電氣供電工程電氣課件

1、2021-4-29 第四章第四章 短路電流計算短路電流計算 及電氣設(shè)備的選擇校驗及電氣設(shè)備的選擇校驗 3.1 概述概述 3.2 無限大容量電源供電系統(tǒng)的短路過程分析無限大容量電源供電系統(tǒng)的短路過程分析 3.3 無限大容量電源條件下短路電流的計算方法無限大容量電源條件下短路電流的計算方法 3.4 低壓電網(wǎng)中短路電流的計算低壓電網(wǎng)中短路電流的計算 3.5 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng) 3.6 電氣設(shè)備的選擇與校驗電氣設(shè)備的選擇與校驗 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)中不同電位的導電部分（各相導體、地線等）之間短路是指供電系

2、統(tǒng)中不同電位的導電部分（各相導體、地線等）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、鳥獸危害等。操作、鳥獸危害等。 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荷電流大許 多倍，有時高達幾十萬安培。多倍，有時高達幾十萬安培。 當它通過電氣設(shè)備時，溫度急劇上升，會使絕緣老化或損壞；同時產(chǎn)當它通過電氣設(shè)備時，溫度急劇上升，會使絕緣老化或損壞；同時產(chǎn) 生的電動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞；短路會使系統(tǒng)電壓

3、驟降，影生的電動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞；短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影 響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行；嚴重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行；嚴重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會 造成停電；不對稱短路的短路電流會產(chǎn)生較強的不平衡交變磁場，對通信造成停電；不對稱短路的短路電流會產(chǎn)生較強的不平衡交變磁場，對通信 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、短路的類型二、短路的類型 在供電系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路在供電系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路( (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 負荷 (3) (3) (3) 電源 0 b) C Ik B A Ik (2) k 負荷 (2) (2) 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 負荷 0 c) C (1) kI k (1) 電源 B A 負荷 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) 負荷 (1,1) f) C kIkI A 0 電源 kIB (1,1) 負荷 (1,1) k k 進行短路計算的目的是正確選擇和檢驗電氣設(shè)備及

5、其保護裝置。三相短進行短路計算的目的是正確選擇和檢驗電氣設(shè)備及其保護裝置。三相短 路電流是選擇和檢驗電氣設(shè)備的基本依據(jù)。另外還要用到不對稱短路的短路路電流是選擇和檢驗電氣設(shè)備的基本依據(jù)。另外還要用到不對稱短路的短路 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、計算短路電流的目的 2021-4-29 第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)無限大容量電源供電系統(tǒng) 的短路過程分析的短路過程分析 一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念 無限大容量電源，就是指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對于用戶負無限大容量電源，就是指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對于

6、用戶負 荷容量大得多的電力系統(tǒng)，不管用戶的負荷如何變動甚致發(fā)生短路時，荷容量大得多的電力系統(tǒng)，不管用戶的負荷如何變動甚致發(fā)生短路時， 電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓均維持不變。電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓均維持不變。 二、短路過程的簡單分析二、短路過程的簡單分析 G Q電源 (3) k a) RLXLRX RX G ik b) u 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 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 當當t t0 0時，由于短路電路存在著電感，因此電流不會突變，時，由于短路電路存在著電感，因此電流不會突變，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。 短路前負荷電流為短路前負荷電流為 sin() m iIt 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 ifi(0) i 正常運行狀態(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 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線如下圖：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) 無限大容量電源條件下無限大容量電源條件下 短路電流的計算方法短路電流的計算方法 一、一、標幺值法標幺值法 在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，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算中，通常只計電抗，不計電阻。故在高壓電路的短路計算中，通常只計電抗，不計電阻。故 1.05 avN UU * j A A A 按標幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準容量按標幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準容量Sj和基準電壓和基準電壓Uj。 標幺值標幺值 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 基準容量，工程設(shè)計中通常取基準容量，工程設(shè)計中通常取 基準電流基準電流 二、供電系統(tǒng)各元件電抗標幺值二、供電系統(tǒng)各元件電抗標幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值）電力系統(tǒng)的電抗標幺值 基準電壓，通常取元件所在處的短路計

11、算電壓為基準電壓，即取基準電壓，通常取元件所在處的短路計算電壓為基準電壓，即取 1.05 javN UUU 100 j SMVA 33 jj j jav SS I UU 基準電抗基準電抗 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)變電所高壓饋電線出口處的短路容量電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量。 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 2 2）電力線路的電力線路的電抗標幺值電抗標幺值 式中，式中， L L為線路長度，為線路長度，x x0 0為線路單位長度的電抗，可查手冊。為線路單位長度的電抗

12、，可查手冊。 * 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幺值電抗標幺值 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 因為因為 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 標幺值標幺值 短路電路中各主要元件的電抗標么值求出以后，即可利用其等效電路短路電路中各主要元件的電抗標么值求出以后，即可

13、利用其等效電路 圖進行電路化簡求總電抗標么值。圖進行電路化簡求總電抗標么值。 2021-4-29 三、三相短路電流的計算三、三相短路電流的計算 無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標么值按下式計算無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標么值按下式計算: : 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 （對高壓系統(tǒng)）（對高壓系統(tǒng)） （對低壓系統(tǒng)）（對低壓系統(tǒng)） 2021-4-29 某廠一某廠一10/0.410/0.4kVkV車間變電所裝有一臺車間變電所裝有一臺S9S9800800型變壓器（型變壓器（u uk k%=5%=5） ，由廠由廠1010kVkV高壓配電所通過一條長高壓配電所通過一條長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母線母線k-1k-1點三相短路容

15、量為點三相短路容量為5252MVAMVA，試計算該車間試計算該車間 變電所變電所380380V V母線母線k-2k-2點發(fā)生三相短路時的短路電流。點發(fā)生三相短路時的短路電流。 例題1 100, 0.4 j j SMVA UkV 100 30.4 144.34 j MVA I kV kA 解：1.1.確定基準值確定基準值 S9-800 電纜線 0.5km 10kV k-1 0.38kV k-2 G 電源 2.2.計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值）電力系統(tǒng)的電抗標幺值 * 1 100 1.92 52 j k S MVA X SM

16、VA 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 2 2）電力線路的電力線路的電抗標幺值電抗標幺值 * 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幺值電抗標幺值 3 * 34 %510010 6.25 100100800 j k N T S ukVA XX SkVA 3求求k-2點的短路電路總電抗標么值三相短路電流的短路容量點的短路電路總電抗標么值三相短路電流的短路容量 1）總電抗標么值）總電抗標么值 (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 ，試求工廠變電所試求工廠變電所1010kVkV母線上母線上k k-1-1點短路和兩臺變壓器并聯(lián)運行、分列運點

18、短路和兩臺變壓器并聯(lián)運行、分列運 行兩種情況下低壓行兩種情況下低壓380380V V母線上母線上k k-2-2點短路的三相短路電流和短路容量。點短路的三相短路電流和短路容量。 Q電源 架空線 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.確定基準值確定基準值 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 2.2.計算短路電路中各主

19、要元件的電抗標幺值計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值）電力系統(tǒng)的電抗標幺值 * 1 100 0.4 250 j k S MVA X SMVA 2 2）電力線路的電力線路的電抗標幺值電抗標幺值 * 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幺值電抗標幺值 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)上頁續(xù)上

20、頁 3 3. 求求k k-1-1點的短路電路總阻抗標么值及三相短路電流和短路容量點的短路電路總阻抗標么值及三相短路電流和短路容量 1）總電抗標么值）總電抗標么值 * (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)上頁續(xù)上頁 4求求k-2點的短路電路總電抗標么值三相短路電流的短路容量點的短路電路總電抗標么值三相短路電流的短路容量 兩臺變壓器并聯(lián)運行情況下：兩臺變壓器并聯(lián)運行情況下： 1）總電抗標么值）總電抗標么值 (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)上頁續(xù)上頁 兩臺變壓器分列運行情況下：兩臺變壓器分列運行情況下： 1）總電抗標么值）總電抗標么值 (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)中短路電流的計算低壓電網(wǎng)

24、中短路電流的計算 一、低壓電網(wǎng)短路計算的特點 1 1、配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮； 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，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，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、三相短路電流的計算二、三相短路電流的計算 (3) 22 3 () av z U I RX 400 av UV 電源至短路點的總阻抗包括

25、變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母電源至短路點的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母 線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導線等接觸電阻可忽略不計。線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導線等接觸電阻可忽略不計。 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 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母線及電纜的阻抗，其單位長度值可查母線及電纜的阻抗，其單位長度值可查手冊手冊。 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)計及的電阻、電抗（單位均為應(yīng)計及的電阻、電抗（單位均為 ）有）有 歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計算：歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計算： 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算：阻抗可按下式計算： 400 av UV 2021-4-29 三、單相短路電流的計算 根據(jù)對稱分量法，單相根據(jù)對稱分量法，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 工程計算公式為工程計算公式為 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 母線及電纜的母線及電纜的 相零電阻相零電阻 負荷 0 d) N C (1) kI k (1) 電源 B A 正序阻抗正序阻抗負序阻抗負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計算或查有關(guān)設(shè)計手冊。各元件的相零電阻與電抗值可通過計算或查有關(guān)設(shè)計手冊。 2021-4-29 某用戶某用戶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)短路計算電路如其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計算電路如 圖所示。求短路點圖所示。求短路點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、計算有關(guān)電路、計算有關(guān)電路 元件的阻抗元件的阻抗 0.38kV 10kV k-2 YJV-395+250 電纜線WL L=50m 母線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)上頁續(xù)上頁 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計算計算，即，即 0 1.134 TT RRm 0 9.533 TT XXm 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 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) 母線的阻抗母線的阻抗 (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)上頁續(xù)上頁 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) 強大的短路電流通過電氣設(shè)備和導體，將產(chǎn)生很大的電動力，即電強大的短路電流通過電氣設(shè)備和導體，將產(chǎn)生很大的電動力，即電 動力效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形。動力效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形。 短路電流產(chǎn)生的熱量，會造成電氣設(shè)備和導體溫度迅速升高，即熱短路電流產(chǎn)生的熱量，會造成電氣設(shè)備和導體溫度迅速

33、升高，即熱 效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導體絕緣強度降低，加速絕緣老化甚至損壞。效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導體絕緣強度降低，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)備和導體，保證在短路情況下也不損壞，必須 校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 對于兩根平行導體，通過電流分別為對于兩根平行導體，通過電流分別為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）可用下面公式來計算：可用下面公式來計算： 72 1 2 210 f l Fk i iN A a 2021-4-29 在三相系統(tǒng)中，當三相導體

34、在同一平面平行布置時，受力最大的是在三相系統(tǒng)中，當三相導體在同一平面平行布置時，受力最大的是 中間相。當發(fā)生三相短路故障時，短路電流沖擊值通過導體中間相所產(chǎn)中間相。當發(fā)生三相短路故障時，短路電流沖擊值通過導體中間相所產(chǎn) 生的最大電動力為：生的最大電動力為： (3) 272 max 310 fsh l Fk iN A a 續(xù)上頁續(xù)上頁 二、二、短路點附近交流電動機的反饋沖擊電流影響短路點附近交流電動機的反饋沖擊電流影響 當短路點附近所接交流電動機的額定電流之和超過短路電流的當短路點附近所接交流電動機的額定電流之和超過短路電流的1%1%時，時， 按按GB50054-95GB50054-95低壓配電

35、設(shè)計規(guī)范規(guī)定，應(yīng)計入電動機反饋電流的影響。低壓配電設(shè)計規(guī)范規(guī)定，應(yīng)計入電動機反饋電流的影響。 Q電源 G k ish ish.M M 載流導體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的條件是載流導體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的條件是 (3) maxal FF 2021-4-29 當交流電動機進線端發(fā)生三相短路時，它反饋的最大短路電流瞬時當交流電動機進線端發(fā)生三相短路時，它反饋的最大短路電流瞬時 值（即電動機反饋沖擊電流）可按下式計算值（即電動機反饋沖擊電流）可按下式計算： . 2() M sh MSh MN M M E ikI X 續(xù)上頁續(xù)上頁 由于交流電動機在外電路短路后很快受到制

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

37、上頁續(xù)上頁 在實際短路時間在實際短路時間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導體所達到的最高溫度值可以確定出短路時導體所達到的最高溫度k k。 發(fā)熱假想時間發(fā)熱假想時間 kbQF ttt 繼電保護動作時間繼電保護動作時間 斷路器開斷時間斷路器開斷時間 2 0.24 kj QIRt 工程計算公式工程計算公式 1 kjk tstt當時， 載流導體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的條件是載流導體和電

38、氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的條件是 kal 2021-4-29 第六節(jié)第六節(jié) 電氣設(shè)備的選擇及校驗電氣設(shè)備的選擇及校驗 一、選擇校驗項目及條件 電氣設(shè)備的選擇，必須滿足供電系統(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，同時電氣設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。工作要求，同時電氣設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。 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、使用場所、環(huán)境溫度，海拔高度以及有無防環(huán)境條件是指電氣設(shè)備的使用場所、環(huán)境溫度，海拔高度以及有無防 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)上頁續(xù)上頁 對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負荷開關(guān)等，則還有斷流對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負荷開關(guān)等，則還有斷流 能力的要求，即最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流。能力的要求，即最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流。 1）對斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電）對斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電 流。即流。即 (3) .maxOCk II 2）對負荷開關(guān)，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大負荷）對負荷開關(guān)，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大負荷 電流。即電流。即 .maxOCL

41、 II 3）對熔斷器）對熔斷器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電 流。即流。即 (3) OCsh II （對非限流型熔斷器）（對非限流型熔斷器） (3) .maxOCk II （對限流型熔斷器）（對限流型熔斷器） 2021-4-29 續(xù)上頁續(xù)上頁 按短路故障條件校驗，就是要按最大可能的短路故障時的力穩(wěn)定性和按短路故障條件校驗，就是要按最大可能的短路故障時的力穩(wěn)定性和 熱穩(wěn)定性進行校驗。熱穩(wěn)定性進行校驗。 2. 按短路故障條件校驗按短路故障條件校驗 對于一般電器對于一般電器，滿足力穩(wěn)定的條件是：，滿足力穩(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 對于一般電器對于一般電器，滿足熱穩(wěn)定的條件是：，滿足熱穩(wěn)定的條件是： 22 tj I tI t 電器的電器的額定短時耐受電流有效值額定短時耐受電流有效值 對于對于載流導體，滿足熱穩(wěn)定的條件是：載流導體，滿足熱穩(wěn)定的條件是： 3 10 j I At C 導體的熱穩(wěn)定系數(shù)導體的熱穩(wěn)定系數(shù) 2021-4-29 二、高壓斷路器的選擇與校驗 高壓斷路器的選擇與校驗，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類型，按正常高壓斷路器的選擇與校驗，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類型，按正常 工作條件選擇額定電壓、額定電流并校驗開斷能力，按短路故障條件校驗工作條件選擇額定電壓、額

43、定電流并校驗開斷能力，按短路故障條件校驗 動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并同時選擇其操動機構(gòu)和操作電源。動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并同時選擇其操動機構(gòu)和操作電源。 例例4-1 4-1 試選擇某試選擇某1010KV KV 高壓配電所進線側(cè)的高壓戶內(nèi)真空斷路器的型號高壓配電所進線側(cè)的高壓戶內(nèi)真空斷路器的型號 規(guī)格。已知該進線的計算電流為規(guī)格。已知該進線的計算電流為295295A A，配電所母線的三相短路電流周期分量配電所母線的三相短路電流周期分量 有效值有效值為為3 3. .2kA 2kA ，繼電保護的動作時間為繼電保護的動作時間為1.11.1s s。 解：初步選解：初步選VS1-12/630-16VS1-12/

44、630-16型進行校驗，如表所示，所選正確。型進行校驗，如表所示，所選正確。 (3) k I (3) sh i 2 j I t 序序 號號 安裝地點的電氣條件安裝地點的電氣條件VS1VS1-12/630-16型斷路器型斷路器 項項 目目數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)項項 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