交流電網(wǎng)短路電流計(jì)算綜述

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路的基本概念短路的基本概念無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算兩相和單相短路電流計(jì)算兩相和單相短路電流計(jì)算大功率電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響大功率電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第一節(jié) 短路的基本概念中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 短路的定義短路的定義 所謂短路是指電力系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，包括帶電部分與大地(包

2、括設(shè)備的外殼、變壓器的鐵芯、低壓線路的中線等)之間，以及不同相之間的短接。(相與相或相與地短接) 這種短接可能是通過(guò)小阻抗的回路，或者是電弧的形式形成。 在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，短路故障主要是各種相間短路，而單相接地不會(huì)造成短路，屬于一種運(yùn)行障礙。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 引起絕緣損壞的原因： 過(guò)電壓 絕緣的自然老化和污穢 運(yùn)行人員維護(hù)不周 直接的機(jī)械損傷 電力系統(tǒng)其他一些故障也可能導(dǎo)致短路： 輸電線路斷線和倒桿事故 運(yùn)行人員違章操作 鳥(niǎo)和小動(dòng)物等跨接裸導(dǎo)體等中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件u 短路電流的熱效應(yīng)使設(shè)備急劇發(fā)

3、熱，可能導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱損壞 ；u 短路電流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使設(shè)備永久變形或嚴(yán)重?fù)p壞 ；u 短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響用戶的正常工作 ；u 短路可能使電力系統(tǒng)的運(yùn)行失去穩(wěn)定 ；u 不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作 。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件p認(rèn)真執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，不斷學(xué)習(xí)以提高電業(yè)人員的素質(zhì)。嚴(yán)格遵守操作技術(shù)規(guī)程和安全規(guī)程，避免誤操作；在短路發(fā)生時(shí)，采取有效的措施將短路的影響限制在最小的范圍內(nèi)。p作好設(shè)備的維護(hù)、巡視、檢查，作好事故的預(yù)想和預(yù)防。p采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷路器，迅速隔離故障。使系統(tǒng)電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢

4、復(fù)到正常值。p增大短路回路的阻抗，如在電路中裝設(shè)限流電抗器等。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度 設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置 確定限流措施 確定合理的主接線方案和運(yùn)行方式中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第二節(jié) 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)定義 內(nèi)阻為零 端電壓恒定不變 短路電流周期分量恒定不變通常將電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗通常將電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10%的電的電源看作無(wú)限大容量供電系統(tǒng)；一般的工礦企業(yè)供源看作無(wú)限大容量供電系統(tǒng)；一般的工礦企業(yè)供電系統(tǒng)的短路點(diǎn)離電

5、源的距離足夠遠(yuǎn)，滿足以上電系統(tǒng)的短路點(diǎn)離電源的距離足夠遠(yuǎn)，滿足以上條件。條件。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 有限容量供電系統(tǒng)定義 內(nèi)阻不能忽略，而且是變化的 端電壓是衰減的 短路電流周期分量是衰減的 原因：短路回路的阻抗突然減小和同步發(fā)電機(jī)定子電原因：短路回路的阻抗突然減小和同步發(fā)電機(jī)定子電流激增，使發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生電磁暫態(tài)過(guò)程，即發(fā)電機(jī)流激增，使發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生電磁暫態(tài)過(guò)程，即發(fā)電機(jī)的端電壓幅值和同步電抗大小發(fā)生變化，尤其產(chǎn)生的的端電壓幅值和同步電抗大小發(fā)生變化，尤其產(chǎn)生的短路周期分量是變化的，所以電流周期分量的幅值是短路周期分量是變化的，所以電流周期分量的幅值是變化的變化的通常將

6、電源內(nèi)阻抗大于短路回路總阻抗通常將電源內(nèi)阻抗大于短路回路總阻抗10%的電的電源看作有限容量供電系統(tǒng)。源看作有限容量供電系統(tǒng)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 基本過(guò)程 -正常運(yùn)行（負(fù)荷電流） -發(fā)生短路 -電流突然增大(周期分量加非周期分量) -穩(wěn)定新值(穩(wěn)態(tài)短路電流)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件分析過(guò)程基本假設(shè)分析過(guò)程基本假設(shè)u忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中的元件忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中的元件參數(shù)恒定參數(shù)恒定u忽略元件的電阻忽略元件的電阻R，只考慮元件的電抗，只考慮元件的電抗X，當(dāng)，當(dāng)R=X/3時(shí)，忽略電阻，誤差僅增大時(shí)，忽略電阻，誤差僅增大5%。

7、 u忽略短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻忽略短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻u按對(duì)稱分析按對(duì)稱分析IXUIXUXUXRUIXR05.13395.0109333/22流忽略電阻時(shí)三相短路電電流不忽略電阻時(shí)三相短路假設(shè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電路對(duì)稱，可以只取一電路對(duì)稱，可以只取一相討論相討論中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件)sin(tIiphm式中： 短路前電流的幅值 短路前回路的阻抗角 電源電壓的初始相角，亦稱合閘角；phmI22)()(/lolophmLlRRUIphm)/()(loloRRLLarctg無(wú)限大電源容量的暫態(tài)過(guò)程)sin(tUuphmph設(shè)電源電壓為：正常運(yùn)行電流為： 中國(guó)礦業(yè)

8、大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路后電路中的電流應(yīng)滿足： phkkudtdiLRi短路后電路為： 該方程為一階非齊次常微分方程中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路的全電流可以表示為：式中： 微分方程的特解，稱周期分量 微分方程的齊次方程的解，稱非周期分量 短路電流周期分量的幅值， 短路后回路的阻抗角， 非周期分量的初始值tLRapkpmkeitIi0 .)sin(pmI22/LRUIphmpmk0 .apiappekiiiRLK/arctanpeiapi中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路電流波形短路電流波形 黃色曲線為短路電流波形， 單調(diào)下降曲線為非周期分量。中國(guó)礦業(yè)

9、大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件最大三相短路電流最大三相短路電流 產(chǎn)生最大短路電流的條件 最大三相短路電流是指最大短路電流瞬時(shí)值。由ik的公式可以知道，短路電流瞬時(shí)值最大的條件就是短路電流非周期分量初始值最大的條件。 短路電流非周期初始值既與短路前的負(fù)載情況有關(guān)，又與短路發(fā)生時(shí)刻、短路后回路性質(zhì)有關(guān)。 因此，當(dāng)供電回路為空載Im=0或者cos=1時(shí)，Im與橫軸重合。電源電壓過(guò)零（電源電壓與橫坐標(biāo)重合）時(shí)短路，而且短路回路為純感性，則短路電流非周期初始值最大中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 產(chǎn)生最大短路電流的條件 短路前供電回路空載或者 短路瞬間電壓過(guò)零，及t=0時(shí)， 或者180 短

10、路回路阻抗為純電抗性質(zhì)，即1cos90k0中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件三、三相短路的有關(guān)物理量 (1) 短路電流周期分量有效值短路電流周期分量有效值22)(05.13/kkkNavkavpeLRZUUZUI其中2/)(/22pmpekkmphIILRUI短路電流周期分量為，可以求得根據(jù) 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取電源電壓為電網(wǎng)平均額定電壓，則短為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取電源電壓為電網(wǎng)平均額定電壓，則短路周期分量的有效值為路周期分量的有效值為：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件額定電壓0.230.380.66361035110平均額定電壓0.230.400.693.156.310.537115

11、基準(zhǔn)電壓0.230.400.693.156.310.537115中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(2) 短路全電流有效值短路全電流有效值 短路全電流 有效值是指時(shí)間t為中心的一個(gè)周期內(nèi)，短路全電流瞬時(shí)值的均方根值即2.2.taptpetIII周期分量有效值tpeI.非周期分量有效值tapI.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(3) 短路沖擊電流短路沖擊電流 短路沖擊電流為短路全電流的最大瞬時(shí)值。peshTpmTpmpmstkshIKeIeIIiikk2)1 ()01. 0cos(/01. 001. 0)01. 0(kTsheK/01. 01式中式中ksh稱為短路電流沖擊系數(shù)，

12、稱為短路電流沖擊系數(shù)，式中式中ksh稱為短路電流沖擊系數(shù)，稱為短路電流沖擊系數(shù)，1 ksh 2。對(duì)于純電阻性電路對(duì)于純電阻性電路ksh =1；對(duì)于純感性電路對(duì)于純感性電路ksh =2；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 短路沖擊電流的有效值短路沖擊電流的有效值Ish是指短路后第一個(gè)周是指短路后第一個(gè)周期的短路電流全電流的有效值，期的短路電流全電流的有效值，2)01. 0(2)01. 0(appeshIII在工礦企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中通常取在工礦企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中通常取ksh =1.8；低壓供電系統(tǒng)中如容量為以下車間變電所的出口處發(fā)生短低壓供電系統(tǒng)中如容量為以下車間變電所的出口處發(fā)生短路，常

13、取路，常取ksh =1.3。peshshIKI2) 1(21peshpeshIIIi52. 155. 2peshpeshIIIi09. 184. 1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(4)穩(wěn)態(tài)短路電流有效值穩(wěn)態(tài)短路電流有效值KavpekZUIII3/IkI 在無(wú)限大容量供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分量有效值保持不變，在短路電流計(jì)算中，通常用 表示周期分量的有效值，簡(jiǎn)稱短路電流 穩(wěn)態(tài)短路電流有效值指短路電流非周期分量衰減完畢后的短路電流有效值，用 表示.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(5) 短路功率短路功率 短路功率又稱為短路容量，它等于短路電流有短路功率又稱為短

14、路容量，它等于短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積。壓）的乘積。 三相視在功率可以表示為三相視在功率可以表示為kavkIUS3短路電流額定電壓短路點(diǎn)所在線路的平均三相短路容量kavkIUS中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件一、短路的定義一、短路的定義二、短路原因二、短路原因引起絕緣損壞的原因：過(guò)電壓 絕緣的老化和污染 維護(hù)不周 機(jī)械損傷電力系統(tǒng)其他一些故障原因線路斷線和倒桿 違章操作 鳥(niǎo)和小動(dòng)物等跨接裸導(dǎo)體等三、短路類型三、短路類型 三相短路 兩相短路 兩相接地短路 單相接地短路四、短路危害四、短路危害五、短路的預(yù)

15、防和限制措施五、短路的預(yù)防和限制措施中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件六、計(jì)算短路電流的目的六、計(jì)算短路電流的目的校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置確定限流措施確定限流措施確定合理的主接線方案和運(yùn)行方式確定合理的主接線方案和運(yùn)行方式一、無(wú)限大容量電源概念一、無(wú)限大容量電源概念內(nèi)阻為零內(nèi)阻為零 端電壓恒定不變端電壓恒定不變短路電流周期分量恒定不變短路電流周期分量恒定不變電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10%的電源看作無(wú)限大容的電源看作無(wú)限大容量供電系統(tǒng)量供電系統(tǒng)中國(guó)礦業(yè)大

16、學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件二、短路過(guò)程分析二、短路過(guò)程分析基本過(guò)程基本過(guò)程正常運(yùn)行 -發(fā)生短路 -電流突然增大 -穩(wěn)定新值 無(wú)限大電源容量的暫態(tài)過(guò)程正常運(yùn)行電壓、電流短路后電路中的電流方程短路電流波形最大三相短路電流三、三相短路的有關(guān)物理量三、三相短路的有關(guān)物理量 (1) 短路電流周期分量有效值(2) 短路全電流有效值(3) 短路沖擊電流 (4)穩(wěn)態(tài)短路電流有效值(5) 短路功率kavpeZUI3/2.2.taptpetIIIpeshTpmshIKeIik2)1 (/01. 0KavpekZUIII3/kavkIUS3中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第三節(jié) 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三

17、相短路電流計(jì)算中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，只要求出短路電流周期分量有效值，就可以計(jì)算有關(guān)短路的所有物理量。而短路電流周期分量可以由電源電壓及短路回路的等值阻抗計(jì)算。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 通過(guò)對(duì)短路電流暫態(tài)過(guò)程的分析可知，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是不變的，因此它的有效值也是不變的。 如下圖: (三相對(duì)稱化歸一相計(jì)算)求短路電流的基本原理求短路電流的基本原理中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，如短路回路的阻抗R，X以表示，則三相短路電流的有效值為 Uav短路點(diǎn)所在線

18、路的平均電壓，V R，X短路回路的總電阻和總電抗， 。均已折算到短路點(diǎn)所在處的電壓等級(jí)。 也即如果短路回路中有變壓器，就必須進(jìn)行折算。22)3(3/XRUIavk中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在工程設(shè)計(jì)中，高壓供電系統(tǒng)的RX，為簡(jiǎn)化計(jì)算，若RX/3，可忽略R，用X代替Z，同理在低壓供電系統(tǒng)中XR，若XR/3，可忽略X，用R代替Z，在這樣的簡(jiǎn)化條件下求出的短路電流值，誤差不超過(guò)5%，在工程計(jì)算及選擇設(shè)備中是完全允許的。因此對(duì)高壓供電系統(tǒng)，上式可寫(xiě)成XUIavk3)3(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件標(biāo)么值法標(biāo)么值法 將實(shí)際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值來(lái)運(yùn)算。其特點(diǎn)是在多將實(shí)際

19、值與所選定的基準(zhǔn)值的比值來(lái)運(yùn)算。其特點(diǎn)是在多電壓等級(jí)系統(tǒng)中計(jì)算比較方便。電壓等級(jí)系統(tǒng)中計(jì)算比較方便。有名制法有名制法 短路計(jì)算中的各物理量均采用有名值短路計(jì)算中的各物理量均采用有名值(因各阻抗的單位都因各阻抗的單位都用歐姆，又有人稱之為歐姆法用歐姆，又有人稱之為歐姆法)。對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法 以三相對(duì)稱短路情況下的計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)不對(duì)稱短路以三相對(duì)稱短路情況下的計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)不對(duì)稱短路情況，采用相應(yīng)的比例系數(shù)，得到不對(duì)稱短路電流。情況，采用相應(yīng)的比例系數(shù)，得到不對(duì)稱短路電流。兆伏安法兆伏安法圖表法圖表法計(jì)算曲線法計(jì)算曲線法中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 原理：已知線路電壓，計(jì)

20、算短路回路的總阻抗，再根據(jù)歐姆定律求短路電流。 有名制：電流（安培）等于電壓（伏特）除以阻抗（歐姆）。 有名制法的實(shí)質(zhì)是歐姆定律 單線圖：三相系統(tǒng)中的三相用一根線表示。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件單線圖中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，如短路回路的阻抗R,X以表示，則三相短路電流的有效值為 對(duì)于高壓供電系統(tǒng)，回路中各元件的電抗占主要成分，短路回路的電阻可以忽略不計(jì)，則22)3(3kkavkXRUI2)3(3kavkXUI中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件一、系統(tǒng)電抗一、系統(tǒng)電抗Xs 對(duì)于無(wú)限大容量供電系統(tǒng)，電抗分兩種情況：一種是不知道系統(tǒng)電

21、源的短路容量時(shí)，認(rèn)為系統(tǒng)電抗為零；另一種是知道系統(tǒng)在電源母線上的短路容量或供電系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，則系統(tǒng)需進(jìn)行電源電抗的計(jì)算KavSSUX2KSavU 1、如果已知電源母線上的短路容量 和線路的額平均電壓 ，則系統(tǒng)電源電抗可以用公式中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件式中 變壓器阻抗， ； 變壓器額定容量，VA ； 變壓器額定電壓， kV ； 變壓器額定電流，kA 。 %100%1003%2.NTNTTNTNTTKUSZUIZUTZNTS.NTU.NTI. 電力變壓器的電抗，可由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)來(lái)近似計(jì)算。NbravKavSSUSUX22NbrS2、如果已知供電系統(tǒng)高壓出線斷

22、路器的容量短路容量 ，則系統(tǒng)電源電抗中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 由于容量較大的變壓器其電阻遠(yuǎn)小于電抗，故變壓器電抗XT=ZT ，并取 可得avNTUU.NTavkTSUUX.2100% 式中 Uav短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，kV。 用Uav的原因是因?yàn)樽儔浩鞯碾娍箲?yīng)折算到短路點(diǎn)所在的線路等級(jí)，以便計(jì)算短路電流。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 若需要考慮變壓器電阻RT時(shí)，可根據(jù)變壓器的短路損耗PK，按下式計(jì)算： 則：22NTSUPRNTkT22TTTRZX中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電抗器時(shí)用來(lái)限制短路電流的空心電感線圈，只有當(dāng)短路電流過(guò)大造成開(kāi)關(guān)設(shè)備

23、選擇困難或者不經(jīng)濟(jì)時(shí)，才會(huì)使用首段串聯(lián)限流電抗器。 當(dāng)電抗器的電抗值以其額定值的百分?jǐn)?shù)形式給出時(shí)，求其歐姆計(jì)算式為 注意： 式中不用平均電壓Uav計(jì)算，是因?yàn)殡娍蛊鞯念~定電壓與安裝地點(diǎn)線路的額定平均電壓相差很大。如10kV的電抗器可以用在6kV的線路上。NLNLLLIUXX.3100%電抗器的額定電流電抗器的額定電壓電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)-%.NLNLLIUX中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電力線路的電抗，可由給定截面和線距的架空線或給定截面積和電壓的電纜線單位長(zhǎng)度電抗xl的值求得 Xl=x0l x0導(dǎo)線或電纜單位長(zhǎng)度的電抗； 因?yàn)橥惥€路的電抗值一般變動(dòng)范圍不大，故可采用查表方式來(lái)得

24、到： 6kV及以上高壓架空線x0 =0.4/km ； 310kV電纜線 x0 =0.08/km中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在計(jì)算短路回路中的電抗時(shí)，假如回路中含有變壓器，則回路內(nèi)個(gè)元件的電抗都應(yīng)該統(tǒng)一換算（折算）到短路點(diǎn)所在線路的平均電壓上去。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件例題例3-1 圖3-5所示為企業(yè)供電系統(tǒng)，A是電源母線，通過(guò)兩條架空線（長(zhǎng)l1）向設(shè)有兩臺(tái)主 T的終端變電所35kV母線B供電。6kV側(cè)母線C通過(guò)串電抗器L的兩條電纜線路（長(zhǎng)l2）向一分廠變電所D供電。整個(gè)系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行。試求K1、K2、K3=點(diǎn)的短路電流。已知Sk=560MVA；l1=20km，x

25、01=0.4/km；T：2*5600kVA/35kV，UK%=7.5；L：UL.N=6kV,IL.N=200A,XL%=3;L2=0.5km，x02=0.08/km中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件解：解：1. 各元件電抗44. 2560372k2savSUX電源的電抗8204 . 0101l1lxX架空線路的電抗3 .186 . 537%5 . 7100%2.2TNTkSUUXav變壓器的電抗52. 020036000%33100%.2.LNLNLLIUXX電抗器的電抗04. 05 . 008. 0202l2lxX電纜線路的電抗 電纜的電阻可以忽略不計(jì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技

26、術(shù)電子課件2. 各短路點(diǎn)總電抗K1點(diǎn)短路時(shí)，短路回路的總阻抗為44. 62/844. 2211lskXXXK2點(diǎn)短路時(shí)，短路回路的總阻抗為452. 0)373 . 6()2/3 .1844. 6()373 . 6()2(2212TkkXXXK3點(diǎn)短路時(shí)，短路回路的總阻抗為732. 0)204. 0252. 0(452. 022223lLkkXXXX中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件3. 各短路點(diǎn)短路電流K1點(diǎn) MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk21332. 3373305. 532. 352. 146. 832. 355. 232. 344. 633733111

27、1131K2點(diǎn) MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk8 .8705. 83 . 6332 .1205. 852. 15 .2005. 855. 205. 8452. 033 . 6331111131中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件K3點(diǎn) MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk2 .5497. 43 . 63355. 797. 452. 17 .1297. 455. 297. 4732. 033 . 6331111131中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件有名制法的特點(diǎn)有名制法的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 物理意義明確 計(jì)算公式簡(jiǎn)單 對(duì)任何情況都適用 缺

28、點(diǎn) 復(fù)雜系統(tǒng)中由于變壓器的存在，需要進(jìn)行電抗折算，有可能出錯(cuò) 電抗值有大有小，相加時(shí)位數(shù)可能影響結(jié)果。 不適合于估算中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標(biāo)么制法是工程上計(jì)算短路電流的一種常用方法，各元件阻抗值的標(biāo)么值是用標(biāo)么值法計(jì)算短路電流的基礎(chǔ)。 標(biāo)么制：用相對(duì)值表示元件的物理量。 標(biāo)么制的由來(lái)：如果把電氣量的額定值選為基準(zhǔn)值，而該量又處于額定狀態(tài)下，其標(biāo)么值為1，標(biāo)么值的名稱即由此而來(lái)。 標(biāo)么制屬于相對(duì)單位制的一種，在用標(biāo)么制計(jì)算時(shí)，各電氣元 件的參數(shù)都用標(biāo)么值表示，標(biāo)么值又稱相對(duì)值。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標(biāo)么制及其基值 標(biāo)么制 標(biāo)么制是用標(biāo)么值表示系統(tǒng)或元件

29、參數(shù)，并用標(biāo)么值進(jìn)行分析計(jì)算的一套工程方法體系。 標(biāo)么值 是以某一量值大小為基準(zhǔn)的一個(gè)相對(duì)值，即：實(shí)際值同單位）基值（又稱基準(zhǔn)值，與任意單位）實(shí)際值（又稱有名值，標(biāo)幺值 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 采用標(biāo)么制的原因 由于工程上常會(huì)遇到各種電氣參量，這些參量在量值上可能差異很大，因此對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析就比較困難，計(jì)算上也甚為不便。標(biāo)么制就是工程方法中對(duì)“量”進(jìn)行處理的一個(gè)典型體系。標(biāo)么制法中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標(biāo)么制的優(yōu)點(diǎn) 易于從量值上比較各種元件的特性參數(shù)。 便于從量值的角度判斷電氣設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)的好壞。 在有多個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，能極大地方便短路電流計(jì)算。

30、標(biāo)么制法中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標(biāo)么制的基值 所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度。 例如我們選定：基準(zhǔn)容量Sd，基準(zhǔn)電壓Ud，基準(zhǔn)電流Id和基準(zhǔn)電抗Xd，則供電系統(tǒng)中的容量S、電壓U、電流I和電抗X的標(biāo)么值可用上述的基準(zhǔn)值來(lái)表示。ddXXX *ddSSS *ddUUU *ddIII *中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件標(biāo)么制法基準(zhǔn)量的選擇1、基準(zhǔn)量的選?。喝萘?、基準(zhǔn)量的選?。喝萘縎d 、電壓、電壓Ud 、 電流電流Id和電抗和電抗Xd等四個(gè)量。它們滿足等四個(gè)量。它們滿足 歐姆定律和功率方程式的關(guān)系歐姆定律和功率方程式的關(guān)系2、通常選擇、通常選擇Sd和和Ud：基準(zhǔn)

31、電壓：基準(zhǔn)電壓Ud選選 線路各級(jí)平均電壓線路各級(jí)平均電壓Uav；Sd=100MVA 選定基準(zhǔn)值后，選定基準(zhǔn)值后，S、U、I、X的標(biāo)么值的標(biāo)么值 見(jiàn)右邊的公式。見(jiàn)右邊的公式。3、式中各量的右上標(biāo)、式中各量的右上標(biāo)“*”表示標(biāo)么值表示標(biāo)么值 右下標(biāo)右下標(biāo)“d”表示基準(zhǔn)值表示基準(zhǔn)值ddddddIUSIUX33功率方程：歐姆定律：2*33ddddddddddddddUSXUXIXXXSIUIIIUUUSSS中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件線路的額定電壓和基準(zhǔn)電壓對(duì)照表如線路的額定電壓和基準(zhǔn)電壓對(duì)照表如3-2所示所示額定電壓0.230.380.66361035110平均額定電壓0.230.40

32、0.693.156.310.537115基準(zhǔn)電壓0.230.400.693.156.310.537115中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在標(biāo)幺制計(jì)算中，各級(jí)基準(zhǔn)電壓都等于對(duì)于電壓等級(jí)下的平均額定電壓，所以各級(jí)電壓的標(biāo)幺值等于1. 因此，多電壓等級(jí)供電系統(tǒng)中，不同電壓等級(jí)的標(biāo)幺值都等于1，所以變壓器的變比就為1，所以短路回路的總標(biāo)幺電抗可以直接由各元件標(biāo)幺相加求出，避免了多級(jí)電壓系統(tǒng)中電抗的換算。 這就是標(biāo)幺制計(jì)算簡(jiǎn)單、結(jié)果清楚的特點(diǎn)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 利用圖3-6所示的多級(jí)電壓的供電系統(tǒng)示意圖進(jìn)行進(jìn)一步的分析，短路故障發(fā)生在長(zhǎng)為l4的線路上，選基準(zhǔn)容量為Sd

33、，各級(jí)基準(zhǔn)電壓分別為Ud1=Uav1, Ud2=Uav2, Ud3=Uav3, Ud4=Uav4, 線路的電抗Xl1歸算到短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的電抗為長(zhǎng)為l1線路的標(biāo)幺電抗值為2342232121)()()(1avavavavavavlUUUUUUXXl)()()()()(/21223422321211141avavlUSXUSUUUUUUXXXXdldavavavavavavldl中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 采用標(biāo)幺值計(jì)算短路電流的時(shí)，首先要計(jì)算短路回路中各個(gè)電氣元件的標(biāo)幺電抗，然后求出短路回路的總標(biāo)幺電抗 取Ud=Uav，Sd為基準(zhǔn)容量（1）線路標(biāo)幺電抗）線路標(biāo)幺電抗 如果線

34、路長(zhǎng)度為l（km）、單位長(zhǎng)度的電抗為x0（/ km ）,則線路的電抗Xl1=x0l.線路的標(biāo)幺電抗為20avddlUSlxXXXl短路回路總標(biāo)幺電抗計(jì)算中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件（2）變壓器標(biāo)幺電抗）變壓器標(biāo)幺電抗。 如果變壓器的容量的額定值為ST.N和阻抗電壓百分比為UK%，則忽略變壓器繞組電阻R的電抗標(biāo)幺值為NTdkddNTavkdTTSSUSUSUUXXX.2.2100%/ )100%(（3）電抗器標(biāo)幺電抗。）電抗器標(biāo)幺電抗。 如果已知電抗器的額定電壓、額定電流和電抗百分?jǐn)?shù)，則其電抗標(biāo)幺值為dNLNLdLdLLUIUIXXXX.100%中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電

35、子課件（4）系統(tǒng)的標(biāo)幺電抗）系統(tǒng)的標(biāo)幺電抗 一般的工礦企業(yè)的供電系統(tǒng)可以看作無(wú)限大容量供電系統(tǒng)，其系統(tǒng)的阻抗可以看作零。但如果供電系統(tǒng)提供系統(tǒng)的電抗參數(shù)或者相應(yīng)的條件，應(yīng)計(jì)算供電系統(tǒng)電源的電抗，并看作無(wú)限大容量系統(tǒng)，這樣計(jì)算更加精確。系統(tǒng)標(biāo)幺電抗有以下三種求法： 1）若已知供電系統(tǒng)的系統(tǒng)電抗有名值Xs，則系統(tǒng)的標(biāo)幺電抗為2avdssUSXX 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 2）若已知供電系統(tǒng)的出口處的短路容量Sk，則系統(tǒng)的電抗有名值為 系統(tǒng)的標(biāo)幺電抗為kavkSUX2kdddkdddkdkkSSUSSUUSXXXX222 3）若只知供電系統(tǒng)高壓出口斷路器的短路容量SNbr，可將供電

36、系統(tǒng)出口斷路器的 斷流容量看作系統(tǒng)的短路容量，求系統(tǒng)標(biāo)幺電抗，即NbrdddNbrdddsdssSSUSSUUSXXXX222中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算之后，可根據(jù)系統(tǒng)單線圖繪制等效電路圖，計(jì)算短路回路總標(biāo)幺阻抗總標(biāo)幺阻抗為 321XXXX22XRZ中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件三相短路電流的計(jì)算三相短路電流的計(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: : 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： 短路沖擊電流：短路沖擊電流： 三相三相短路短

37、路容量容量： （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)）XXUUXUUXUIavavdk1/dKkIIIKshKshIIIi52. 155. 2沖擊電流有效值：沖擊電流峰值：KshKshIIIi09. 184. 1沖擊電流有效值：沖擊電流峰值：kdddkdkddKavkSSXSISIIUIUS33中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件標(biāo)么值法計(jì)算的一般步驟 選擇基準(zhǔn)量，一般為基準(zhǔn)功率Sj和基準(zhǔn)電壓Uj。 Sj可選100MVA，或選系統(tǒng)中某個(gè)元件的額定容量?；鶞?zhǔn)電壓應(yīng)選短路點(diǎn)所在區(qū)段的平均電壓值。 計(jì)算系統(tǒng)各元件阻抗的標(biāo)么值。 繪制等效電路，圖上按順序標(biāo)出其阻抗值。 求電源點(diǎn)至

38、短路點(diǎn)的總阻抗。 求短路電流的周期分量、沖擊電流和短路容量。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 試用標(biāo)幺制法計(jì)算列3-1給出的供電系統(tǒng)各點(diǎn)短路電流與電路容量。101. 03 . 6/1005 . 008. 037. 12 . 0/16. 903. 0%34. 16 . 5/100075. 0100%584. 037/100204 . 01179. 0560/100/16. 9,56. 1,3 . 637,10022220*2*.*2210*1*2121avdlNLdLLNTdkTavdlkdsdddddUSlxXIIXXSSUXUSlxXSSXkAIkAIkVUkVUMVAS電纜電抗電

39、抗器的電抗變壓器電抗的電抗架空線電源的電抗則，基準(zhǔn)值的選取解：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 K1點(diǎn)等值電路圖： K2點(diǎn)等值電路圖：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件點(diǎn)同理。，點(diǎn)短路時(shí)的短路電流3221210012. 203. 531. 352. 152. 1I44. 831. 355. 255. 231. 356. 112. 212. 22/584. 0179. 012/111*11)3(1sh1)3(111*1)3(1*1*1KKMVASISkAIkAIikAIIIXXXIKdkkkkshdkklsk中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配

40、電技術(shù)電子課件MVASkAkAikAIIKMVASkAkAikAIIKkshkkkshkk3 .5349. 7I4 .1288. 4533. 036 .872 .12I5 .2002. 8876. 023sh33)3(3*32sh22)3(2*2點(diǎn)短路時(shí)的短路電流點(diǎn)短路時(shí)的短路電流中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 基準(zhǔn)值原則上可以任選，但一般有約定。 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方便，避免折算 缺點(diǎn)：物理意義不明顯，有時(shí)可能計(jì)算錯(cuò)誤。 由于計(jì)算短路電流時(shí)經(jīng)常采用標(biāo)么值法，為簡(jiǎn)化表達(dá)式，可以將上標(biāo)“*”省略，例如XS*可寫(xiě)成XS 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第四節(jié) 兩相和單相短路

41、電流的計(jì)算中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 對(duì)于工礦企業(yè)的供電系統(tǒng)，除了計(jì)算三相短路電流外，還要計(jì)算兩相和單相短路電流，用于繼電保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)。對(duì)于兩相和單相短路這種不對(duì)稱的故障，一般要采用對(duì)稱分量法來(lái)進(jìn)行分析和計(jì)算，但對(duì)于無(wú)限大容量供電系統(tǒng)的兩相短路電流和單相短路電流，可采用實(shí)用計(jì)算方法。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件一、兩相短路電流的計(jì)算 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路時(shí)的電無(wú)限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路時(shí)的電路圖如圖所示。路圖如圖所示。 其短路電流其短路電流kdkavkXUXUI22)2(kdkavkXUXUI22)2(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件

42、兩相短路電流和三相短路電流關(guān)系如下： 短路電流 沖擊電流峰值 沖擊電流有效值 兩相短路電流比三相短路電流小，常用來(lái)校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度 )3()2()3()2()3()2(232323shshshshkkIIiiII中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件二、單相短路電流的計(jì)算 大接地系統(tǒng)或者低壓三相四線制系統(tǒng)發(fā)生單相短路接地時(shí)，單相短路電流為： 因?yàn)閄p0比線路短路電抗值Xk大，所以在無(wú)限大容量供電系統(tǒng)或遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)發(fā)生單相短路時(shí)，單相短路電流比三相短路電流小抗與大地或中性線的總電單相短路回路中，相線準(zhǔn)電壓短路點(diǎn)的電壓等級(jí)的基短路點(diǎn)的平均額定電壓000)1(33pdavpdpavkXUU

43、XUXUI中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第五節(jié) 大功率電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響 供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，從電源點(diǎn)到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)電壓可將為零。 接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處的系統(tǒng)殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，向短路點(diǎn)饋送短路電流。 同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很快衰減，一般只考慮對(duì)沖擊短路電流的影響。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響示意圖電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電動(dòng)機(jī)提供

44、 的沖擊短路電流為 式中：電動(dòng)機(jī)額定電流標(biāo)么值：電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗標(biāo)么值：電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)擊系數(shù)：電動(dòng)機(jī)的短路電流沖MNMMMshMNMMMshMshIXEkIXEki.*.*.2電機(jī)種類 同步異步調(diào)相機(jī)綜合負(fù)載1.10.91.20.80.20.20.160.35*ME*MX電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 考慮電動(dòng)機(jī)的影響后，沖擊短路電流為 一般只在電動(dòng)機(jī)附近三相短路時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)單機(jī)總?cè)萘看笥?00kW，或電動(dòng)機(jī)群總?cè)萘看笥?00kW，考慮電動(dòng)機(jī)的影響。Mshshshiii.電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第六節(jié) 短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)概念電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)概念 短路電流通過(guò)導(dǎo)體和電氣設(shè)備的時(shí)候，產(chǎn)生很大的點(diǎn)動(dòng)力和大量的熱，稱為短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)和熱效應(yīng)。 電氣設(shè)備和導(dǎo)體在一定的條件下可以承受住短路電流力和熱的作用，不至于被損壞或