短路电流计算方法 (1).ppt
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1、合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司2013 年年 3 月月1 煤矿供电知识培训讲座(一)短短 路路 电电 流流 计计 算算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司2提 要1、短路电流计算方法(掌握)2、短路电流计算结果的应用(熟悉)3、影响短路电流的因素及限制短路电流的措施(熟悉)合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司31、短路电流计算方法合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司4短路电流计算主要目的选择导体和电器设备确定送电线路对通信线电磁危险影响电网电厂主接线的比较、选择继电保护等保护设备整定选择的依据验算接地装置的接触电压和跨步电压合肥明信软件技术
2、有限公司合肥明信软件技术有限公司5高低压短路电流计算高压系统短路电流计算低压系统短路电流计算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司6高压系统短路电流计算标么值及基准值选择与计算系统元件电抗标么值的计算三相短路电流计算不对称短路电流计算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司7标么值及基准值选择与计算 高压短路电流计算一般只计及各元件(即发电机、变压器、电抗器、线路等)的电抗,并采用标么值计算,可以使计算得到简化基准容量SJ全网只取一个一般取SJ=100MVA或SJ=1000MVA基准电压UJ每个电压级各取一个一般取用各级的平均电压进行标么值计算要先取基准容量和基准电压,而且要
3、考虑计算的方便网络平均电压网络额定电压下标 J表示表示“基准基准”合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司8电流基准值和阻抗基准值的计算基准电流基准阻抗当基准容量SJ(MVA)、基准电压UJ(kV)选定后,根据各物理量之间的关系基准电流IJ(kA),与基准阻抗ZJ()便可求得合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司9采用标么值的一些好处,采用标么值后:当电压等于基准电压时,即电压的标么值等于1时:相电压和线电压的标么值是相等单相功率和三相功率的标么值相等某些物理量还可以用标么值相等的另一些物理量来代替,如当用标么值计算时,正常情况下,全网各处电压均在1左右,便于分析系统运行情况
4、合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司10 标么值和 值之间的关系和变换各元件参数计算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司11有名值标么值发电机参数计算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司12有名值标么值变压器参数计算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司13有名值标么值电抗器参数计算要特别注意,这里的电压不能消去合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司14有名值标么值输电线参数计算几何均距合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司15三相短路电流周期分量计算无限大电源供给的短路电流有限电源供给的短路电流合肥明信软件技术有限公司合肥明信
5、软件技术有限公司16零秒三相短路电流的周期性分量(对称短路电流初始值起始次暂态电流)标么值一般称为X分之一法短路电流有名值有名值短路功率有名值有名值短路故障点的等值电抗短路故障点的等值电抗(标标么值么值)基准电流基准功率基准电压短路电流周期性分量计算教材上的表示法合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司17短路电流周期分量的标么值;0秒短路电流周期分量的标么值,称为起始次暂态电流稳态短路电流周期分量的标么值电源对短路点的等值电抗标么值;合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司18考虑电阻的影响时上面的计算公式忽略了电阻的影响,如果回路总电阻较大,满足条件:则电阻对短路电流有较大
6、的作用。此时,必须用阻抗的标么值来代替式中的电抗标么值。合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司19有限电源供给的短路电流有限电源供给的短路电流通常用通常用短路电流计算曲线短路电流计算曲线计算计算在工程计算中,常利用计算曲线(或称运算曲线)来确定短路后任意指定时刻短路电流的周期性分量。合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司20合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司21合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司22合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司23合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司24合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公
7、司25从运算曲线查出短路电流查出短路电流标么值后,乘以基准电流(在这里,是发电机的额定电流),即得短路电流有名值:运算曲线可查出 t 时刻短路电流,对于t时刻电流为:合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司26三相短路电流非周期分量计算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司27由于电力系统是由一些具有电感或电容的元件组成,在运行中的这些元件将会储存电磁能量,当电路状态发生突变时(例如短路时)电路中这些元件的电流(对于电感)或电压(对于电容)不能发生突变,因而,为了维持能量的不突然变化,于是在电路中就会产生电流的非周期分量,即电路会有一个从原来状态过渡到一个新的状态的过渡过程。
8、但是,这个非周期分量的电流没有电源的支持,而电路中又有电阻存在,所以,随着时间的推移,这个电流要逐渐衰减,直到新的稳定状态。非周期分量电流产生的原因合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司28短路电流非周期分量计算 即周期分量的幅值它是衰减的直流电流正弦交流的角频率衰减时间常数,取决于回路电抗及电阻大小短路电流t秒时刻的非周期分量:起始值有名值单位为秒标么值无单位合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司29短路电流非周期分量衰减时间常数,s,当电网频率为50Hz时:有名值,秒标么值,无单位 非周期分量衰减时间常数合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司30冲击电流和全电
9、流的计算冲击电流全电流合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司31周期分量非周期分量全电流(瞬时值)冲击电流非周期分量起始值0.01秒此情况为:空载短路电源电势刚为零的时刻合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司32冲击电流及冲击系数0.01秒时,非周期分量的值称为冲击系数它的大小在1到2之间三相短路发生后,短路电流的最大瞬时值称为冲击电流冲击电流出现在短路发生后的大约半个周期(t=0.0l s)当不及周期分量的衰减时合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司33短路电流最大有效值合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司34短路电流最大有效值考虑了衰减后的非周期分
10、量为当不计周期分量的衰减时短路电流全电流最大有效值这是前面已经说明的冲击系数短路电流全电流最大有效值,也出现在短路发生后的大约半个周期(t=0.0l s)合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司35电动机反馈对短路冲击电流的影响感应电动机正常运行时,从系统吸收电能,因而也储存有电磁能量,相对有一个等值电势存在;正常运行时,外施电压高于其电势,电流流入电动机;但是,当离电动机接入点较近的外接电路发生短路时,电动机接入点的电压就有可能低于电动机电势,这时,电动机就会变为一个电源,向外提供短路电流,这时就需要计及电动机反馈对短路冲击电流的影响合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司3
11、6电动机反馈对短路冲击电流的影响仅当短路点附近所接用电动机额定电流之和大于短路电流的1时,才予以考虑其反馈电流的影响,即:由异步电动机馈送的短路冲击电流可由下式计算异步电动机起动电流倍数可取为67异步电动机的短路电流冲击系数可取1.4 1.7异步电动机的额定电流合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司37计入异步电动机影响后的电流短路冲击电流短路冲击电流短路全电流最大有效值 由系统送到短路点的短路冲击电流由系统送到短路点的超瞬变(次暂态)短路电流由短路点附近的异步电动机送到短路点的超瞬变(次暂态)短路电流由异步电动机反馈短路冲击电流合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司38由
12、短路点附近的异步电动机送到短路点的超瞬变(次暂态)短路电流,kA如果有多台异步电动机异步电动机起动电流倍数可取为67如果有多台异步电动机异步电动机的起动电流倍数合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司39不对称短路电流计算对称分量法的基本关系序网的构成合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司40对称分量法的基本关系不对称短路计算一般采用对称分量法。它的意义是:三相网络内任一组不对称三相相量(电流、电压等)都可以分解成三组对称的分量。即正序分量、负序分量和零序分量。正序分量的三相量大小相等,方向各差120,相序与对称时的三相相序相同零序分量的的三相量大小相等,相位也相同负序分量的
13、三相量大小相等,方向各差120,相序与对称时的三相相序相反合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司41三序对称分量的独立性在三相对称网络中,由于三相网络内施加任一组对称分量电压(或电流)都只在网络内产生相应的对称分量电流(或电压),此即所谓三相对称网络中对称分量的独立性。因此,可以分别对各序电流电压分布进行计算,然后再用对称分量法进行合成,从而求出实际的短路电流或电压值。合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司42序网的构成将三相不对称相量分解为正序(顺序)、负序(逆序)和零序三组对称分量后,要对于不同序的电流电压进行计算,相应的不同序的计算用网络称为序网。正序网络它与前面所述
14、三相短路时的网络和电抗值相同。负序网络它所构成的元件与正序网络完全相同,只需用各元件负序阻抗X2代替正序阻抗X1即可。对于的静止元件(变压器、电抗器、架空线路、电缆线路等)X2=X1 对于旋转电机的负序阻抗X2不等于正序阻抗X1,一般由制造厂提供。零序网络它由元件的零序阻抗所构成合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司43零序网络构成零序网络的构成比较复杂,其构成方法是:在短路点加上一组零序电压,然后寻找零序电流通路,如能够有零序电流流过,则该支路包含在零序网络中。这种能够有零序电流流过回路至少在短路点连接的回路中有一个接地中性点时才能形成;若发电机或变压器的中性点经过阻抗接地,则必须
15、将该阻抗增加3倍后再列入零序网络。如果在回路中有变压器,那么零序电流只有在一定条件下才能由变压器一侧感应至另一侧。电抗器的零序阻抗X0=X1合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司44低压系统短路电流计算计算特点三相和两相短路电流的计算单相短路(包括单相接地故障)电流的计算低压网络电路元件阻抗的计算合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司45计算特点前面介绍的高压系统短路电流计算方法同样适用于低压网络由于低压电网的电源一般来自地区大中型电力系统,配电用的电力变压器的容量又远小于系统的容量,因此,从电气距离来看,短路点可以说离电源很远,于是,短路电流可按远离发电机计算,即可认为按
16、电源为无限大电源容量的网络进行短路计算;即短路电流周期分量不衰减。合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司46计算特点由于电压较低,短路回路的电阻影响较大,因此对于低压网络的短路电流计算要计如短路电路各元件的有效电阻,但短路点的电弧电阻、导线连接点、开关设备和电器的接触电阻可忽略不计。由于电路电阻较大,短路电流非周期分量将会很快衰减,因此,计算中一般可以不考虑非周期分量。只有在离配电变压器低压侧很近处,例如低压侧20m以内大截面线路上或低压配电屏内部发生短路时,才需要计算非周期分量。要考虑温度对于导线电阻的影响,即单位线路长度有效电阻将随温度的变化进行修正合肥明信软件技术有限公司合肥明
17、信软件技术有限公司47计算特点低压网络的短路电流计算一般采用有名值计算:电压用伏,电流用千安,功率用千伏安,阻抗用毫欧计算220380V网络中的三相短路电流时,计算公式中的电压要用计算电压进行计算,计算电压为:计算三相短路电流时:C=1.05计算单相接地故障电流时:C=1.0 Un为系统标称电压(线电压)380V。合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司48低压网络三相短路电流的计算在220380V网络中,一般以三相短路电流为最大。低压网络三相起始短路电流周期分量有效值:各元件电阻及电抗电压系数,计算三相短路电流时取1.05:网络标称电压(线电压),V,在220380V网络为380V短
18、路电路总阻抗、总电阻、总电抗,m;合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司49变压器高压侧系统的电阻、电抗(归算到400V侧)m;变压器的电阻、电抗(归算到400V侧)m;变压器低压侧母线段的电阻、电抗,m;配电线路的电阻、电抗,m;短路回路总电阻、总电抗,m;合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司50一台变压器供电的低压网络三相短路电流计算电路图合肥明信软件技术有限公司合肥明信软件技术有限公司51当变压器的阻抗与系统的阻抗之比满足以下条件,则可看成无限大电源的短路:对于无限大电源的短路,变压器低压侧短路时的短路电流周期分量不衰减,即系统的阻抗相比之下比较小时:低压系统的短路
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- 短路电流计算方法 1 短路 电流 计算方法
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