礦山電工課件第二章

1、礦山電工學(xué)礦山電工學(xué)出版社出版社國(guó)家國(guó)家“* * * * * *”規(guī)劃教材規(guī)劃教材主編：唐主編：唐 軼軼上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄目 錄12 345上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第二章第二章 礦山供電系統(tǒng)故障分析礦山供電系統(tǒng)故障分析 p分析兩個(gè)常見(jiàn)故障：漏電故障和短路故障。分析兩個(gè)常見(jiàn)故障：漏電故障和短路故障。p回答一個(gè)重要問(wèn)題：為什么回答一個(gè)重要問(wèn)題：為什么“向井下供電的電網(wǎng)向井下供電的電網(wǎng)不允許直接接地不允許直接接地”。p重點(diǎn)介紹兩種故障計(jì)算：人身觸電電流（包括單重點(diǎn)介紹兩種故障計(jì)算：人身觸電電流（包括單相接地電流）和短路電流。相接地電流）和短路電流。p分析了礦井電網(wǎng)發(fā)生單相漏電和單相接地故障時(shí)分

2、析了礦井電網(wǎng)發(fā)生單相漏電和單相接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流的分布。電網(wǎng)中零序電流的分布。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄工人帶電違章作業(yè)造成的事故p2003年5月13日，安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)蘆嶺煤礦井下二水平發(fā)生的瓦斯爆炸事故，就是因?yàn)楣と藥щ姶蜷_(kāi)起動(dòng)器接線腔作業(yè)，產(chǎn)生電火花引爆瓦斯，造成86人死亡。p2004年2月23日，雞西成子河特大瓦斯爆炸事故，同樣是工人違章操作插銷開(kāi)關(guān)造成電火，點(diǎn)燃周圍瓦斯造成的，事故處理專家組意見(jiàn)是不是天災(zāi)，而是人禍。p2005年2月14日，阜新孫家灣立井發(fā)生的重大瓦斯爆炸事故，調(diào)查分析原因同樣是工人帶電打開(kāi)照明信號(hào)綜合保護(hù)裝置接線腔作業(yè)，產(chǎn)生電火花引爆瓦斯，造成214人死亡。

3、 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄原因分析 深刻分析電火花引起瓦斯爆炸及人身觸電傷亡事故的原因，主要存在三方面的問(wèn)題：1）我國(guó)煤礦井下工人素質(zhì)低下，安全意識(shí)不強(qiáng)，普遍存在誤操作或違章作業(yè)的現(xiàn)象；2）我國(guó)煤礦井下在用的礦用隔爆型防爆電器防爆安全性能存在著嚴(yán)重缺陷，接線腔沒(méi)有機(jī)械-電氣閉鎖功能，給工人違章提供了可能；3）我國(guó)煤礦井下防爆電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)故障信息不能及時(shí)上傳，缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p漏電流：泛指用電負(fù)荷工作電流以外的電流。漏電流：泛指用電負(fù)荷工作電流以外的電流。p漏電故障電流：一般指的是流經(jīng)漏電故障點(diǎn)的電漏電故障電流：一

4、般指的是流經(jīng)漏電故障點(diǎn)的電流。流。p漏電故障：一般指的是電網(wǎng)某相或兩相的絕緣損漏電故障：一般指的是電網(wǎng)某相或兩相的絕緣損壞、破裂或人身觸電等。壞、破裂或人身觸電等。（電網(wǎng)對(duì)地絕緣對(duì)稱下降時(shí)，電網(wǎng)對(duì)地絕緣對(duì)稱下降時(shí)，雖然電網(wǎng)仍然對(duì)稱的，并正常運(yùn)行，但實(shí)際上電網(wǎng)已處雖然電網(wǎng)仍然對(duì)稱的，并正常運(yùn)行，但實(shí)際上電網(wǎng)已處于亞健康狀態(tài)，尤其對(duì)煤礦井下電網(wǎng)，它將增加人身觸于亞健康狀態(tài)，尤其對(duì)煤礦井下電網(wǎng)，它將增加人身觸電電流和單相接地電流，對(duì)供電安全極為不利，因此，電電流和單相接地電流，對(duì)供電安全極為不利，因此，這種電網(wǎng)絕緣對(duì)稱下降也算為漏電故障，并稱它為對(duì)稱這種電網(wǎng)絕緣對(duì)稱下降也算為漏電故障，并稱它為對(duì)稱性

5、漏電故障。性漏電故障。） 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p電網(wǎng)漏電故障等值示意電路電網(wǎng)漏電故障等值示意電路p圖中：圖中：UaUa、UbUb和和UcUc是三相電源電壓，是三相電源電壓，ZLZL為負(fù)荷阻抗，為負(fù)荷阻抗，CaCa、CbCb、CcCc和和rara、rbrb、rcrc分別是分別是a a、b b和和c c相導(dǎo)線對(duì)地電容和絕緣電阻（見(jiàn)圖相導(dǎo)線對(duì)地電容和絕緣電阻（見(jiàn)圖2-12-1，b b），），ZNZN為變壓器中性點(diǎn)接地元件（若中性點(diǎn)不接地，為變壓器中性點(diǎn)接地元件（若中性點(diǎn)不接地，ZN=ZN=，若中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地，則若中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地，則ZNZN為接地電抗的

6、阻抗），為接地電抗的阻抗），RrRr是漏電故障是漏電故障電阻（若單相直接接地，則電阻（若單相直接接地，則RrRr=0=0）。）。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p 漏電流大可能帶來(lái)以下危險(xiǎn)：漏電流大可能帶來(lái)以下危險(xiǎn)：p (1)(1)增加人身觸電傷亡的可能。增加人身觸電傷亡的可能。p (2)(2)引燃或引炸瓦斯和煤塵。引燃或引炸瓦斯和煤塵。p (3)(3)燒損電氣設(shè)備。燒損電氣設(shè)備。p (4)(4)引起電氣雷管的先期爆炸。引起電氣雷管的先期爆炸。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p造成人體觸電危害的最主要因素有：造成人體觸電危

7、害的最主要因素有：p通過(guò)人體的觸電電流的大小。電流越大越通過(guò)人體的觸電電流的大小。電流越大越危險(xiǎn)。危險(xiǎn)。p人身觸電的持續(xù)時(shí)間。時(shí)間越長(zhǎng)越危險(xiǎn)。人身觸電的持續(xù)時(shí)間。時(shí)間越長(zhǎng)越危險(xiǎn)。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害通過(guò)人體的觸電電流大小影響：通過(guò)人體的觸電電流大小影響：p 1 1、感知電流指：當(dāng)人的手握住帶電導(dǎo)體時(shí)，在、感知電流指：當(dāng)人的手握住帶電導(dǎo)體時(shí)，在直流情況下能感知手心輕微發(fā)熱；交流情況下則直流情況下能感知手心輕微發(fā)熱；交流情況下則因神經(jīng)受到刺激而感知輕微刺捅。其平均值為因神經(jīng)受到刺激而感知輕微刺捅。其平均值為1.1mA1.1mA。p 2 2、 反應(yīng)電流

8、指：能引起預(yù)料不到的不自主反應(yīng)，反應(yīng)電流指：能引起預(yù)料不到的不自主反應(yīng)，并有可能造成事故。并有可能造成事故。p 3 3、擺脫電流指：人體能忍受的最大電流，在這、擺脫電流指：人體能忍受的最大電流，在這一電流作用下，人體受刺激的肌肉能擺脫帶電體。一電流作用下，人體受刺激的肌肉能擺脫帶電體。反復(fù)經(jīng)受不會(huì)對(duì)人體有不良后果；不用借助于他反復(fù)經(jīng)受不會(huì)對(duì)人體有不良后果；不用借助于他人的幫助而自主脫離危險(xiǎn)。是一個(gè)人身觸電的絕人的幫助而自主脫離危險(xiǎn)。是一個(gè)人身觸電的絕對(duì)安全的極限電流。正常男性為對(duì)安全的極限電流。正常男性為9mA9mA。p 4 4、心室顫動(dòng)電流。心室顫動(dòng)除電流大小因素外，、心室顫動(dòng)電流。心室顫動(dòng)

9、除電流大小因素外，觸電時(shí)間的影響也很大。觸電時(shí)間的影響也很大。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p人體的電氣安全參量人體的電氣安全參量 p9mA9mA擺脫電流是絕對(duì)安全電流，是最為保險(xiǎn)擺脫電流是絕對(duì)安全電流，是最為保險(xiǎn)的。的。p我國(guó)一直延用的我國(guó)一直延用的30mA30mA極限安全電流。極限安全電流。 p30mAS30mAS是人體觸電的極限電氣安全參量，是人體觸電的極限電氣安全參量，是國(guó)標(biāo)。是國(guó)標(biāo)。 p取取l000l000為計(jì)算參考值。為計(jì)算參考值。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p人身觸電的預(yù)防人身觸電的預(yù)防p人身接觸到正常情

10、況下不帶電，由于絕緣損壞可人身接觸到正常情況下不帶電，由于絕緣損壞可能帶電的各種電氣設(shè)備的金屬外殼。采用保護(hù)接地能帶電的各種電氣設(shè)備的金屬外殼。采用保護(hù)接地解決。解決。p人身接觸到正常帶電的導(dǎo)體。有人身接觸到正常帶電的導(dǎo)體。有6 6條預(yù)防措施：條預(yù)防措施：p (1)(1)將帶電導(dǎo)體、電器元件和電纜的接插頭等，都封閉在堅(jiān)固將帶電導(dǎo)體、電器元件和電纜的接插頭等，都封閉在堅(jiān)固的外殼內(nèi)。并在電氣設(shè)備的外殼與蓋之間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖裝的外殼內(nèi)。并在電氣設(shè)備的外殼與蓋之間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖裝置。從而保證末合上外蓋時(shí)，不能送上電；當(dāng)給上電源時(shí)，便不置。從而保證末合上外蓋時(shí)，不能送上電；當(dāng)給上電源時(shí)，便不能打

11、開(kāi)外蓋，暴露帶電體。能打開(kāi)外蓋，暴露帶電體。p (2)(2)對(duì)于那些不能被封閉在外殼內(nèi)的裸露帶電導(dǎo)體，如電機(jī)對(duì)于那些不能被封閉在外殼內(nèi)的裸露帶電導(dǎo)體，如電機(jī)車用的架空線，應(yīng)將其懸掛在一定高度，勿使人身觸電。按照車用的架空線，應(yīng)將其懸掛在一定高度，勿使人身觸電。按照煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程規(guī)定，在一般的行人巷道內(nèi)，高度不得低于規(guī)定，在一般的行人巷道內(nèi)，高度不得低于2m2m；在井底車場(chǎng)，從井底到乘車場(chǎng)的巷道內(nèi)，不得低于在井底車場(chǎng)，從井底到乘車場(chǎng)的巷道內(nèi)，不得低于2 22m2m。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p (3)(3)加強(qiáng)手持式電動(dòng)工具（如煤電鉆等加強(qiáng)手持式

12、電動(dòng)工具（如煤電鉆等) )手柄的絕緣，手柄的絕緣，以免帶電時(shí)引起觸電事故。以免帶電時(shí)引起觸電事故。p (4)(4)對(duì)于人身觸電機(jī)會(huì)較多的電氣設(shè)備，應(yīng)采用較對(duì)于人身觸電機(jī)會(huì)較多的電氣設(shè)備，應(yīng)采用較低的供電電壓，以減少觸電的危險(xiǎn)。例如，控制電源等低的供電電壓，以減少觸電的危險(xiǎn)。例如，控制電源等的額定電壓為的額定電壓為36V36V。p (5)(5)按照按照煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程規(guī)定：向井下供電的變規(guī)定：向井下供電的變壓器的中性點(diǎn)禁止直接接地，以減小人身觸電電流。同壓器的中性點(diǎn)禁止直接接地，以減小人身觸電電流。同時(shí)，也禁止使用地面上中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電時(shí)，也禁止使用地面上中性點(diǎn)直接接地的變壓

13、器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。機(jī)直接向井下供電。p (6)(6)裝設(shè)靈敏可靠的漏電保護(hù)裝置，一旦發(fā)生漏電裝設(shè)靈敏可靠的漏電保護(hù)裝置，一旦發(fā)生漏電或人身觸電事故，立即切除故障線路電源，以保證人身或人身觸電事故，立即切除故障線路電源，以保證人身的安全。的安全。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第二節(jié)第二節(jié) 井下供電的變壓器中性點(diǎn)井下供電的變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地分析禁止直接接地分析 p向井下供電的變壓器中性點(diǎn)接地方式是影向井下供電的變壓器中性點(diǎn)接地方式是影響人身觸電電流、漏電故障電流和單相接地響人身觸電電流、漏電故障電流和單相接地故障電流大小的最重要因素之一，進(jìn)而也是故障電流大小的最重要因素之一，進(jìn)而也是影響人

14、身觸電危險(xiǎn)程度和井下電火災(zāi)與瓦斯、影響人身觸電危險(xiǎn)程度和井下電火災(zāi)與瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)程度的最重要因素之一，因此，煤塵爆炸危險(xiǎn)程度的最重要因素之一，因此，很有必要對(duì)向井下供電的變壓器中性點(diǎn)接地很有必要對(duì)向井下供電的變壓器中性點(diǎn)接地方式作一分析。方式作一分析。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓線中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)變壓線中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng) p人觸及一相帶電導(dǎo)體時(shí)人觸及一相帶電導(dǎo)體時(shí) p電網(wǎng)單相接地故障電網(wǎng)單相接地故障 3()phNRrErEUUIRRRR6600.38A380mA3(10002)RI 660190A32kI 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)絕緣的

15、供電系統(tǒng)p忽略電網(wǎng)對(duì)地電容忽略電網(wǎng)對(duì)地電容 p考慮電網(wǎng)對(duì)地分布電容考慮電網(wǎng)對(duì)地分布電容 0/3aaRrrUUUIRRr6600.03A30mA3(100035000/3)RI 22222222/3(6)(6)119(1)9(1)phNRRrrrrrrUUIIr rRr rRRRRC rRC r22622660/335000(350006 1000)1000 19 10001 314(0.5 10 )35000 154mA30mARI 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)采用電感接地變壓器中性點(diǎn)采用電感接地 p全補(bǔ)償全補(bǔ)償222222/331311 ()21 ()2113131()(31/) (

16、)(31/) phNRRrrNNrrrNrNNNUUIIRRrRrRRRRCLRCLrRrR22623660/36 10001350001000 1311000 ()(3 314 0.5 10) 35000314 0.67616 1030mARI上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄電網(wǎng)單相接地故障電網(wǎng)單相接地故障 p不考慮電網(wǎng)分布電容，取不考慮電網(wǎng)分布電容，取RrRr=1 =1 p全補(bǔ)償，取全補(bǔ)償，取RrRr=1 =1 p考慮電網(wǎng)分布電容，取考慮電網(wǎng)分布電容，取RrRr=1 =1 6600.0326A32.6mA3(135000/3)RI2622660/335000(350006)19 1 1 314(0

17、.5 10 )35000 182.4mARI 622660/335000(350006)119 1 1 (314 0.5 10)35000 3 314 0.6761632.6mARI 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄分析結(jié)論分析結(jié)論1 1、變壓器中性點(diǎn)直接接地方式與變壓器中性點(diǎn)不接地、變壓器中性點(diǎn)直接接地方式與變壓器中性點(diǎn)不接地和電感接地方式相比較，不管是人身觸電電流還是單相和電感接地方式相比較，不管是人身觸電電流還是單相接地故障電流都要大得多，人身觸電電流大會(huì)增大人的接地故障電流都要大得多，人身觸電電流大會(huì)增大人的生命安全的威脅，漏電流和單相接地故障電流大會(huì)增大生命安全的威脅，漏電流和單相接地故障電

18、流大會(huì)增大點(diǎn)燃瓦斯、煤塵的可能。并且，煤礦井下空氣濕度大，點(diǎn)燃瓦斯、煤塵的可能。并且，煤礦井下空氣濕度大，巷道狹窄，大的人身觸電電流和單相接地故障電流對(duì)人巷道狹窄，大的人身觸電電流和單相接地故障電流對(duì)人身和設(shè)備的安全是極為不利的，因此，身和設(shè)備的安全是極為不利的，因此，煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程443443條明文規(guī)定：條明文規(guī)定：“嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地地”。2 2、由于電網(wǎng)接地電容的影響，人身觸電電流有、由于電網(wǎng)接地電容的影響，人身觸電電流有較大的增長(zhǎng)，并且，這時(shí)人身觸電電流中主要是電容電較大的增長(zhǎng)，并且，這時(shí)人身觸電電流中主要是電容電流分量，因此，提高

19、電網(wǎng)的絕緣水平對(duì)減小人身觸電電流分量，因此，提高電網(wǎng)的絕緣水平對(duì)減小人身觸電電流沒(méi)有太大幫助。流沒(méi)有太大幫助。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄分析結(jié)論分析結(jié)論3 3、當(dāng)電網(wǎng)供電距離比較長(zhǎng)，供電容量比較大，即電纜、當(dāng)電網(wǎng)供電距離比較長(zhǎng)，供電容量比較大，即電纜比較長(zhǎng)、截面積比較大時(shí)，人身觸電電流比較大時(shí)，可比較長(zhǎng)、截面積比較大時(shí)，人身觸電電流比較大時(shí)，可采用變壓器中性點(diǎn)電感接地方式，只要補(bǔ)償電感值選擇采用變壓器中性點(diǎn)電感接地方式，只要補(bǔ)償電感值選擇得當(dāng)，它對(duì)減小人身觸電電流是有利的。得當(dāng)，它對(duì)減小人身觸電電流是有利的。4 4、比較例、比較例2-62-6中后中后2 2例可見(jiàn)，電感接地對(duì)減小單相接地例可見(jiàn)，

20、電感接地對(duì)減小單相接地故障電流效果明顯。對(duì)于煤礦井下高壓（故障電流效果明顯。對(duì)于煤礦井下高壓（6kV6kV或或10kV10kV）電網(wǎng)，大的接地電流對(duì)井下安全供電威脅極大，因此，電網(wǎng)，大的接地電流對(duì)井下安全供電威脅極大，因此，對(duì)單相接地故障電流比較大的井下高壓電網(wǎng)，應(yīng)該采用對(duì)單相接地故障電流比較大的井下高壓電網(wǎng)，應(yīng)該采用電感（消弧線圈）接地方式，以限制煤礦井下高壓電網(wǎng)電感（消弧線圈）接地方式，以限制煤礦井下高壓電網(wǎng)的單相接地故障電流。的單相接地故障電流。煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程457457條規(guī)定：條規(guī)定：“礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電

21、流不超過(guò)不超過(guò)20A20A?！?” 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第三節(jié)第三節(jié) 單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流的分布零序電流的分布p基于穩(wěn)態(tài)分析的選擇性漏電保護(hù)原理都是依據(jù)零基于穩(wěn)態(tài)分析的選擇性漏電保護(hù)原理都是依據(jù)零序電流的大小或是依據(jù)零序電流和零序電壓的相位序電流的大小或是依據(jù)零序電流和零序電壓的相位關(guān)系來(lái)選擇故障線路的，因此，要理解選擇性漏電關(guān)系來(lái)選擇故障線路的，因此，要理解選擇性漏電保護(hù)的工作原理，首先必須清楚發(fā)生單相漏電故障保護(hù)的工作原理，首先必須清楚發(fā)生單相漏電故障和單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)中的零序電流是如何分布和單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)中的零序電流是如何分布的。本節(jié)

22、討論單相漏電故障或單相接地故障時(shí)，電的。本節(jié)討論單相漏電故障或單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)中零序電流的分布。網(wǎng)中零序電流的分布。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介 p 對(duì)稱分量法相量圖對(duì)稱分量法相量圖 0021122211111AAABaaAXACaaAA0121221111131AAAAXBaaBACaaC2211111Xaaaa01201322jaej 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介 p不對(duì)稱電網(wǎng)不對(duì)稱電網(wǎng)021221111131abcUUUaaUUaaU020 1221111131abcIIIaaIIaaI0212211111abcUUUaaUUaaU0

23、20 12211111abcIIIaaIIaaI上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用中的應(yīng)用 p單相漏電故障電網(wǎng)單相漏電故障電網(wǎng)p故障點(diǎn)的邊界條故障點(diǎn)的邊界條件為：件為： 000aEaarbEbcEcUUUIRUUUUUU0bcaRIIII 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用分析中的應(yīng)用 p不對(duì)稱的電流相量分解為正序、負(fù)序和零序三組對(duì)稱不對(duì)稱的電流相量分解為正序、負(fù)序和零序三組對(duì)稱電勢(shì)源和相應(yīng)的對(duì)稱電流相量電勢(shì)源和相應(yīng)的對(duì)稱電流相量 0221222111111331aE

24、aEbEcEbEaEbEcEcEaEbEcEUUUUUUaaUUaUa UUaaUUa UaU0212211111103310RRRRIIIIaaIIaaI上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用中的應(yīng)用 p根據(jù)線性電路的疊加原理分解為正序、負(fù)序和零序路。根據(jù)線性電路的疊加原理分解為正序、負(fù)序和零序路。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用分析中的應(yīng)用 p正序電路、負(fù)序電路和零序電路的單相分析電路正序電路、負(fù)序電路和零序電路的單相分析電路 只有零序電流流過(guò)故障點(diǎn)只有零序電流流過(guò)

25、故障點(diǎn) 11()/()aaawWIUURjX11110abcEIIII22/()aawWIURjX 22220abcEIIII000/()wWIUZRjX0(/3)/ /(1/)NZZrj C000/IUZ上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用中的應(yīng)用 p分析結(jié)論：分析結(jié)論：1 1、在變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感接地的電網(wǎng)中（更、在變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感接地的電網(wǎng)中（更一般地說(shuō)，所有一般地說(shuō)，所有“非有效接地非有效接地”電網(wǎng)中，只要滿足電網(wǎng)中，只要滿足Z0RWZ0RW和和Z0XWZ0XW條件），分析單相接地故障或是單相漏條件），分

26、析單相接地故障或是單相漏電故障時(shí)，可以將單相故障的不對(duì)稱電路利用對(duì)稱分量電故障時(shí)，可以將單相故障的不對(duì)稱電路利用對(duì)稱分量法分解為三個(gè)對(duì)稱電路來(lái)分析。由于正序和負(fù)序電路的法分解為三個(gè)對(duì)稱電路來(lái)分析。由于正序和負(fù)序電路的對(duì)稱性，正序和負(fù)序電流對(duì)單相接地故障或是單相漏電對(duì)稱性，正序和負(fù)序電流對(duì)單相接地故障或是單相漏電故障電流沒(méi)有貢獻(xiàn)，因此，只要單純地分析零序電路就故障電流沒(méi)有貢獻(xiàn)，因此，只要單純地分析零序電路就可準(zhǔn)確地分析單相接地故障或是單相漏電故障電路?？蓽?zhǔn)確地分析單相接地故障或是單相漏電故障電路。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用

27、中的應(yīng)用 2 2、零序相量是、零序相量是3 3個(gè)大小相等方向相同的分量，依據(jù)結(jié)論個(gè)大小相等方向相同的分量，依據(jù)結(jié)論1 1，下圖可準(zhǔn)確描述變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感接地，下圖可準(zhǔn)確描述變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感接地的電網(wǎng)中單相接地故障或是單相漏電故障電路。圖中，的電網(wǎng)中單相接地故障或是單相漏電故障電路。圖中，ZNZN為變壓器中性點(diǎn)接地元件，為變壓器中性點(diǎn)接地元件，r r是電網(wǎng)對(duì)地每相總的分是電網(wǎng)對(duì)地每相總的分布絕緣電阻，布絕緣電阻，C C是電網(wǎng)對(duì)地每相總的分布電容，是電網(wǎng)對(duì)地每相總的分布電容，ZNZN、r r和和C C準(zhǔn)確地描述了電網(wǎng)的零序元件；準(zhǔn)確地描述了電網(wǎng)的零序元件；U0U0是不對(duì)稱故障點(diǎn)

28、的是不對(duì)稱故障點(diǎn)的等效電勢(shì)源，是由單相接地故障或是單相漏電故障產(chǎn)生等效電勢(shì)源，是由單相接地故障或是單相漏電故障產(chǎn)生的。的。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用中的應(yīng)用3 3、由故障點(diǎn)的邊界條件得：、由故障點(diǎn)的邊界條件得： 單相漏電故障點(diǎn)單相漏電故障點(diǎn) 等值電路等值電路 單相漏電故障單相漏電故障 等值計(jì)算電路等值計(jì)算電路 0aRrUUIR 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流的分布的分布 p借助于以上分析結(jié)論借助于以上分析結(jié)論-單純零序電路就單純零序電路就可準(zhǔn)確地描述和分析單

29、相接地故障或是單相可準(zhǔn)確地描述和分析單相接地故障或是單相漏電故障電路，零序電壓漏電故障電路，零序電壓U0U0是不對(duì)稱故障點(diǎn)是不對(duì)稱故障點(diǎn)的等效電勢(shì)源，復(fù)雜電網(wǎng)中單相接地故障或的等效電勢(shì)源，復(fù)雜電網(wǎng)中單相接地故障或是單相漏電故障時(shí)的零序電流便可得到清楚是單相漏電故障時(shí)的零序電流便可得到清楚的描述的描述 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) p變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) 所有非故障饋出線的零序電流所有非故障饋出線的零序電流故障饋出線的零序電流故障饋出線的零序電流0.01(),1,

30、2,3iiiIUj Cir0.40.10.20.30123123111()()IIIIUj Cj Cj Crrr 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)1 1、所有非故障饋出線的零序電流的大小與該、所有非故障饋出線的零序電流的大小與該饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納成正比，方饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納成正比，方向?yàn)橛赡妇€流向饋出線（即與零序電壓同方向?yàn)橛赡妇€流向饋出線（即與零序電壓同方向）。向）。2 2、故障饋出線的零序電流的大小是所有非故、故障饋出線的零序電流的大小是所有非故障饋出線的零序電流大小的總和，方向?yàn)橛烧橡伋鼍€的零序電流大小的總和，方向?yàn)橛稍摴收橡伋鼍€流

31、向母線（即與零序電壓同方該故障饋出線流向母線（即與零序電壓同方向相反）。向相反）。這這2 2條結(jié)論是變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)設(shè)計(jì)選條結(jié)論是變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)設(shè)計(jì)選擇性漏電保護(hù)的依據(jù)。擇性漏電保護(hù)的依據(jù)。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng) p變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)所有非故障饋出線的所有非故障饋出線的零序電流零序電流故障饋出線的零序電流故障饋出線的零序電流 0.01(),1,2,3iiiIUj Cir30.40.10.20.30.014404114411

32、1()()3311111()33NiiiNNiiiiNNIIIIIUj CjrRLUjCj CrrRLr 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)1 1、所有非故障饋出線的零序電流的大小仍然與該饋、所有非故障饋出線的零序電流的大小仍然與該饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納成正比，方向?yàn)橛赡赋鼍€的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納成正比，方向?yàn)橛赡妇€流向饋出線（即與零序電壓同方向）。線流向饋出線（即與零序電壓同方向）。2 2、故障饋出線的零序電流的大小和方向不僅與所有、故障饋出線的零序電流的大小和方向不僅與所有非故障饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納大小有關(guān)，非故障饋出線的每相對(duì)地（零

33、序）導(dǎo)納大小有關(guān)，而且還與變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償電感的補(bǔ)償度有關(guān)（見(jiàn)而且還與變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償電感的補(bǔ)償度有關(guān)（見(jiàn)圖圖2-222-22相量圖），因此，一般用于變壓器中性點(diǎn)不相量圖），因此，一般用于變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的選擇性漏電保護(hù)原理對(duì)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)接地電網(wǎng)的選擇性漏電保護(hù)原理對(duì)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)償電感接地的電網(wǎng)是不適用的。補(bǔ)償電感接地的電網(wǎng)是不適用的。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)3 3、故障饋出線的零序電流有功分量的大小為所有非故障饋出線的零序電流有功分量的大小為所有非故障饋出線和變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償電流有功分量的總故障饋出線和變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償電流有功分

34、量的總和，并其方向與所有非故障饋出線零序電流有功分和，并其方向與所有非故障饋出線零序電流有功分量反方向。這是變壓器中性點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)償電感接地電網(wǎng)量反方向。這是變壓器中性點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)償電感接地電網(wǎng)采用的采用的“零序電流有功分量選擇性漏電保護(hù)原理零序電流有功分量選擇性漏電保護(hù)原理”的保護(hù)依據(jù)。的保護(hù)依據(jù)。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄第四節(jié)：短路的原因、危害和物理過(guò)程第四節(jié)：短路的原因、危害和物理過(guò)程 p在供電系統(tǒng)中，短路時(shí)最嚴(yán)重的故障之一，煤礦在供電系統(tǒng)中，短路時(shí)最嚴(yán)重的故障之一，煤礦井下電網(wǎng)若發(fā)生短路故障，更是危害極大。掌握電井下電網(wǎng)若發(fā)生短路故障，更是危害極大。掌握電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)短路電流的變化規(guī)律、穩(wěn)態(tài)短路參

35、數(shù)網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)短路電流的變化規(guī)律、穩(wěn)態(tài)短路參數(shù)的計(jì)算及短路電流的破壞效應(yīng)等知識(shí)，有助于電氣的計(jì)算及短路電流的破壞效應(yīng)等知識(shí)，有助于電氣設(shè)備的正確選擇和過(guò)流保護(hù)裝置的設(shè)置與整定，在設(shè)備的正確選擇和過(guò)流保護(hù)裝置的設(shè)置與整定，在礦井電網(wǎng)的故障分析中有重要作用。礦井電網(wǎng)的故障分析中有重要作用。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種類及危害短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，如相與相之間短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，如相與相之間的短接、相與地之間的短接等。的短接、相與地之間的短接等。 產(chǎn)生短路的主要原因是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。絕緣損壞是產(chǎn)生短路

36、的主要原因是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。絕緣損壞是由于絕緣老化、過(guò)電壓、機(jī)械損傷等造成。由于絕緣老化、過(guò)電壓、機(jī)械損傷等造成。 三相電網(wǎng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路。第一三相電網(wǎng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路。第一種短路稱為種短路稱為對(duì)稱短路對(duì)稱短路，后三種通稱為，后三種通稱為不對(duì)稱短路不對(duì)稱短路。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種類及危害p在供電系統(tǒng)中，發(fā)生在供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大單相短路的可能性最大，但，但一般一般三相短路的短路電流值最大三相短路的短路電流值最大。p為了使電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路情況下不致?lián)p壞，為了

37、使電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路情況下不致?lián)p壞，常用常用三相短路電流來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備承受短路的能力三相短路電流來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備承受短路的能力。p兩相短路電流數(shù)值最小，常用來(lái)校驗(yàn)短路保護(hù)裝兩相短路電流數(shù)值最小，常用來(lái)校驗(yàn)短路保護(hù)裝置的靈敏度置的靈敏度，使保護(hù)裝置對(duì)最輕的短路故障也有較，使保護(hù)裝置對(duì)最輕的短路故障也有較強(qiáng)的反應(yīng)能力。強(qiáng)的反應(yīng)能力。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種類及危害p短路產(chǎn)生的危害：短路產(chǎn)生的危害：（1 1）短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百）短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍，這樣大的短路電流倍，這樣大的短路電流對(duì)供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備要造對(duì)供電系統(tǒng)

38、及電氣設(shè)備要造成很大的危害成很大的危害。例如，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的。例如，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱熱和電動(dòng)力效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；短路點(diǎn)的電短路點(diǎn)的電弧弧可能燒毀電氣設(shè)備；短路點(diǎn)附近的可能燒毀電氣設(shè)備；短路點(diǎn)附近的電壓顯著降低電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能發(fā)生短路，還可能影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使，使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種

39、類及危害2 2）不對(duì)稱接地短路所造成的零序電流，會(huì)在附近的）不對(duì)稱接地短路所造成的零序電流，會(huì)在附近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，干擾通訊干擾通訊；3 3）在井下，短路也是）在井下，短路也是引起沼氣煤塵爆炸和電氣火災(zāi)引起沼氣煤塵爆炸和電氣火災(zāi)的主要原因之一。的主要原因之一。 因此，在供電系統(tǒng)中必須設(shè)置短路保護(hù)，一因此，在供電系統(tǒng)中必須設(shè)置短路保護(hù)，一旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切斷故障部分的電源。旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切斷故障部分的電源。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄無(wú)限大電源容量系統(tǒng)無(wú)限大電源容量系統(tǒng)短路電流暫態(tài)過(guò)程及參數(shù)短路電流暫態(tài)過(guò)程及參數(shù)p無(wú)限大電源容量無(wú)限大電源容量是一個(gè)相對(duì)的概

40、念，它是指電源是一個(gè)相對(duì)的概念，它是指電源距短路點(diǎn)的距短路點(diǎn)的“電氣距離電氣距離”較遠(yuǎn)、電源額定容量遠(yuǎn)大較遠(yuǎn)、電源額定容量遠(yuǎn)大于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)的短路容量的電源，常用于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)的短路容量的電源，常用S=S=表表示。示。p“電氣距離電氣距離”較遠(yuǎn)較遠(yuǎn)，實(shí)際上是指電源阻抗小于短，實(shí)際上是指電源阻抗小于短路回路總阻抗路回路總阻抗10%10%的情況。的情況。p對(duì)于無(wú)限大電源容量系統(tǒng)，對(duì)于無(wú)限大電源容量系統(tǒng)，在分析短路暫態(tài)過(guò)程在分析短路暫態(tài)過(guò)程中中，可以不考慮電源內(nèi)部的參數(shù)，可以不考慮電源內(nèi)部的參數(shù)，可以認(rèn)為電源電可以認(rèn)為電源電壓維持不變壓維持不變。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析

41、三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析p供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路如圖所示，供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路如圖所示，R RWLWL、L LWLWL為線為線路的電阻和電感，路的電阻和電感，R RL L和和L LL L為負(fù)載的電阻和電感。由于電為負(fù)載的電阻和電感。由于電路對(duì)稱，可取一相來(lái)分析。路對(duì)稱，可取一相來(lái)分析。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析p短路前電路中的電壓和電流為短路前電路中的電壓和電流為sin()amuUtsin()amiIt22()()mmWLLWLLUIRRLLWLLWLLLLarctgRR上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析三相短路電流暫態(tài)過(guò)程

42、分析p在在k k處發(fā)生三相短路時(shí)，負(fù)載回路被短接，失去電處發(fā)生三相短路時(shí)，負(fù)載回路被短接，失去電源。源。k k點(diǎn)處的電位為零，電源電壓全部加在短路回路點(diǎn)處的電位為零，電源電壓全部加在短路回路上。上。p 在電源至短路點(diǎn)的回路內(nèi)，電流將由原來(lái)的負(fù)載在電源至短路點(diǎn)的回路內(nèi)，電流將由原來(lái)的負(fù)載電流增大為短路電流，其瞬時(shí)值可由短路回路的微電流增大為短路電流，其瞬時(shí)值可由短路回路的微分方程來(lái)確定。分方程來(lái)確定。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析p可得一相的回路方程式為可得一相的回路方程式為p解一階常系數(shù)非齊次微分方程，可得短路全電流表達(dá)解一階常系數(shù)非齊次微分方程，可

43、得短路全電流表達(dá)式為式為 sin()kWLWL kmdiLR iUtdt.sin()sin()sin()kkpeaptTpe mkmpe mkiiiItItIte上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析式中式中: :IpeIpe 短路后的穩(wěn)態(tài)電流值，稱周期分量；短路后的穩(wěn)態(tài)電流值，稱周期分量；IapIap 短路電流非周期分量；短路電流非周期分量；Ipe.mIpe.m 短路電流周期分量幅值；短路電流周期分量幅值； 短路回路的阻抗角，短路回路的阻抗角，T Tk k 短路回路的時(shí)間常數(shù)，短路回路的時(shí)間常數(shù)，k.22()mpe mWLWLUIRLWLkWLLarctgR

44、WLkWLLTR上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析p對(duì)應(yīng)的短路電流波形如圖所示。圖中對(duì)應(yīng)的短路電流波形如圖所示。圖中iapiap為非周期分為非周期分量，量， ipeipe 為周期分量。為周期分量。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析短路電流暫態(tài)過(guò)程短路電流暫態(tài)過(guò)程特點(diǎn)特點(diǎn)：產(chǎn)生非周期分量電流產(chǎn)生非周期分量電流產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：回路中存在電感：回路中存在電感。在發(fā)生突然短路的瞬。在發(fā)生突然短路的瞬間（即間（即t=0t=0時(shí)），短路前的電流與短路后的周期分量電時(shí)），短路前的電流與短路后的周期分量電流一般不相等。由楞次定律，為

45、維持電流的連續(xù)性（即流一般不相等。由楞次定律，為維持電流的連續(xù)性（即電感回路中電流不能突變），將在電感回路中產(chǎn)生一自電感回路中電流不能突變），將在電感回路中產(chǎn)生一自感電流來(lái)阻止電流的突變，該電流就是非周期分量電流。感電流來(lái)阻止電流的突變，該電流就是非周期分量電流。它的初始值它的初始值i iap.0ap.0的大小與短路故障發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)，即的大小與短路故障發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)，即與電壓與電壓V V的初相角的初相角有關(guān)。有關(guān)。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析三相短路電流暫態(tài)過(guò)程分析短路電流非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減短路電流非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減。由于它。由于它是由電流突變感生而來(lái)，沒(méi)有外

46、加電壓的維持，也就沒(méi)是由電流突變感生而來(lái)，沒(méi)有外加電壓的維持，也就沒(méi)有能量的補(bǔ)充；而短路回路為有能量的補(bǔ)充；而短路回路為R-LR-L電路，不斷的消耗能電路，不斷的消耗能量，所以量，所以i iapap按指數(shù)規(guī)律單調(diào)衰減。按指數(shù)規(guī)律單調(diào)衰減。衰減的速度決定于回路時(shí)間常數(shù)衰減的速度決定于回路時(shí)間常數(shù)T Tk k，一般非周期，一般非周期分量衰減很快，在分量衰減很快，在0.2s0.2s（1010個(gè)周期）后即衰減到初始值個(gè)周期）后即衰減到初始值的的2%2%，在工程上即可以認(rèn)為已衰減結(jié)束。這也說(shuō)明電力，在工程上即可以認(rèn)為已衰減結(jié)束。這也說(shuō)明電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程非常短暫。系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程非常短暫。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)

47、目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量穩(wěn)態(tài)短路電流穩(wěn)態(tài)短路電流Ik 當(dāng)非周期分量衰減到零后，短路故障的暫態(tài)過(guò)程即當(dāng)非周期分量衰減到零后，短路故障的暫態(tài)過(guò)程即告結(jié)束，此時(shí)進(jìn)入短路的穩(wěn)定狀態(tài)，這使得電流成為穩(wěn)告結(jié)束，此時(shí)進(jìn)入短路的穩(wěn)定狀態(tài)，這使得電流成為穩(wěn)態(tài)短路電流，其有效值用態(tài)短路電流，其有效值用Iss表示。當(dāng)系統(tǒng)容量為無(wú)限大表示。當(dāng)系統(tǒng)容量為無(wú)限大時(shí)，時(shí)，穩(wěn)態(tài)短路電流就等于短路電流周期分量有效值穩(wěn)態(tài)短路電流就等于短路電流周期分量有效值Ipe，也等于需計(jì)算的短路電流有效值也等于需計(jì)算的短路電流有效值Ik。Ik是短路保護(hù)裝置是短路保護(hù)裝置整定和校驗(yàn)的依據(jù)，也是選擇、校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)整定

48、和校驗(yàn)的依據(jù)，也是選擇、校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量短路電流沖擊值短路電流沖擊值ish： 短路電流可能的最大瞬時(shí)值短路電流可能的最大瞬時(shí)值 用來(lái)用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線動(dòng)穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù)。的重要數(shù)據(jù)。0.010.01.sin()(1)22kkTTshpe mpe mpe mshpeiIIeeIK I上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量p沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)Kim： 表示沖擊電流比周期分量幅值大表示沖擊電流比周期分量幅值大的倍數(shù)，取決于系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)的大小的倍數(shù)，取決于系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)的大小 。p實(shí)際

49、計(jì)算中，對(duì)電阻較大回路實(shí)際計(jì)算中，對(duì)電阻較大回路, 當(dāng)當(dāng)R(X/3）,如長(zhǎng)如長(zhǎng)距離電纜網(wǎng)絡(luò)，可取距離電纜網(wǎng)絡(luò)，可取Kim =1.3；iim=1.84Ipep對(duì)單機(jī)容量為對(duì)單機(jī)容量為12MW及以上發(fā)電機(jī)母線上短路，及以上發(fā)電機(jī)母線上短路，可取可取Kim=1.9， iim=2.55 Ipe上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量短路電流的最大有效值、短路容量：短路電流的最大有效值、短路容量：最不利條件下最不利條件下發(fā)生的短路在第一個(gè)周期內(nèi)短路電流有效值為最大，發(fā)生的短路在第一個(gè)周期內(nèi)短路電流有效值為最大，即短路最大有效值即短路最大有效值Iim。常用于校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)常用于

50、校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定性。力穩(wěn)定性。 無(wú)限大容量電網(wǎng)短路全電流的最大有效值：無(wú)限大容量電網(wǎng)短路全電流的最大有效值： 當(dāng)當(dāng)Kim=1.8=1.8（高壓電網(wǎng)）時(shí)，（高壓電網(wǎng)）時(shí)，Iim=1.52=1.52Ipe 當(dāng)當(dāng)Kim=1.3=1.3（低壓電網(wǎng)）時(shí)，（低壓電網(wǎng)）時(shí)，Iim=1.09=1.09Ipe0.01222( 2)12(1)kTshpepepeshIII eIK上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量短路容量：表示短路處的平均額定電壓短路容量：表示短路處的平均額定電壓Var和短路和短路電流周期分量電流周期分量Is(3)(3)所構(gòu)成的三相功率。即所構(gòu)成的三相功率。即

51、p短路容量常用來(lái)選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的開(kāi)斷能力短路容量常用來(lái)選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的開(kāi)斷能力（如斷路器）（如斷路器）。 3kavkSU I上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算歐姆法：根據(jù)電源電壓和回路阻抗按歐姆定律計(jì)歐姆法：根據(jù)電源電壓和回路阻抗按歐姆定律計(jì)算。算。主要任務(wù)：求出短路穩(wěn)態(tài)電流、沖擊電流、沖擊主要任務(wù)：求出短路穩(wěn)態(tài)電流、沖擊電流、沖擊電流有效值、短路容量。電流有效值、短路容量。對(duì)無(wú)限大容量對(duì)無(wú)限大容量高壓電網(wǎng)高壓電網(wǎng)的短路計(jì)算，一般假設(shè)：的短路計(jì)算，一般假設(shè)：1 1）忽略短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻，按金屬性短路計(jì)算；）忽略短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻，按金屬性短路計(jì)算；2 2）發(fā)

52、生短路時(shí)電源電壓保持不變；）發(fā)生短路時(shí)電源電壓保持不變；3 3）短路前電網(wǎng)參數(shù)三相對(duì)稱；）短路前電網(wǎng)參數(shù)三相對(duì)稱；4) 4) 忽略短路回路中各元件的電阻。忽略短路回路中各元件的電阻。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算公式中的電源電壓通常采用各級(jí)為簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算公式中的電源電壓通常采用各級(jí)線路始末兩端額定電壓的線路始末兩端額定電壓的平均值平均值，其數(shù)據(jù)如表，其數(shù)據(jù)如表2-212-21所示。（所示。（Var1.05Var1.05* *V VN N）標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)準(zhǔn)電壓VN(kVVN(kV) ) 0.1270.127 0.22 0.38 0.22 0.38

53、0.66 0.66平均電壓平均電壓Var(kVVar(kV) )0.1330.133 0.23 0.230.40.4 0.69 0.69標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)準(zhǔn)電壓VN(kVVN(kV) ) 1.141.14 6 6 10 10 35 35平均電壓平均電壓Var(kVVar(kV) )1.21.2 6.3 10.5 37 6.3 10.5 37上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算p穩(wěn)態(tài)三相短路電流穩(wěn)態(tài)三相短路電流: : p短路電流沖擊值為：短路電流沖擊值為： p沖擊電流有效值：沖擊電流有效值：p兩相短路電流兩相短路電流: :p短路容量：短路容量： (3)3kphavUUIXX(

54、3)2.55shkiI(3)1.52shkII(3)23/kavkavSU IUX(2)(3)(3)30.866222wavkkkUUIIIXX上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟繪制計(jì)算電路圖，選定短路計(jì)算點(diǎn)繪制計(jì)算電路圖，選定短路計(jì)算點(diǎn) 1 1）繪出計(jì)算電路圖。將各元件的額定參數(shù)標(biāo)）繪出計(jì)算電路圖。將各元件的額定參數(shù)標(biāo)識(shí)出，并將各元件依次編號(hào)。識(shí)出，并將各元件依次編號(hào)。 2 2）選定并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選）選定并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇使需進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣設(shè)備有最大可能的短路擇使需進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣設(shè)備有最大可能的短路電流通過(guò)。電流通過(guò)。上頁(yè)上頁(yè)

55、下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟2.2.繪制計(jì)算用的等效電路圖繪制計(jì)算用的等效電路圖 按照所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)，用電抗符號(hào)表示電按照所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)，用電抗符號(hào)表示電路中的各電氣設(shè)備。路中的各電氣設(shè)備。 在等效電路圖上，只將被計(jì)算的短路電流所經(jīng)在等效電路圖上，只將被計(jì)算的短路電流所經(jīng)過(guò)的元件繪出，并標(biāo)明編號(hào)和電抗值，其中分?jǐn)?shù)的過(guò)的元件繪出，并標(biāo)明編號(hào)和電抗值，其中分?jǐn)?shù)的分子標(biāo)編號(hào)，分母標(biāo)計(jì)算出的元件電抗值。分子標(biāo)編號(hào)，分母標(biāo)計(jì)算出的元件電抗值。 根據(jù)等效電路就可以計(jì)算短路回路的總電抗和根據(jù)等效電路就可以計(jì)算短路回路的總電抗和各短路參數(shù)。各短路參數(shù)。上

56、頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄等效電路圖等效電路圖上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟3.3.元件電抗的計(jì)算元件電抗的計(jì)算1 1）系統(tǒng)電抗）系統(tǒng)電抗 p若已知電源母線上的短路容量若已知電源母線上的短路容量SsSs，則系統(tǒng)電抗：，則系統(tǒng)電抗： 2)電力線路電抗電力線路電抗 Xw Xw=x0L x0導(dǎo)線或電纜單位長(zhǎng)度的電抗；導(dǎo)線或電纜單位長(zhǎng)度的電抗； 6kV及以上高壓架空線及以上高壓架空線x0 =0.4/km ； 610kV電纜線電纜線 x0 =0.08/km22(3)(3)33avavavSkkavkUUUXSIU I上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟3

57、 3）電力變壓器的電抗）電力變壓器的電抗 由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)（短路電壓與額定電壓由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)（短路電壓與額定電壓之比，即阻抗電壓）之比，即阻抗電壓）uk%來(lái)近似計(jì)算。由于來(lái)近似計(jì)算。由于 式中式中 ZT 變壓器等效電抗，變壓器等效電抗，； ST 變壓器額定容量，變壓器額定容量，MVMV. .A A ； UN.T 變壓器額定電壓，變壓器額定電壓， kV kV ； IN.T 變壓器額定電流，變壓器額定電流，kA kA 。.2.3%100%100%N TN TTkTTN TISuZZUU.2.3%100%100%N TN TTkTTN TISuZZUU上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)

58、算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟p大容量變壓器大容量變壓器RT XT，故變壓器電抗，故變壓器電抗XT ZT ，可，可得得 Uar短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，kV。2%100%kavTTuUXS上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟4)4)電抗器的電抗電抗器的電抗X XL L 式中：式中： -電抗器的電抗百分值；電抗器的電抗百分值； - -電抗器的額定電壓，電抗器的額定電壓，V V； - -電抗器的額定電流，電抗器的額定電流，A A。.%3N LLLN LUXxI%Lx.N LU.N LI上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟4)

59、 4) 元件電抗的折算元件電抗的折算p假如回路中含有變壓器，回路各元件的電抗都應(yīng)假如回路中含有變壓器，回路各元件的電抗都應(yīng)統(tǒng)一折算到統(tǒng)一折算到短路點(diǎn)短路點(diǎn)所在線路的平均電壓上去所在線路的平均電壓上去。p折算前后元件的功率損耗不變，由無(wú)功功率損耗折算前后元件的功率損耗不變，由無(wú)功功率損耗公式公式Q=U2/X 可知，元件的電抗是與電壓的平方成可知，元件的電抗是與電壓的平方成正比。正比。p折算公式：折算公式：2avavUXXU （）上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟p只有電力線路的電抗有時(shí)需要折算。只有電力線路的電抗有時(shí)需要折算。p系統(tǒng)電抗和電力變壓器電抗，由于它們的計(jì)算公

60、系統(tǒng)電抗和電力變壓器電抗，由于它們的計(jì)算公式中均含有式中均含有U Uarar2 2 ，在實(shí)際計(jì)算時(shí)只需代入短路點(diǎn)所，在實(shí)際計(jì)算時(shí)只需代入短路點(diǎn)所在線路的平均電壓。在線路的平均電壓。4.4.按串、并聯(lián)法計(jì)算各短路點(diǎn)短路回路總電抗，并按串、并聯(lián)法計(jì)算各短路點(diǎn)短路回路總電抗，并代入公式計(jì)算各短路參數(shù)。代入公式計(jì)算各短路參數(shù)。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄p例例2-1 2-1 某供電系統(tǒng)接某供電系統(tǒng)接線圖如圖所示，各元件線圖如圖所示，各元件參數(shù)如圖所示，求在參數(shù)如圖所示，求在S1S1、S2S2點(diǎn)發(fā)生三相短點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的各短路參數(shù)路時(shí)的各短路參數(shù). .上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目錄目錄解：解：1.求求S1點(diǎn)的短路參