第六章 短路電流計(jì)算

1、第六章 短路電流計(jì)算6-1 什么時(shí)電力系統(tǒng)短路，短路的類型有哪幾種，如何表示？ 答：電力系統(tǒng)的短路指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的接通。 在三相系統(tǒng)中端麗的基本形式有：三相短路；兩項(xiàng)短路；單相接地短路；以及兩相接地短路.6-2 短路對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和電器設(shè)備有何危害？ 答：（1）短路故障使短路點(diǎn)附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間將長(zhǎng)生很大的機(jī)械應(yīng)力。如高體及其支持物不夠堅(jiān)固，則可能遭到破壞，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大。 （2）設(shè)備通過短路電流將使其發(fā)熱增加，如短路持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，電器設(shè)備可能由于過熱稻城導(dǎo)體熔化或絕緣損壞。 （3）短路使故

2、障點(diǎn)往往有電弧產(chǎn)生，它不僅可能燒壞故障元件，且可能殃及周圍設(shè)備。 （4）短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅下降，對(duì)用戶影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負(fù)荷是異步電動(dòng)機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的地磁轉(zhuǎn)矩顯著減小，轉(zhuǎn)速隨之下降。當(dāng)電壓大幅下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。 （5）當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。 （6）發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流產(chǎn)生的磁通足以在臨近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于架設(shè)在高壓電力線路附近的通信線路或鐵道信號(hào)系統(tǒng)等會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響

3、。6-3 何謂標(biāo)么值？在短路電流計(jì)算中，對(duì)標(biāo)么制標(biāo)準(zhǔn)值的取法有何限制？ 答：標(biāo)么值：將一個(gè)量與基準(zhǔn)量相比較，并將該基準(zhǔn)量當(dāng)作衡量單位。 限制：電氣量基準(zhǔn)值之間應(yīng)服從功率方程和電路的歐姆定律： 6-4 根據(jù)圖57所給參數(shù)，計(jì)算元件電抗標(biāo)么值及K1,K2兩點(diǎn)短路回路總電抗。取（如圖）標(biāo)么值計(jì)算：發(fā)電機(jī)：電抗器：變壓器：線路：當(dāng)K1點(diǎn)短路時(shí)：（如圖）當(dāng)K2點(diǎn)短路時(shí)：（如圖）6-5 何謂“無(wú)限大”電力系統(tǒng)，他有什么特征？ 答：等值電源的內(nèi)阻抗較小，如外電路元件的等值電抗比電源的內(nèi)阻抗大得多，若外電路中的電流變動(dòng)時(shí)則供電系統(tǒng)的母線電壓變動(dòng)甚微，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可近似認(rèn)為母線電壓等于常數(shù)，這種電源便認(rèn)為是“無(wú)

4、限大”容量電力系統(tǒng)。特征：系統(tǒng)容量 系統(tǒng)的內(nèi)阻抗6-6 “無(wú)限大”電力系統(tǒng)供電的電路和發(fā)電機(jī)供電的電路短路時(shí)，短路電流變化有何異同？ 答：相同點(diǎn)：短路電流中含有周期分量和非周期分量。 不同點(diǎn)：發(fā)電機(jī)的電勢(shì)和電抗在短路的暫態(tài)過程中要發(fā)生變化，由他所決定的短路電流周期分量的振幅將發(fā)生變化。6-7 什么是沖擊系數(shù)Ksh？其變化范圍如何？對(duì)應(yīng)Ksh1和Ksh2分別代表了什么情況？工程計(jì)算上如何取值？ 答：沖擊系數(shù)如果電路中只有電抗，而電阻R=0，則，意味著短路電流的暫態(tài)分量不衰減；反之，如果短路回路中只有電阻，而電感，則，即此時(shí)的短路電流中根本不存在暫態(tài)分量。但事實(shí)上任何電路中既不可能R=0，也不可能

5、，所以，沖擊系數(shù)的值應(yīng)是。6-8 系統(tǒng)接線如圖651所示，兩個(gè)電源均為“無(wú)限大”系統(tǒng)，架空線每公里電抗為0.4/km，當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，試求（1）短路回路總電抗標(biāo)么值；（2）K點(diǎn)短路電流；（3）架空線AB的短路電流；（4）母線A的殘余電壓。 解： （2） （3） （4） 6-9 系統(tǒng)的接線如圖652所示，電流按無(wú)限大容量計(jì)算，當(dāng)加壓變壓器低壓側(cè)母線發(fā)生三相短路時(shí)，求：（1）故障點(diǎn)的短路電流周期分量；（2）故障點(diǎn)的沖擊短路電流值；（3）變電所高壓側(cè)母線的殘余電壓值；（4）架空線路WL中流過的短路電流周期分量值。解： （1） （2）沖擊電流 （3）= （4）6-10 系統(tǒng)接線如圖653所示，計(jì)

6、算：（1）K1點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流周期分量和沖擊短路電流；（2）K2點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流周期分量和沖擊短路電流； （3）K2點(diǎn)三相短路時(shí)，變電所二次側(cè)母線的殘余電壓； （4）K1點(diǎn)三相短路時(shí)，短路容量。 解： （1） （2） （3）= （4）6-11 系統(tǒng)接線如圖754所示，各元件的參數(shù)已在圖中標(biāo)出，發(fā)電廠裝設(shè)汽輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，用近似計(jì)算法計(jì)算：（1）次暫態(tài)短路電流；（2）沖擊短路電流； 解： 6-12 系統(tǒng)接線如圖755所示，已知母線分段電抗器的數(shù)據(jù)為： ， ，接線中所有發(fā)電機(jī)為汽輪發(fā)電機(jī)，其它的數(shù)據(jù)均示于圖中，當(dāng)k1和k2點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)，忽略負(fù)荷電流的影響，求次態(tài)

7、短路電流值。 解 6-13 圖756示出兩個(gè)電源相故障點(diǎn)供給電路電流，一個(gè)示無(wú)限大容量系統(tǒng)，另一個(gè)是有限容量的發(fā)電廠，裝有汽輪發(fā)電機(jī)，有自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，計(jì)算：（1）k點(diǎn)發(fā)生三相短路是的次暫態(tài)短路電流和穩(wěn)態(tài)短路電流值；（2）沖擊短路電流；（3）發(fā)電機(jī)電壓母線的殘余電壓值（4）k點(diǎn)短路時(shí)115kv架空送電線路中的電流值。解： G: （1） （2） （3）殘余電壓 （4）6-14系統(tǒng)接線如圖757所示，A系統(tǒng)的容量不詳只知斷路器QF的切斷量為3500MVA，試計(jì)算當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流及沖擊短路電流值。解：選取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA線路電抗：=0.076變壓器阻抗：=0.0875

8、將線路變壓器的電抗標(biāo)幺值折算成以等值發(fā)電機(jī)電源容量100MVA為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值：=0.076=0.0825從短路點(diǎn)到發(fā)電機(jī)的等值電抗為=0.0875+0.117=0.20查汽輪發(fā)電機(jī)表可知5.2（t=0s） =2.45（t=4s）化為有名值為=2.61（KA）1.23（KA）17.6（KA）次暫態(tài)電流2.61+17.6=20.21（KA） 1.23+17.6=18.83（KA）短路沖擊電流為：51.45（KA）6-15某工廠車間變電所供電系統(tǒng)如圖758所示，求K點(diǎn)的短路電流周期分量，沖擊電流。什么是對(duì)稱分量法？對(duì)稱分量有幾種，畫出各分量的相量圖，并寫出表達(dá)式。 解：變壓器阻抗 TMY40KS

9、 查表得 電流互感器電抗 TALQS-1 150/S 查表： 6-16 什么是對(duì)稱分量法？對(duì)稱分量法有幾種，畫出各分量的向量圖，并寫出表達(dá)式 答：對(duì)稱分量法：將一個(gè)不對(duì)稱的三相電流或電壓系統(tǒng)分解成三個(gè)對(duì)稱的電流或電壓系統(tǒng)（正序、負(fù)序、零序），對(duì)分解所得的每個(gè)對(duì)稱系統(tǒng)（正序或負(fù)序、零序）就依然可以運(yùn)用分析對(duì)稱電路的方法進(jìn)行計(jì)算。任意一組對(duì)稱分量可以分解成三個(gè)對(duì)稱的分量：正序分量、負(fù)序分量、零序分量。（畫圖）表達(dá)式：正序分量：; 負(fù)序分量：，零序分量：6-17寫出兩相短路的邊界條件，并轉(zhuǎn)為序相量的形式，繪復(fù)合序網(wǎng)圖。 答： 轉(zhuǎn)化為序量的形式 6-18如何提高導(dǎo)體的長(zhǎng)期載流量？ 答：增大導(dǎo)體截面積，

10、減小短路電流的熱效應(yīng)即減小短路電流。6-19何謂短路電流的熱效應(yīng)？什么是等值時(shí)間法？如何用等值時(shí)間法計(jì)算熱效應(yīng)？ 答：短路的熱效應(yīng)是與短路產(chǎn)生的熱量成正比的一個(gè)物理量，用表示，一般常用等值時(shí)間法計(jì)算。所謂等值時(shí)間法是依據(jù)等效發(fā)熱的概念，取短路電流的熱效應(yīng)等于穩(wěn)態(tài)電流在一段相應(yīng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱效應(yīng)。此段相應(yīng)時(shí)間即稱為等值時(shí)間。6-20導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱和導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱在工程上有何應(yīng)用？ 答：導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱決定導(dǎo)體的載流量，可以根據(jù)最高允許溫度、環(huán)境溫度來計(jì)算額定載流量和特殊工作條件下的載流量。導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱是用來校驗(yàn)導(dǎo)體或電器設(shè)備的熱穩(wěn)定，短路時(shí)導(dǎo)體或電器的最高溫度應(yīng)小于或等于導(dǎo)體或電器短路容許的

11、最高溫度。6-21三相短路時(shí)最大電動(dòng)力出現(xiàn)在哪一相？寫出其表達(dá)式。 答：出現(xiàn)在B相上： 則k=1 6-22某戶外線路LG-70，環(huán)境溫度時(shí)，載流量為256A，如流過最大負(fù)荷電流為232A，該導(dǎo)線的實(shí)際工作溫度是否超過規(guī)定溫度？ 答：長(zhǎng)期發(fā)熱的溫度： 不超過規(guī)定溫度。6-23某匯流母線的最大負(fù)荷電流為5200A，環(huán)境溫度。若選用LMY-12510的矩形母線，問是否合格？ 答：查表P187，四條豎放， 不合格。6-24某10.5KV母線三相水平平放，型號(hào)LMY-1008,已知，母線跨距1000mm，相間距250mm,短路持續(xù)時(shí)間2.5s，系統(tǒng)為無(wú)窮大，母線最高工作溫度為。試用最小截面法校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定，計(jì)算手里最大相的電動(dòng)力。解： ，所以，且不計(jì) 由查表711，得C=716-25.限制短路電流有那些措施?分裂變壓器和分裂電抗器有何特殊的優(yōu)點(diǎn)？答：一、選擇合理的電氣主接線形式和運(yùn)行方式二、采用分裂低壓繞組變壓器三、加裝限流電抗器分裂變壓器的特點(diǎn)：其低壓繞組由分裂成兩個(gè)之路的容量相等的分裂繞組組成分裂繞組的各個(gè)支路間因?yàn)闆]有電的聯(lián)系，故各支路的額定電壓可以不同，單應(yīng)比較接近。一般情況下，分裂繞組的兩個(gè)之路的額定電壓是相同的