第三章 短路電流及其計(jì)算

第三章短路電流及其計(jì)算第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.無限大容量電力系統(tǒng)三相短路時(shí)的物理過程及物理量3.短路電流的效應(yīng)及短路校驗(yàn)條件

重點(diǎn)：2.三相短路及兩相和單相短路的計(jì)算第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3-1短路的原因、后果及形式短路:

是指系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接。產(chǎn)生短路故障的主要原因是：電力設(shè)備絕緣損壞。引起絕緣損壞的原因：

各種形式的過電壓（如雷擊過電壓或操作過電壓）引起的絕緣子、絕緣套管表面閃絡(luò)；絕緣材料惡化等原因引起絕緣介質(zhì)擊穿；惡劣的自然條件及鳥獸跨接裸露導(dǎo)體造成短路；運(yùn)行人員的誤操作等。第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路故障分為：單相接地短路發(fā)生的幾率高達(dá)65%左右。不對稱短路對稱短路三相短路兩相短路單相接地短路兩相接地短路第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路的形式(虛線表示短路電流路徑)第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路的危害：⑵短路還會引起電網(wǎng)中電壓降低，結(jié)果可能使部分用戶的供電受到破壞，用電設(shè)備不能正常工作。⑶不對稱短路所引起的不平衡電流，產(chǎn)生不平衡磁通，會在鄰近的平行通信線路內(nèi)感應(yīng)出電動勢，造成對通信系統(tǒng)的干擾，威脅人身和設(shè)備安全。⑴短路回路中的電流大大增加。其熱效應(yīng)會引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞；同時(shí)電動力效應(yīng)也可能使導(dǎo)體變形或損壞。第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月采取的措施采用合理的防雷設(shè)施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理等。通過采用繼電保護(hù)裝置，迅速作用于切除故障設(shè)備，保證無故障部分的安全運(yùn)行。架空線路普遍采用自動重合閘裝置，發(fā)生短路時(shí)斷路器迅速跳閘，經(jīng)一定時(shí)間（0.4~1s）斷路器自動合閘。線路上的電抗器，通常也是為限制短路電流而裝設(shè)的。破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性是短路可能造成的最嚴(yán)重后果。⑷由于短路引起系統(tǒng)中功率分布的變化，發(fā)電機(jī)輸出功率與輸入功率不平衡，可能會引起并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失去同步，使系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月短路計(jì)算目的：選擇有足夠電動力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備。合理的配置繼電保護(hù)及自動裝置，并正確整定其參數(shù)。選擇最佳的主接線方案。第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3-2無限大容量電力系統(tǒng)三相短路時(shí)的物理過程1、假設(shè)電源的容量為無限大，其電壓和頻率保持恒定，內(nèi)阻抗為零。一無限大功率電源2、無限大功率電源是個(gè)相對概念。

系統(tǒng)容量相對于單個(gè)用戶的用電設(shè)備容量大得太多，以致于饋電給用戶的線路上無論負(fù)荷如何變動甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓始終保護(hù)基本不變。第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、無限大容量系統(tǒng)三相短路的物理過程a)三相電路圖b)等效單相電路圖無限大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月由于短路阻抗與負(fù)載阻抗相比，后者是前者的幾十倍甚至上百倍，由歐姆定律可短路電流將幾十倍甚至上百倍于負(fù)載電流，但輸電線路由于存在電抗，有可能電抗遠(yuǎn)大于電阻，由楞茨定律可知電感元件中電流不能突變，因而必然出現(xiàn)一個(gè)過渡過程，即短路暫態(tài)過程。第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流變動曲線第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月三、短路有關(guān)的電流量1、短路電流周期分量

由于系統(tǒng)短路時(shí)，其短路電抗遠(yuǎn)大于短路電阻，可略去短路電阻，視短路電路為純電感電路，若短路初瞬間（t=0時(shí)刻）的電壓U=0，電流滯后于電壓900，此時(shí)電流的周期分量達(dá)最大值。第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2、短路電流非周期分量分量

由楞茨定律可知，由于電感的存在，致使電路電流不能突變，而在突然短路時(shí)在電感上出現(xiàn)一個(gè)自感電動熱，產(chǎn)生一個(gè)非周期變化的短路電流，并指數(shù)形式衰減。①C為待定積分常數(shù)，由電路的初始條件決定。

第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3、短路全電流4、短路沖擊電流

Ish即最大的瞬時(shí)短路電流，出現(xiàn)在短咱后的半個(gè)周期。

沖擊電流主要用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動穩(wěn)定度。第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓三相短路時(shí)，一般取

低壓三相短路時(shí)，一般取

5、短路穩(wěn)態(tài)電流（無限大容量系統(tǒng)）6、短路容量等于短路電流有效值與短路點(diǎn)處的正常工作電壓（一般用平均電壓Uav）的乘積。

第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3-3無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算一、采用歐姆法進(jìn)行三相短路計(jì)算基本公式:計(jì)算方法：歐姆法、標(biāo)幺制法時(shí),可忽略去；時(shí),可忽略去。計(jì)算高壓短路時(shí)電阻較小，一般可忽略。第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電力系統(tǒng)的阻抗計(jì)算

電抗電阻2、電力變壓器的阻抗計(jì)算3、電力線路的阻抗計(jì)算可查下表或其它數(shù)據(jù)表第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電力線路每相的單位長度電抗平均值線路電壓線路結(jié)構(gòu)35kV及以上6～10kV220／380V架空線路電纜線路0.400.120.350.080.320.0664、阻抗換算（有變壓器時(shí)）電路內(nèi)各元件的阻抗都必須按照短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓統(tǒng)一換算，換算的條件是元件功率損耗不變。第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算步驟：1、繪制短路計(jì)算電路圖，并確定短路計(jì)算點(diǎn)；2、計(jì)算元件電抗，并繪制等效電路圖；3、給元件編號,并標(biāo)于等效電路圖；4、根據(jù)短路點(diǎn)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡，求短路點(diǎn)總阻抗ZΣ或總電抗XΣ；5、計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流及其它參數(shù)。第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、采用標(biāo)么制法進(jìn)行三相短路的計(jì)算1、標(biāo)么值的定義及其基準(zhǔn)⑴標(biāo)么值定義：⑵標(biāo)么值的優(yōu)點(diǎn)：①標(biāo)么值計(jì)算不必考慮相線關(guān)系，三相還是單相，Y形還是形△；②標(biāo)么值計(jì)算同時(shí)起到歸算的作用。

第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶采用標(biāo)么值計(jì)算時(shí)，基準(zhǔn)值的選取先選取SB、UB，然后再計(jì)算IB、ZB。①SB可選系統(tǒng)的總功率，也可取某變壓器的額定值，工程計(jì)算時(shí)，往往選SB=100MVA或SB=1000MVA；②UB=Uav，如10KV電壓側(cè)，就取UB＝10.5KV；③計(jì)算第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2、元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算⑴電力系統(tǒng)⑵電力變壓器⑶電力線路第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算步驟：⑴作出短路電路圖;⑵計(jì)算各元件電抗標(biāo)么值;⑶根據(jù)短路點(diǎn)作出等值電路圖；⑷給元件編號，并標(biāo)注于等值電路圖；⑺根據(jù)短路電流求取其它短路量，如