、单单相相短短路路(c,d)c,d)和两相接地短路和两相接地短路(e,f)e,f)。第三页,本课件共有39页续上页续上页 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第四页,
4、本课件共有39页2023/3/1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电源源,就就是是指指电电源源内内阻阻抗抗为为零零,供供电电容容量量相相对对于于用用户户负负荷荷容容量量大大得得多多的的电电力力系系统统,不不管管用用户户的的负负荷荷如如何何变变动动甚甚致致发发生生短短路路时时,电电源源内内部部均不均不产产生生压压降,降,电电源母源母线线上的上的输输出出电压电压均均维维持不持不变变。二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析第五页,本课件共有39页续上页续
5、上页等效等效电电路的路的电压电压方程方程为为 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电流流 当当t t0 0时时,由于短路,由于短路电电路存在着路存在着电电感,因此感,因此电电流不会突流不会突变变,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流为第六页,本课件共有39页续上页续上页 无限大容量系无限大容量系统发统发生三相短路生三相短路时时的的电压电压、电电流曲流曲线线如下图:如下图:第七页,本课件共有39页三、有关短路的物理量三、有关短路
6、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 短路全短路全电电流流ik.t 短路冲短路冲击电击电流流ish 短路短路稳态电稳态电流流I 短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值Ish I=Iz.t=Iz 第八页,本课件共有39页2023/3/1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电源源供供电电系系统统中中发发生生三三相相短短路路时时,短短路路电电流流的的周周期期分分量量的的幅幅值值和和有有效效值值是不是不变变的。的。在高压电路的短路计算中,通常只
7、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。标幺值标幺值第九页,本课件共有39页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电压,通常取元件所在,通常取元件所在处处的短路的短路计计算算电压为电压为基准基准电压电压,即取,即取 基准电抗基准电抗 S Sk k为为电电力系力系统变电统变电所高所高压
8、馈电线压馈电线出口出口处处的短路容量的短路容量。第十页,本课件共有39页续上页续上页 2 2)电电力力线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)电电力力变压变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值因因为为 所以所以 标标幺幺值值 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。第十一页,本课件共有39页三、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
9、限大容量系统统三相短路周期分量有效三相短路周期分量有效值值的的标标么么值值按下式按下式计计算算:由此可得三相短路由此可得三相短路电电流周期分量有效流周期分量有效值值:其他其他短路短路电电流: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)第十二页,本课件共有39页 某某厂厂一一10/0.410/0.4kVkV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(u uk k%=5%=5),由由厂厂1010kVkV高高压压配配电电所所通通过过一一条条长长0.50.5kmkm的的1010kVkV电电缆缆(x x0 00.08/km0.08/
10、km)供供电电。已已知知高高压压配配电电所所1010kVkV母母线线k-1k-1点点三三相相短短路路容容量量为为5252MVAMVA,试试计计算算该该车车间间变变电电所所380380V V母母线线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第十三页,本课件共有39页续上页续上页 2 2)电电力力线线路的路的电抗标幺值电抗标幺值 3 3)电电力力变压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
11、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 第十四页,本课件共有39页 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1010kVkV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、分分列列运运行行两两种种情情况况下下低低压压380380V V母线上母线上k k-2-2点短路的三
12、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值 第十五页,本课件共有39页续上页续上页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 2 2)电电力力线线路的路的电抗标幺值电抗标幺值 3 3)电电力力变压变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值第十六页,本课件共有39页续上页续上页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
13、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 第十七页,本课件共有39页续上页续上页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流的短路容量 两台变压器并联运行情况下:两台变压器并联运行情况下: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 第十八页,本课件共有39页续上页续上页两台变压器分列运行情况下:两台变压器分列运行情况下: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
14、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 第十九页,本课件共有39页四、两相短路电流的估算 两相短路电流两相短路电流 而三相短路电流而三相短路电流 所以所以 第二十页,本课件共有39页2023/3/1第四节第四节 低压电网中短路电流的计算低压电网中短路电流的计算一、低压电网短路计算的特点 1 1、配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑;、配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑;2 2、电阻值较大,电抗值较小;、电阻值较大,电抗值较小;3 3、低压系统元件的电阻多以毫欧计,因此用有名值法比较方便。、低压系统元件的电阻多以毫欧计,因此
15、用有名值法比较方便。4 4、因低、因低压压系系统统的非周期分量衰减快,的非周期分量衰减快,k kshsh值值在在1 11.31.3范围范围。二、三相短路电流的计算二、三相短路电流的计算 电电源源至至短短路路点点的的总总阻阻抗抗包包括括变变压压器器高高压压侧侧系系统统、变变压压器器、低低压压母母线线及及配配电电线线路路等元件的阻抗;开关等元件的阻抗;开关电电器及器及导线导线等接触等接触电电阻可忽略不阻可忽略不计计。第二十一页,本课件共有39页续上页续上页1 1高压侧系统的阻抗高压侧系统的阻抗3 3母母线线及及电缆电缆的阻抗,其的阻抗,其单单位位长长度度值值可可查查手册手册。2 2变压器的阻抗变压
16、器的阻抗应计应计及的及的电电阻、阻、电电抗(抗(单单位均位均为为 )有)有 归归算到低算到低压侧压侧的高的高压压系系统统阻抗可按下式阻抗可按下式计计算:算:归归算到低算到低压侧压侧的的变压器变压器阻抗可按下式阻抗可按下式计计算:算:第二十二页,本课件共有39页三、单相短路电流的计算 根根据据对对称称分分量量法法,单单相相短短路电流为路电流为工程计算公式为工程计算公式为高压系统的高压系统的相零电阻相零电阻变压器的相变压器的相零电阻零电阻母线及电缆的相母线及电缆的相零电阻零电阻正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗低压侧低压侧单相短路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗密切相关。单相短
17、路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗密切相关。各元件的相零电阻与电抗值可通过计算或查有关设计手册。各元件的相零电阻与电抗值可通过计算或查有关设计手册。第二十三页,本课件共有39页 某某用用户户10/0.38kV变变电电所所的的变变压压器器为为SCB10-1000/10型型,Dyn11联联结结,已已知知变变压压器器高高压压侧侧短短路路容容量量为为150MVA,其其低低压压配配电电网网络络短短路路计计算算电电路路如如图图所所示示。求求短短路路点点k-1处的三相和单相短路电流。处的三相和单相短路电流。例题3 解:1 1、计计算算有有关关电电路路元元件的阻抗件的阻抗 1)1)高高压压系系统统阻阻抗
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