電氣供電工程電氣課件

1、2021-4-29 第四章第四章 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算 及電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)及電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn) 3.1 概述概述 3.2 無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)的短路過(guò)程分析無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)的短路過(guò)程分析 3.3 無(wú)限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法無(wú)限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法 3.4 低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算 3.5 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng) 3.6 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 2021-4-29 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路是指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線(xiàn)等）之間短路是指供電系

2、統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線(xiàn)等）之間 發(fā)生的低阻性短接。發(fā)生的低阻性短接。 造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤 操作、鳥(niǎo)獸危害等。操作、鳥(niǎo)獸危害等。 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障后，短路電流往往要比正常負(fù)荷電流大許在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障后，短路電流往往要比正常負(fù)荷電流大許 多倍，有時(shí)高達(dá)幾十萬(wàn)安培。多倍，有時(shí)高達(dá)幾十萬(wàn)安培。 當(dāng)它通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，溫度急劇上升，會(huì)使絕緣老化或損壞；同時(shí)產(chǎn)當(dāng)它通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，溫度急劇上升，會(huì)使絕緣老化或損壞；同時(shí)產(chǎn) 生的電動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞；短路會(huì)使系統(tǒng)電壓

3、驟降，影生的電動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞；短路會(huì)使系統(tǒng)電壓驟降，影 響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行；嚴(yán)重的短路會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會(huì)響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行；嚴(yán)重的短路會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會(huì) 造成停電；不對(duì)稱(chēng)短路的短路電流會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)通信造成停電；不對(duì)稱(chēng)短路的短路電流會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)通信 和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。 2021-4-29 二、短路的類(lèi)型二、短路的類(lèi)型 在供電系統(tǒng)中，短路的基本類(lèi)型有三相短路在供電系統(tǒng)中，短路的基本類(lèi)型有三相短路( (a)a)、兩相短路兩相短路( (b)b)、單相單相 短路短路( (c,d)c

4、,d)和兩相接地短路和兩相接地短路( (e,f)e,f)。 Ik Ik Ik a) C 電源 0 B A (3) k 負(fù)荷 (3) (3) (3) 電源 0 b) C Ik B A Ik (2) k 負(fù)荷 (2) (2) 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 負(fù)荷 0 c) C (1) kI k (1) 電源 B A 負(fù)荷 0 d) N C (1) kI k (1) 電源 B A (1,1) e) C kI 0 電源 A BkI (1,1) k (1,1) 負(fù)荷 (1,1) f) C kIkI A 0 電源 kIB (1,1) 負(fù)荷 (1,1) k k 進(jìn)行短路計(jì)算的目的是正確選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備及

5、其保護(hù)裝置。三相短進(jìn)行短路計(jì)算的目的是正確選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備及其保護(hù)裝置。三相短 路電流是選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備的基本依據(jù)。另外還要用到不對(duì)稱(chēng)短路的短路路電流是選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備的基本依據(jù)。另外還要用到不對(duì)稱(chēng)短路的短路 電流、短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流等。電流、短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流等。 三、計(jì)算短路電流的目的 2021-4-29 第二節(jié)第二節(jié) 無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng) 的短路過(guò)程分析的短路過(guò)程分析 一、無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)的概念一、無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)的概念 無(wú)限大容量電源，就是指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對(duì)于用戶(hù)負(fù)無(wú)限大容量電源，就是指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對(duì)于

6、用戶(hù)負(fù) 荷容量大得多的電力系統(tǒng)，不管用戶(hù)的負(fù)荷如何變動(dòng)甚致發(fā)生短路時(shí)，荷容量大得多的電力系統(tǒng)，不管用戶(hù)的負(fù)荷如何變動(dòng)甚致發(fā)生短路時(shí)， 電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線(xiàn)上的輸出電壓均維持不變。電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線(xiàn)上的輸出電壓均維持不變。 二、短路過(guò)程的簡(jiǎn)單分析二、短路過(guò)程的簡(jiǎn)單分析 G Q電源 (3) k a) RLXLRX RX G ik b) u 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 等效電路的電壓方程為等效電路的電壓方程為 sin k km t di R iLUt d 解之得解之得, ,短路電流為短路電流為 sin()(sinsin) f i t T kzmkzmkm iItIIe s

7、in() f i t T kzmk iItCe sinsin zmkm CII 則則得短路電流得短路電流 zfi ii 當(dāng)當(dāng)t t0 0時(shí)，由于短路電路存在著電感，因此電流不會(huì)突變，時(shí)，由于短路電路存在著電感，因此電流不會(huì)突變，即即ik0=i0 ，可求得積分常數(shù)，即可求得積分常數(shù)，即 sin m I 式中，式中，iz為短路電流周期分量為短路電流周期分量; ; ifi為短路電流非周期分量。為短路電流非周期分量。 短路前負(fù)荷電流為短路前負(fù)荷電流為 sin() m iIt 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) ifi(0) i 正常運(yùn)行狀態(tài) 0.01s iz(0) i0 O 暫態(tài)穩(wěn)態(tài) t(t) ik u

8、 ish i,u u 2I izifi 無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流曲線(xiàn)無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流曲線(xiàn)如下圖：如下圖： 2021-4-29 三、有關(guān)短路的物理量三、有關(guān)短路的物理量 短路電流周期分量短路電流周期分量iz 短路電流非周期分量短路電流非周期分量ifi 短路全電流短路全電流ik.t 短路沖擊電流短路沖擊電流ish 短路穩(wěn)態(tài)電流短路穩(wěn)態(tài)電流I sin() zzmk iIt 2 f if i tt TT f izmz iI eI e kzfi iii 22 .k tzfi t IIi 0.01 (0.01)(0.01) 2(1) f i T shzfiz iii

9、Ie 2 shshz ikI 短路沖擊電流有效值短路沖擊電流有效值Ish 0.01 2222 (0.01)(0.01) ( 2) f i T shzfizz IIIII e 2 1 2(1) shshz IkI I= Iz.t = Iz .0f izm iI 2021-4-29 第三節(jié)第三節(jié) 無(wú)限大容量電源條件下無(wú)限大容量電源條件下 短路電流的計(jì)算方法短路電流的計(jì)算方法 一、一、標(biāo)幺值法標(biāo)幺值法 在無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分在無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分 量的幅值量的幅值和和有效值是不變的。有效值是不變的。 (3) 22 3 | 3 a

10、vav z UU I Z RX (3) 3 av z U I X 在高壓電路的短路計(jì)算中，通常只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。故在高壓電路的短路計(jì)算中，通常只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。故 1.05 avN UU * j A A A 按標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量按標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓Uj。 標(biāo)幺值標(biāo)幺值 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取 基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流 二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)

11、算電壓為基準(zhǔn)電壓，即取基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即取 1.05 javN UUU 100 j SMVA 33 jj j jav SS I UU 基準(zhǔn)電抗基準(zhǔn)電抗 2 3 j av j j j U U X SI 22 *j avav S S j kjk S UU X X X SSS S Sk k為為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線(xiàn)出口處的短路容量電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線(xiàn)出口處的短路容量。 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 2 2）電力線(xiàn)路的電力線(xiàn)路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值 式中，式中， L L為線(xiàn)路長(zhǎng)度，為線(xiàn)路長(zhǎng)度，x x0 0為線(xiàn)路單位長(zhǎng)度的電抗，可查手冊(cè)。為線(xiàn)路單位長(zhǎng)度的電抗

12、，可查手冊(cè)。 * 0 2 0 2 j WL WL j av av j S Xx L Xx L X U U S 3 3）電力變壓器的電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值 2 . . 3 %() 100() 100 NTN TT k N T N T I XSX u U U 2 . % 100 kN T T N T uU X S 因?yàn)橐驗(yàn)?所以所以 2 . * . 2 % % 100 100 kN T j k N TT T j av N T j uU S u SX X X U S S 標(biāo)幺值標(biāo)幺值 短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可利用其等效電路短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可

13、利用其等效電路 圖進(jìn)行電路化簡(jiǎn)求總電抗標(biāo)么值。圖進(jìn)行電路化簡(jiǎn)求總電抗標(biāo)么值。 2021-4-29 三、三相短路電流的計(jì)算三、三相短路電流的計(jì)算 無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計(jì)算無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計(jì)算: : 2 (3) (3) * 1 33 j avav z z j j j S UU I I I S XXXU 由此可得三相短路電流周期分量有效值：由此可得三相短路電流周期分量有效值： (3)(3) * j zzj I III X 其他其他短路電流：短路電流： (3)(3) z II 2.551.51 shzshz iIII 1.841.09 s

14、hzshz iIII 三相三相短路短路容量容量： (3)(3) * 3 3 avjj kavz U IS SU I XX （對(duì)高壓系統(tǒng)）（對(duì)高壓系統(tǒng)） （對(duì)低壓系統(tǒng)）（對(duì)低壓系統(tǒng)） 2021-4-29 某廠(chǎng)一某廠(chǎng)一10/0.410/0.4kVkV車(chē)間變電所裝有一臺(tái)車(chē)間變電所裝有一臺(tái)S9S9800800型變壓器（型變壓器（u uk k%=5%=5） ，由廠(chǎng)由廠(chǎng)1010kVkV高壓配電所通過(guò)一條長(zhǎng)高壓配電所通過(guò)一條長(zhǎng)0.50.5kmkm的的1010kVkV電纜（電纜（x x0 00.08/km0.08/km）供供 電。已知高壓配電所電。已知高壓配電所1010kVkV母線(xiàn)母線(xiàn)k-1k-1點(diǎn)三相短路容

15、量為點(diǎn)三相短路容量為5252MVAMVA，試計(jì)算該車(chē)間試計(jì)算該車(chē)間 變電所變電所380380V V母線(xiàn)母線(xiàn)k-2k-2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流。點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流。 例題1 100, 0.4 j j SMVA UkV 100 30.4 144.34 j MVA I kV kA 解：1.1.確定基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值 S9-800 電纜線(xiàn) 0.5km 10kV k-1 0.38kV k-2 G 電源 2.2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 * 1 100 1.92 52 j k S MVA X SM

16、VA 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 2 2）電力線(xiàn)路的電力線(xiàn)路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值 * 20 22 1 100 0.08(/) 0.50.036 (10.5) j av S MVA Xx Lkmkm UkV 3 3）電力變壓器的電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值 3 * 34 %510010 6.25 100100800 j k N T S ukVA XX SkVA 3求求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (2)123 1.920.0366.258.206 k XXXX 2) 三相短路電流周期

17、分量有效值三相短路電流周期分量有效值 (3) 2 2 (2) 144.34 17.58 8.206 j k k I kA IkA X 3) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3)(3) (3)(3) 22 1.84 17.5832.351.09 17.5819.16 17.58 shsh kk ikAkAIkAkA IIkA 2021-4-29 某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容量為某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容量為S Sk k=250MVA=250MVA ，試求工廠(chǎng)變電所試求工廠(chǎng)變電所1010kVkV母線(xiàn)上母線(xiàn)上k k-1-1點(diǎn)短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行、分列運(yùn)點(diǎn)

18、短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行、分列運(yùn) 行兩種情況下低壓行兩種情況下低壓380380V V母線(xiàn)上母線(xiàn)上k k-2-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 Q電源 架空線(xiàn) 5km 10kV Sk G 0.38kV 10kV k-2 S9-1000 k-1 S9-1000 例題2 12 100,10.5,0.4 jjj SMVAUkVUkV 1 1 100 5.50 33 10.5 j j j S MVA IkA UkV 2 100 144.34 30.4 j MVA IkA kV 解：1.1.確定基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 2.2.計(jì)算短路電路中各主

19、要元件的電抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 * 1 100 0.4 250 j k S MVA X SMVA 2 2）電力線(xiàn)路的電力線(xiàn)路的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值 * 20 22 1 100 0.35(/) 51.59 (10.5) j av S MVA Xx Lkmkm UkV 3 3）電力變壓器的電力變壓器的電抗標(biāo)幺值電抗標(biāo)幺值 3 * 34 %510010 5 1001001000 j k N T S ukVA XX SkVA X1 1 * X2 * 2 X3 * 3 * X4 4 k-1 k-2 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上

20、頁(yè) 3 3. 求求k k-1-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 * (1)12 0.4 1.591.99 k XXX 2）三相短路電流周期分量有效值）三相短路電流周期分量有效值 (3)* 11(1) /5.50/1.992.76 kjk IIXkAkA 3）其他三相短路電流）其他三相短路電流 (3) (3) (3)(3) 11 2.55 2.767.04 1.51 2.764.17 2.76 sh sh kk ikAkA IkAkA IIkA 4）三相短路容量）三相短路容量 (3) 1(1) /1

21、00/1.9950.3 kjk SSXMVAMVA 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 4求求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量 兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下：兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下： 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (2)1234 5 /0.4 1.594.49 2 k XXXXX 2) 三相短路電流周期分量有效值三相短路電流周期分量有效值 (3) 2 2 (2) 144.34 32.14 4.49 j k k I kA IkA X 3) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3) 2(2) /100/4.4922.27 kjk SS

22、XMVAMVA 4） 三相短路容量三相短路容量 (3) (3) (3)(3) 22 1.84 32.1459.14 1.09 32.1435.03 32.14 sh sh kk ikAkA IkAkA IIkA 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行情況下：兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行情況下： 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (2)123 0.4 1.5956.99 k XXXX 2) 三相短路電流周期分量有效值三相短路電流周期分量有效值 (3) 2 2 (2) 144.34 20.65 6.99 j k k I kA IkA X 3) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3) 2(2)

23、/100/6.9914.31 kjk SSXMVAMVA 4） 三相短路容量三相短路容量 (3) (3) (3)(3) 22 1.84 20.6538.00 1.09 20.6522.51 20.65 sh sh kk ikAkA IkAkA IIkA 2021-4-29 四、兩相短路電流的估算 (2) 2 av z U I X 兩相短路電流兩相短路電流 XR Q電源 G Ik k XLRL Uav 而三相短路電流而三相短路電流 (3) 3 av z U I X 所以所以 (2)(3)(3) 3 0.866 2 zzz III 2021-4-29 第四節(jié)第四節(jié) 低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)

24、中短路電流的計(jì)算 一、低壓電網(wǎng)短路計(jì)算的特點(diǎn) 1 1、配電變壓器一次側(cè)可以作為無(wú)窮大容量電源供電來(lái)考慮；配電變壓器一次側(cè)可以作為無(wú)窮大容量電源供電來(lái)考慮； 2 2、電阻值較大，電抗值較??；、電阻值較大，電抗值較??； 3 3、低壓系統(tǒng)元件的電阻多以毫歐計(jì)，因此用有名值法比較方便。、低壓系統(tǒng)元件的電阻多以毫歐計(jì)，因此用有名值法比較方便。 4 4、因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，、因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，k ksh sh值在 值在1 11.31.3范圍范圍。 二、三相短路電流的計(jì)算二、三相短路電流的計(jì)算 (3) 22 3 () av z U I RX 400 av UV 電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括

25、變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母 線(xiàn)及配電線(xiàn)路等元件的阻抗；開(kāi)關(guān)電器及導(dǎo)線(xiàn)等接觸電阻可忽略不計(jì)。線(xiàn)及配電線(xiàn)路等元件的阻抗；開(kāi)關(guān)電器及導(dǎo)線(xiàn)等接觸電阻可忽略不計(jì)。 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 1 1高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗 2 3 10 av S k U Z S 3 3母線(xiàn)及電纜的阻抗，其單位長(zhǎng)度值可查母線(xiàn)及電纜的阻抗，其單位長(zhǎng)度值可查手冊(cè)手冊(cè)。 0.995 SS XZ0.1 SS RX 2 2變壓器的阻抗變壓器的阻抗 2 2 . kav T N T PU R S 2 . % 100 kav T N T uU Z S 22 TT

26、T XZR m 應(yīng)計(jì)及的電阻、電抗（單位均為應(yīng)計(jì)及的電阻、電抗（單位均為 ）有）有 歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算：歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算： 400 av UV 歸算到低壓側(cè)的歸算到低壓側(cè)的變壓器變壓器阻抗可按下式計(jì)算：阻抗可按下式計(jì)算： 400 av UV 2021-4-29 三、單相短路電流的計(jì)算 根據(jù)對(duì)稱(chēng)分量法，單相根據(jù)對(duì)稱(chēng)分量法，單相 短路電流為短路電流為 (1) 120 3 z U I ZZZ (1) 22 0.000.00 220 ()() z STWSTW V I RRRXXX 工程計(jì)算公式為工程計(jì)算公式為 高壓系統(tǒng)的高壓系統(tǒng)的 相零電阻相零電阻 變壓器的

27、相變壓器的相 零電阻零電阻 母線(xiàn)及電纜的母線(xiàn)及電纜的 相零電阻相零電阻 負(fù)荷 0 d) N C (1) kI k (1) 電源 B A 正序阻抗正序阻抗負(fù)序阻抗負(fù)序阻抗零序阻抗零序阻抗 低壓側(cè)低壓側(cè)單相短路電流的大小與變壓器單相短路時(shí)的相零阻抗密切相關(guān)。單相短路電流的大小與變壓器單相短路時(shí)的相零阻抗密切相關(guān)。 各元件的相零電阻與電抗值可通過(guò)計(jì)算或查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。各元件的相零電阻與電抗值可通過(guò)計(jì)算或查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。 2021-4-29 某用戶(hù)某用戶(hù)10/0.38kV變電所的變壓器為變電所的變壓器為SCB10-1000/10型，型，Dyn11聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)， 已知變壓器高壓側(cè)短路容量為已知變壓器高壓側(cè)

28、短路容量為150MVA，其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算電路如其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算電路如 圖所示。求短路點(diǎn)圖所示。求短路點(diǎn)k-1處的三相和單相短路電流。處的三相和單相短路電流。 例題3 解：1 1、計(jì)算有關(guān)電路、計(jì)算有關(guān)電路 元件的阻抗元件的阻抗 0.38kV 10kV k-2 YJV-395+250 電纜線(xiàn)WL L=50m 母線(xiàn)WB L=6m TMY-3(10010)+808 SCB10-1000/10 Sk k-1 1) 1)高壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)阻阻抗（歸算抗（歸算 到到400400V V側(cè)）側(cè)） 2 3 2 3 10 (400 ) 101.07 150 av S k U Z S V m MVA 0.

29、995 0.995 1.071.065 SS XZ mm 0.10.106 SS RXm 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 0 2 0.71 3 SS XXm 相零阻抗相零阻抗( (Dyn11Dyn11聯(lián)接聯(lián)接) ) 0 2 0.071 3 SS RRm 2 2）變壓器的阻抗（）變壓器的阻抗（歸算到低壓側(cè)歸算到低壓側(cè)） 22 . %6 (400 ) 9.6 100100 1000 kav T N T uUV Zm SkVA 22 22 . 7.09(400 ) 1.134 (1000) kav T N T PUkWV Rm SkVA 2222 9.61.1349.533 TTT XZRmm 因

30、零序電流不能在高壓側(cè)流通，故因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故高壓側(cè)系統(tǒng)的高壓側(cè)系統(tǒng)的相零阻抗按每相相零阻抗按每相阻阻 抗值的抗值的2/32/3計(jì)算計(jì)算，即，即 0 1.134 TT RRm 0 9.533 TT XXm 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 0.18161.086 WB XxLmmmm 2 2. .三相短路回路總阻抗三相短路回路總阻抗及及三相短路電流三相短路電流 0.02560.15 WB RrLmmmm 相零阻抗為相零阻抗為 00 0.38062.280 WB XxLmmmm 00 0.056/60.336 WB RrLmmmm (0.106 1.1340.15)1.39 STWB

31、 RRRRmm 3) 3) 母線(xiàn)的阻抗母線(xiàn)的阻抗 (3) 2222 400 19.63 3 ()3 (1.3911.684 ) av k UV IkA RXm (1.065 9.533 1.086)11.684 STWB XXXXmm 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 0000 (0.71+9.533+2.280)=12.523 STWB XXXX mm 0000 (0.071+1.134+0.336)=1.541 STWB RRRR mm 3. 3.單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流 (1) 2222 00 220 17.43 1.54112.523 k

32、 U V IkA RXm 單相短路電流為單相短路電流為 單相短路回路總相零電抗為單相短路回路總相零電抗為 單相短路回路總相零電阻為單相短路回路總相零電阻為 2021-4-29 第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng) 一、短路電流的力效應(yīng)一、短路電流的力效應(yīng) 強(qiáng)大的短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)體，將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，即電強(qiáng)大的短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)體，將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，即電 動(dòng)力效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形。動(dòng)力效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形。 短路電流產(chǎn)生的熱量，會(huì)造成電氣設(shè)備和導(dǎo)體溫度迅速升高，即熱短路電流產(chǎn)生的熱量，會(huì)造成電氣設(shè)備和導(dǎo)體溫度迅速

33、升高，即熱 效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體絕緣強(qiáng)度降低，加速絕緣老化甚至損壞。效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體絕緣強(qiáng)度降低，加速絕緣老化甚至損壞。 為了正確選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，必須為了正確選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，必須 校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 對(duì)于兩根平行導(dǎo)體，通過(guò)電流分別為對(duì)于兩根平行導(dǎo)體，通過(guò)電流分別為i i1 1和和i i2 2，其相互間的作用力其相互間的作用力F F( (單單 位位 N N）可用下面公式來(lái)計(jì)算：可用下面公式來(lái)計(jì)算： 72 1 2 210 f l Fk i iN A a 2021-4-29 在三相系統(tǒng)中，當(dāng)三相導(dǎo)體

34、在同一平面平行布置時(shí)，受力最大的是在三相系統(tǒng)中，當(dāng)三相導(dǎo)體在同一平面平行布置時(shí)，受力最大的是 中間相。當(dāng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，短路電流沖擊值通過(guò)導(dǎo)體中間相所產(chǎn)中間相。當(dāng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，短路電流沖擊值通過(guò)導(dǎo)體中間相所產(chǎn) 生的最大電動(dòng)力為：生的最大電動(dòng)力為： (3) 272 max 310 fsh l Fk iN A a 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 二、二、短路點(diǎn)附近交流電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊電流影響短路點(diǎn)附近交流電動(dòng)機(jī)的反饋沖擊電流影響 當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交流電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過(guò)短路電流的當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交流電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過(guò)短路電流的1%1%時(shí)，時(shí)， 按按GB50054-95GB50054-95低壓配電

35、設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。 Q電源 G k ish ish.M M 載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時(shí)滿(mǎn)足力穩(wěn)定的條件是載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時(shí)滿(mǎn)足力穩(wěn)定的條件是 (3) maxal FF 2021-4-29 當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)線(xiàn)端發(fā)生三相短路時(shí)，它反饋的最大短路電流瞬時(shí)當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)線(xiàn)端發(fā)生三相短路時(shí)，它反饋的最大短路電流瞬時(shí) 值（即電動(dòng)機(jī)反饋沖擊電流）可按下式計(jì)算值（即電動(dòng)機(jī)反饋沖擊電流）可按下式計(jì)算： . 2() M sh MSh MN M M E ikI X 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 由于交流電動(dòng)機(jī)在外電路短路后很快受到制

36、動(dòng)，因此它產(chǎn)生的反饋電由于交流電動(dòng)機(jī)在外電路短路后很快受到制動(dòng)，因此它產(chǎn)生的反饋電 流衰減很快，所以只有在考慮短路沖擊電流的影響時(shí)，才流衰減很快，所以只有在考慮短路沖擊電流的影響時(shí)，才需要需要計(jì)入電動(dòng)機(jī)計(jì)入電動(dòng)機(jī) 的反饋電流。的反饋電流。此時(shí)短路點(diǎn)的短路沖擊電流為此時(shí)短路點(diǎn)的短路沖擊電流為 .shshsh M iii 三、短路電流的熱效應(yīng) （一）短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱（一）短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱 在線(xiàn)路發(fā)生短路時(shí)，強(qiáng)大在線(xiàn)路發(fā)生短路時(shí)，強(qiáng)大 的短路電流將使導(dǎo)體溫度迅速的短路電流將使導(dǎo)體溫度迅速 升高。升高。 O t 0 t12t L k 短路前后導(dǎo)體的溫度變化短路前后導(dǎo)體的溫度變化 2021-4-29 續(xù)

37、上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 在實(shí)際短路時(shí)間在實(shí)際短路時(shí)間t tk k內(nèi)內(nèi), ,短路電流的熱量為短路電流的熱量為 222 . 00 0.240.24() kk tt kkzfi t QI RdtIiRdt 2 0.05()0.05 z jkk I ttt I 根據(jù)根據(jù)Q Q值可以確定出短路時(shí)導(dǎo)體所達(dá)到的最高溫度值可以確定出短路時(shí)導(dǎo)體所達(dá)到的最高溫度k k。 發(fā)熱假想時(shí)間發(fā)熱假想時(shí)間 kbQF ttt 繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 斷路器開(kāi)斷時(shí)間斷路器開(kāi)斷時(shí)間 2 0.24 kj QIRt 工程計(jì)算公式工程計(jì)算公式 1 kjk tstt當(dāng)時(shí)， 載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時(shí)滿(mǎn)足力穩(wěn)定的條件是載流導(dǎo)體和電

38、氣設(shè)備承受短路電流作用時(shí)滿(mǎn)足力穩(wěn)定的條件是 kal 2021-4-29 第六節(jié)第六節(jié) 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 一、選擇校驗(yàn)項(xiàng)目及條件 電氣設(shè)備的選擇，必須滿(mǎn)足供電系統(tǒng)正常工作條件下和短路故障條件下電氣設(shè)備的選擇，必須滿(mǎn)足供電系統(tǒng)正常工作條件下和短路故障條件下 工作要求，同時(shí)電氣設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。工作要求，同時(shí)電氣設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。 1. 按正常工作條件選擇按正常工作條件選擇 按正常工作條件選擇，就是要考慮電氣設(shè)備的環(huán)境條件和電氣要求。按正常工作條件選擇，就是要考慮電氣設(shè)備的環(huán)境條件和電氣要求。 環(huán)境條件是指電氣設(shè)備的

39、使用場(chǎng)所、環(huán)境溫度，海拔高度以及有無(wú)防環(huán)境條件是指電氣設(shè)備的使用場(chǎng)所、環(huán)境溫度，海拔高度以及有無(wú)防 塵、防腐、防火、防爆等要求，據(jù)此選擇電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)類(lèi)型。塵、防腐、防火、防爆等要求，據(jù)此選擇電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)類(lèi)型。 電氣要求是指電氣設(shè)備在電壓、電流頻率等方面的要求，即所選電氣電氣要求是指電氣設(shè)備在電壓、電流頻率等方面的要求，即所選電氣 設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于所在線(xiàn)路的額定電壓、電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于所在線(xiàn)路的額定電壓、電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不 小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流；即小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流；即 .N etNN etc UUII

40、 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 對(duì)一些開(kāi)斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)等，則還有斷流對(duì)一些開(kāi)斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)等，則還有斷流 能力的要求，即最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的最大電流。能力的要求，即最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的最大電流。 1）對(duì)斷路器，其最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的線(xiàn)路最大短路電）對(duì)斷路器，其最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的線(xiàn)路最大短路電 流。即流。即 (3) .maxOCk II 2）對(duì)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，其最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的線(xiàn)路最大負(fù)荷）對(duì)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，其最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的線(xiàn)路最大負(fù)荷 電流。即電流。即 .maxOCL

41、 II 3）對(duì)熔斷器）對(duì)熔斷器，其最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的線(xiàn)路最大短路電其最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的線(xiàn)路最大短路電 流。即流。即 (3) OCsh II （對(duì)非限流型熔斷器）（對(duì)非限流型熔斷器） (3) .maxOCk II （對(duì)限流型熔斷器）（對(duì)限流型熔斷器） 2021-4-29 續(xù)上頁(yè)續(xù)上頁(yè) 按短路故障條件校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路故障時(shí)的力穩(wěn)定性和按短路故障條件校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路故障時(shí)的力穩(wěn)定性和 熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。 2. 按短路故障條件校驗(yàn)按短路故障條件校驗(yàn) 對(duì)于一般電器對(duì)于一般電器，滿(mǎn)足力穩(wěn)定的條件是：，滿(mǎn)足力穩(wěn)定的條件是： (3) ets

42、h ii 電器的額定峰值耐受電流電器的額定峰值耐受電流 對(duì)于一般電器對(duì)于一般電器，滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件是：，滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件是： 22 tj I tI t 電器的電器的額定短時(shí)耐受電流有效值額定短時(shí)耐受電流有效值 對(duì)于對(duì)于載流導(dǎo)體，滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件是：載流導(dǎo)體，滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件是： 3 10 j I At C 導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù) 2021-4-29 二、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn) 高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類(lèi)型，按正常高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類(lèi)型，按正常 工作條件選擇額定電壓、額定電流并校驗(yàn)開(kāi)斷能力，按短路故障條件校驗(yàn)工作條件選擇額定電壓、額

43、定電流并校驗(yàn)開(kāi)斷能力，按短路故障條件校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并同時(shí)選擇其操動(dòng)機(jī)構(gòu)和操作電源。動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并同時(shí)選擇其操動(dòng)機(jī)構(gòu)和操作電源。 例例4-1 4-1 試選擇某試選擇某1010KV KV 高壓配電所進(jìn)線(xiàn)側(cè)的高壓戶(hù)內(nèi)真空斷路器的型號(hào)高壓配電所進(jìn)線(xiàn)側(cè)的高壓戶(hù)內(nèi)真空斷路器的型號(hào) 規(guī)格。已知該進(jìn)線(xiàn)的計(jì)算電流為規(guī)格。已知該進(jìn)線(xiàn)的計(jì)算電流為295295A A，配電所母線(xiàn)的三相短路電流周期分量配電所母線(xiàn)的三相短路電流周期分量 有效值有效值為為3 3. .2kA 2kA ，繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為1.11.1s s。 解：初步選解：初步選VS1-12/630-16VS1-12/

44、630-16型進(jìn)行校驗(yàn)，如表所示，所選正確。型進(jìn)行校驗(yàn)，如表所示，所選正確。 (3) k I (3) sh i 2 j I t 序序 號(hào)號(hào) 安裝地點(diǎn)的電氣條件安裝地點(diǎn)的電氣條件VS1VS1-12/630-16型斷路器型斷路器 項(xiàng)項(xiàng) 目目數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)項(xiàng)項(xiàng) 目目數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)結(jié)結(jié) 論論 1 UN 10kV UN.QF 12 kV合格合格 2 Ic 295A IN.QF 630A合格合格 33.2kA Ioc 16kA合格合格 42.553.2kA=8.16kA iet 40kA合格合格 5 (3.2kA)2(1.1+0.2)s =13.3kA2s (16 kA) 24s=1024 kA2s合格合格 2 t I t 2021-4-29