第三章短路电流计算.ppt
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1、第三章短路第三章短路电流流计算算第一节第一节 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路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。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,主要原因:电气设备载流部分的绝缘损坏,其次是人员误操作、鸟兽危害等。其次是人员误操作、鸟兽危害等。短路后果:短路后果:短路电流短路电流产生的产生的热量,使导体热量,使导体温度急剧上升,会使绝缘损坏;温度急剧上升,会使绝缘损坏;短路电流短路电流产生的电动力,会使设备载流部分变形或损坏;产生的电动力,会使设备载
2、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;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;严重的短路会影响系统的稳定性;短路还会造成停电;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。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、短路的类型二、短路的类型三相短路三相短路两相短路两相短路续上页续上页正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。三、计算短路电流的目的单相单相(接地接地)短路短路单相短路单相短路两相接地短路两相接地短路两相接地短路两相接地短路第二
3、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无无限限大大的的电电力力系系统统,电电源源母母线线上上的的输输出出电电压不变。压不变。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电路的电压方程为等效电路的电压方程为 解之得解之得,短路电流为短路电流为则得短路电流则得短路电流 当当t0时,由于短路电路存在着电感,因此电流不会突变,时,由于短路电路存在着电感,因此电流不会突变,即即ik0=i0,可
4、求得积分常数,即可求得积分常数,即式中,式中,ip为短路电流周期分量为短路电流周期分量;inp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续上页续上页 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图:无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图:i,u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:短路电流非周期分量短路电流非周期分量:短路全电流短路全电流:短路冲击电流短路冲击电流:短路稳态电流短路稳态电流:短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值:短路次暂态电流短路次暂态电流短路冲击系数短路冲击系数ksh可查曲线或计算可查曲线
5、或计算 第三节第三节 高压电网短路电流计算高压电网短路电流计算一、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是不不变变的。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Sd和基准电压和基准电压Ud。标幺值标幺值续上页续上页基准容量取基准容量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
6、 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值 基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压,即基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压,即基准电抗基准电抗 式中,式中,Sk为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。续上页续上页 2 2)电力线路的电抗标幺值)电力线路的电抗标幺值式中,式中,L为线路长度,为线路长度,x0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)电力变压器的电抗标幺值)电力变压器的电抗标幺值因为因为 所以所以 标幺值标幺值 三、三相短路电流的计算三、三相短路电流的计算三相短路电流周期分量有效值的标
7、么值三相短路电流周期分量有效值的标么值:由此可得三相短路电流周期分量有效值:由此可得三相短路电流周期分量有效值:其他短路电流:其他短路电流:三相短路容量:三相短路容量:(对高压系统)(对高压系统)(对低压系统)(对低压系统)例例3-1 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Sk=250MVA,试试求求工工厂厂变变电电所所10kV母母线线上上k-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380V母母线线上上k-2点点短短路路的的三三相相短路电流和短路容量。短路电流和短路容量。例例
8、3-13-1解:1.1.确定基准值确定基准值 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)电力线路的电抗标幺值)电力线路的电抗标幺值 3 3)电力变压器的电抗标幺值)电力变压器的电抗标幺值续上页续上页3.求求k-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
9、-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量 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 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 补补例例 某某用用户户35/10kV总总降降压压变变电电所所装装有有一一台
10、台S9-3150/35/10.5kV变变压压器器,Uk%=7。采采用用一一条条5km长长的的35kV架架空空线线路路供供电电,x0=0.4/km。从从总总降降压压变变电电所所出出一一路路10kV电电缆缆线线路路(x0=0.08/km)向向1km远远处处的的S9-1000/10/0.4kV车间变压器,车间变压器,Uk%=5)供电。已知地区变电所出口处短路容量为供电。已知地区变电所出口处短路容量为400MVA,试试(1)计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值;)计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值;(2)计算总降压变电所)计算总降压变电所10kV母线母线k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik,i
11、sh,I(3)计算车间变电所)计算车间变电所0.38kV母线母线k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik,I。补例补例续上页续上页解:(解:(1 1)计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值;)计算供电系统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)35kV电力线路的电抗标幺值电力线路的电抗标幺值 3 3)35kV电力变压器的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值续上页续上页 4)10kV电力线路的电抗标幺值电力线路的电抗标幺值 5 5)10kV电力变压器的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值(2)计算)计算k-1处的三相短路电流处的三相短路电流Ik,ish,I 续上
12、页续上页(3)计算)计算k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik,I。四、两相短路电流的估算 在远离发电机的无限大容量系统中发生两相短路时,其两相短路电流可由下式求得在远离发电机的无限大容量系统中发生两相短路时,其两相短路电流可由下式求得:而三相短路电流而三相短路电流 所以所以 第四节第四节 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算一、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.低压系统元件电阻多以毫欧计,用有名值法比较方便。低压系统元件
13、电阻多以毫欧计,用有名值法比较方便。4.4.因低压系统的非周期分量衰减快,因低压系统的非周期分量衰减快,ksh值在值在11.3范围。范围。5.5.在计算单相短路电流时,假设计算温度升高,电阻值增大。在计算单相短路电流时,假设计算温度升高,电阻值增大。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等元元件件的的阻阻抗抗;开开关关电器及导线等接触电阻可忽略不计。电器及导线等接触电阻可忽略不计。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母线及电缆的阻抗,
14、其单位长度值可查手册。母线及电缆的阻抗,其单位长度值可查手册。2 2变压器的阻抗变压器的阻抗应计及的电阻、电抗(单位均为应计及的电阻、电抗(单位均为 )有)有 归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算:归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算:归算到低压侧的变压器阻抗可按下式计算:归算到低压侧的变压器阻抗可按下式计算:两相短路电流两相短路电流 三、单相短路电流的计算 根据根据对称分量法对称分量法,单相短路电流为,单相短路电流为工程计算公式为工程计算公式为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单相短路电流的大小与变压器单相短路时的相零阻抗
15、相零阻抗密切相关。密切相关。高压系统、变压器、母线及电缆的相零电高压系统、变压器、母线及电缆的相零电阻阻高压系统、变压器、母线及电缆的相零高压系统、变压器、母线及电缆的相零电抗电抗负荷负荷ABCNO电源电源 例例3 3-2-2 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容量为路容量为150MVA,其低压配电网络短路计算电路如图所示。求短路点其低压配电网络短路计算电路如图所示。求短路点k-1处的三相和单相短路电流。处的三相和单相短路电流。例例3 32 2 解:解:1、计算有关电路元件的阻
16、抗、计算有关电路元件的阻抗 1)高压系统阻抗(归算到高压系统阻抗(归算到400V侧)侧)续上页续上页相零阻抗相零阻抗(Dyn11联接联接)2 2)变压器的阻抗(归算到低压侧)变压器的阻抗(归算到低压侧)因零序电流不能在高压侧流通,故高压侧系统的相零阻抗按每相阻抗值的因零序电流不能在高压侧流通,故高压侧系统的相零阻抗按每相阻抗值的2/3计算,即计算,即 续上页续上页2.2.三相短路回路总阻抗及三相短路电流三相短路回路总阻抗及三相短路电流 相零阻抗为相零阻抗为 3)3)母线的阻抗母线的阻抗 续上页续上页 3.3.单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流 单相短路电流
17、为单相短路电流为 单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电阻为单相短路回路总相零电阻为第五节第五节 短路电流的效应短路电流的效应一、短路电流的电动力效应一、短路电流的电动力效应 强大的短路电流通过电器和导体,将产生强大的短路电流通过电器和导体,将产生:电动力效应,可能使电器和导体受到破坏或产生永久性变形电动力效应,可能使电器和导体受到破坏或产生永久性变形;热效应,可能使其绝缘强度降低,加速绝缘老化甚至损坏。热效应,可能使其绝缘强度降低,加速绝缘老化甚至损坏。为了正确选择电器和导体,保证在短路情况下也不损坏,必须校验其动稳定和热稳定。为了正确选择电器和导体,保证在短路
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- 第三 短路 电流 计算
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