工廠供電第四章

工廠供電課件第四章第1頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)短路的原因、后果和形式

第2頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)短路的原因、后果和形式圖4-1短路的形式（虛線表示短路電流路徑）K（3）-三相短路K（2）-兩相短路

K（1）-單相短路K（1.1）-兩相接地短路

第3頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)短路的原因、后果和形式3、短路的原因

第4頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)短路的原因、后果和形式4、短路的后果

第5頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)短路的原因、后果和形式

返回本章目錄第6頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量

一、無限大容量電力系統(tǒng)及其三相短路的物理過程

無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。其特點是：當用戶供電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。第7頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第8頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量

圖4-2b是一個電源為無限大容量的供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路圖。由于三相短路對稱，因此這一三相短路電路可用圖4-2c所示的等效單相電路來分析研究。第9頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第10頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第11頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第12頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第13頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第14頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量

圖4-3表示無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路前后的電壓、電流變動曲線。

圖4-3無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流變動曲線

第15頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第16頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第17頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第18頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量

二、短路的有關物理量

返回本章目錄第19頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第20頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第21頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第22頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第23頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第24頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量第25頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算

一、概述短路電流的計算方法有歐姆法(又稱有名單位制法)、標幺制法(又稱相對單位制法)和短路容量法(又稱兆伏安法)。這里介紹一般常用的歐姆法和標幺制法。歐姆法屬最基本的短路電流計算法，但標幺制法在工程設計中應用廣泛。

進行短路電流計算，首先要繪出計算電路圖，如圖4-4所示。圖4-4例4-1的短路計算電路第26頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算二、采用歐姆法進行三相短路計算

歐姆法因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”(Ω)而得名。1.歐姆法短路電流計算的有關公式在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，其三相短路電流周期分量有效值可按三相電路歐姆定律公式計算，即 (4-18)式中Uc——短路點的短路計算電壓(或稱為平均額定電壓)。由于線路首端短路時其短路最為嚴重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計算電壓取為比線路額定電壓UN高5％。∣ZΣ|、RΣ、XΣ——分別為短路電路的總阻抗[模]、總電阻和總電抗值(Ω)。第27頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

在高壓電路的短路計算中，正?？傠娍惯h比總電阻大，所以一般只計電抗，不計電阻。在計算低壓側短路時，也只有當短路電路的RΣ>XΣ/3時才需要考慮電阻。如果不計電阻，則三相短路電流的周期分量有效值為(4-19)三相短路容量為(4-20)采用歐姆法進行短路電流計算的關鍵是確定短路回路的阻抗。下面分別講述供電系統(tǒng)中各主要元件如電源系統(tǒng)、電源變壓器和電源線路的阻抗計算。第28頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算1)電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電阻一般很小，不予考慮。而電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站高壓饋電線出口斷路器的斷流容量Soc來估算，這斷流容量就看作是電力系統(tǒng)的極限短路容量Sk。因此電力系統(tǒng)的電抗為2)電力變壓器的阻抗變壓器的電阻RT,可由變壓器的短路損耗ΔPk近似地計算。因故SN——變壓器的額定容量(kVA)；第29頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算變壓器的電抗XT，可由變壓器的短路電壓(即阻抗電壓)Uk%來近似地計算。因

故(4-23)式中Uk%——變壓器的短路電壓百分值。3)電力線路的阻抗線路的電阻RWL：(4-24)式中R0——導線或電纜單位長度的電阻(Ω/km)；——線路長度(km)。

線路的電抗XWL，可由已知截面和線距的導線或已知截面和電壓的電纜單位長度電抗X0值求得：(4-25)式中X0——導線或電纜單位長度的電抗(Ω/km)第30頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算求出各元件的阻抗后，就化簡短路電路，求出短路的總阻抗，然后按式(4-18)或式(4-19)計算短路電流周期分量。其他短路量的計算公式見4.2節(jié)所述。

必須注意：在計算短路電路的阻抗時，假如電路內含有變壓器，則電路內各元件的阻抗都應該統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓去。阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。因此由和的關系可知，元件的阻抗值是與電壓平方成正比的。因此阻抗換算的公式為式中R、X和Uc——換算前元件的電阻、電抗和元件所在處的短路計算電壓；、和——換算后元件的電阻、電抗和短路點的短路計算電壓。就短路計算中考慮的幾個主要元件的阻抗來說，只有電力線路的阻抗有時需要換算，而電力系統(tǒng)和電力變壓器的阻抗，由于它們的計算公式中均含有Uc2，因此計算時Uc直接代以短路點的計算電壓，就相當于阻抗已經換算到短路點一側了。第31頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算2.歐姆法短路計算的步驟和示例

1)短路計算的步驟按歐姆法進行短路電流計算的步驟如下。(1)繪出短路的計算電路圖，并根據短路計算目的確定短路計算點，如圖4.4所示。(2)針對短路計算點繪出短路電路的等效電路圖，此圖只需表示出計及阻抗的元件，并標明其序號和阻抗值，一般是分子標序號，分母標阻抗值(既有電阻又有電抗時，用復數(shù)形式R+jX來表示)，如圖4.5(a)、圖4.5(b)所示。(3)按照短路計算點的短路計算電壓計算各元件的阻抗，并將計算結果標注在等效電路圖上。(4)按照網絡化簡的方法求等效電路的總阻抗。(5)計算短路點的三相短路電流周期分量有效值。(6)計算短路點的其他短路電流、、和。(7)計算短路點的三相短路容量。第32頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算2)歐姆法短路計算示例【例4.1】某供電系統(tǒng)如圖4.4所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為500MV?A試求用戶配電所10kV母線上k－1點短路和車間變電所低壓380V母線上k－2點短路的三相短路電流和短路容量。

解：1)求k－1點的三相短路電流和短路容量(=10.5kV)圖4.4例4.1的短路計算電路圖第33頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算(1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗：①電力系統(tǒng)的電抗

②架空線路的電抗，查手冊得X0=0.38Ω/km，因此=0.38×5Ω=1.9Ω③繪k－1點的等效電路如圖4.5(a)所示，并計算其總電抗得=0.22Ω+1.9Ω=2.12Ω圖4.5例4.1的短路等效電路圖(歐姆法)第34頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算(2)計算k－1點的三相短路電流和短路容量：①三相短路電流周期分量有效值

kA≈2.86kA②三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流=2.86kA③三相短路沖擊電流及其有效值=2.55×2.86kA≈7.29kA=1.51×2.86kA≈4.32kA④三相短路容量×10.5×2.86≈52.01MV?A第35頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算2)求k－2點的三相短路電流和短路容量(=0.4kV)(1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗：①電力系統(tǒng)的電抗=3.2×10-4②架空線路的電抗

③電纜線路的電抗查手冊得X0=0.08Ω/km，因此=0.08×0.5×()2Ω=5.8×10-5Ω④電力變壓器的電抗由手冊得Uk%=4.5,因此Ω=7.2×10-6kΩ=7.2×10-3Ω⑤繪k－2點的等效電路如圖4.5(b)所示，并計算其總電抗=3.2×10-4+2.76×10-3+5.8×10-5+7.2×10-3Ω=0.01034Ω第36頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算(2)計算k－2點的三相短路電流和短路容量：①三相短路電流周期分量有效值×0.01034kA=22.3kA②三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流

③三相短路沖擊電流及其有效值=1.84=1.84×22.3kA=41.0kA=1.09=1.09×22.3kA=24.3kA④三相短路容量×0.4×22.3MV?A=15.5MV?A在工程設計說明書中，往往只列短路計算表，如表4-1所示。第37頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算表4-1例4.1的短路計算結果短路計算點三相短路電流kA三相短路容量MV·A

k–1點2.862.862.867.294.3252.0k–2點22.32.322.341.024.315.5第38頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算三、采用標幺制法進行三相短路計算第39頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算（一）第40頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第41頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第42頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算（二）第43頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第44頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第45頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第46頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第47頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第48頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第49頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第50頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算（三）不同電壓等級電抗標幺值的關系第51頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第52頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第53頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算（四）

第54頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算

第55頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第56頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算

第57頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第58頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第59頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第60頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第61頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第62頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第63頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算第64頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算五、單相短路電流的計算在大接地電流的電力系統(tǒng)中或三相四線制低壓配電系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時，根據對稱分量法可求得其單相短路電流為

在工程設計中，常利用下式計算單相短路電流

或按下式計算：

單相短路電流與三相短路電流的關系如下：第65頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計算在遠離發(fā)電機的用戶變電所低壓側發(fā)生單相短時，，因此單相短路電流為三相短路時，三相短路電流為

因此由于遠離發(fā)電機發(fā)生短路時，，故

返回本章目錄第66頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)短路電流的效應和穩(wěn)定度校驗一、概述通過上述短路計算得知，供電系統(tǒng)中發(fā)生短路時，短路電流是相當大的。如此大的短路電流通過電器和導體，一方面要產生很大的電動力，即電動效應；另一方面要產生很高的溫度，即熱效應。

主要用于檢驗設備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。二、短路電流的電動效應和動穩(wěn)定度（一）短路時的最大電動力由“電工原理”課程可知，處在空氣中的兩平行導體分別通以電流、（單位為A）時，兩導體間的電磁互作用力即電動力（單位為N）為

第67頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)短路電流的效應和穩(wěn)定度校驗（二）短路動穩(wěn)定度的校驗條件1.一般電器的動穩(wěn)定度校驗條件

第68頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)短路電流的效應和穩(wěn)定度校驗2.絕緣子的動穩(wěn)定度校驗條件按下列公式校驗：其中為三相短路時作用于絕緣子上的計算力，為絕緣子的最大允許載荷；如果母線在絕