07第七章 短路电流分析与计算(电力系统三相短路电流的计算)qap

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章 短路电流分析与计算,本章主要内容有：关于短路的一些基本概念、常用的三相短路电流的计算方法、简单不对称短路时短路点的电流和电压。,第一节 概述,一.短路类型,短路,是指相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。,三相系统,短路故障的类型,对称短路：三相短路；,其它短路称为不对称短路。,最常见的短路：单相接地短路，约65；,三相短路：约5，但对电力系统影响最严重。,二.短路发生的原因,产生短路的主要原因是电气设备和载流导体的绝缘被损坏。,三.短路对设备及系统的危害,1.短路电流将引起发热效应,2短路电流将引起电动力效应,3短路使网络电压降低,4短路可能使系统运行的稳定性遭破杯,5短路可能干扰通信系统,四、计算短路电流的目的,短路电流计算结果是选择电气设备(断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等)的依据；,是电力系统继电保护设计和整定的基础；,是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。,第二节 无限大容量电源供电系统三相短路过渡过程分析,无限大容量电源,：,简称无限大电源，指S、U常数、等值内阻抗Z0(或X0)的电源。,“无限大”容量电源,仅是一种相对概念,。当电源容量足够大时，若等值内阻抗不超过短路回路总阻抗的(510)，在电源外部发生短路时则电源母线上的电压变化甚微，即可认为它是一个恒压源(无限大容量电源)。,一、三相短路暂态过程数学分析,短路前,电路处于稳定状态。由于三相对称，可只讨论单相电路如A相，另外两相由对称关系来决定。短路前A相的电压、电流为,假定t0时刻发生三相短路,A,相的微分方程式为,其解就是短路的全电流，它由两部分组成：,i,d,=i,dz,+i,df,周期分量i,dz,：又称短路电流的强制分量,非周期分量i,df,：又称短路电流的自由分量,由i,0,i,0,，得,短路全电流为,短路全电流的瞬时值是,周期分量与非周期分量之和,；,周期分量,的幅值是不变的常数，而,非周期分量,是按指数规律衰减的直流电流，经过几个周期后，它就衰减得很小直至为0；短路全电流是一个以非周期分量为对称轴变化的非周期函数。当非周期分量衰减至0时，过渡过程结束。电路中的电流进入稳态，稳态电流就是短路电流的周期分量。,二.产生最大短路全电流条件,短路全电流最大必须非周期分量最大。,非周期电流有最大初值的条件应为,(1)相量差 有最大可能值；,(2)相量差 在t0时与时间轴平行。,短路全电流最大的条件,：,1)短路前电路为空载，即I,m,0；,2)短路回路近似等于纯电感回路，即,d,/2;,3)在发生短路瞬间，电压瞬时值恰好过0，即电压的合闸相角=0。,最大短路全电流：,短路后经过半个周期即,出现短路全电流的最大,瞬时值,，例如“无载合,闸严重短路”。,三.短路冲击电流i,ch,和冲击系数K,ch,短路冲击电流,：,指短路电流最大可能的瞬时值，用,i,ch,表示。,其,主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。,冲击系数与短路网络的参数R、X的大小有关，即与短路的地点有关。,K,ch,的,取值范围为1,K,ch,2(R0时取2，X0时取1)。,四.短路全电流最大有效值,也叫冲击电流有效值，,指第一个周期内瞬时电流的均方根值，即,假定非周期电流在第一个周期内恒定不变，等于它在T/2的瞬时值，则,短路全电流的最大有效值常用于校验某些电气设备的断流能力或耐力强度。,无限大电源系统，若求,i,ch,和K,ch,，只需求出,周期分量有效值I,dz,即可。,U,pj,-网络的平均电压，kV。,求I,dz,的关键是,计算短路回路总阻抗,|Z,d,|,。,第三节 短路回路总阻抗求取,一.计算短路电流基本假设,1,以网络的平均电压U,pj,取代元件的额定电压,为,简化计算，假定各元件额定电压相等（等于额定电压平均值），U,pj,1.05U,B,2,高压电网只计及电抗,(且变压器不计励磁支路，线路不计对地电容)。,只有当R,d,1/3X,d,时高压电网才计及电阻。1kV以下低压系统才计及电阻。,二.各元件统一基准值电抗标么值的计算,不同基准值的电抗标么值换算公式为：,短路计算中，采用,近似计算法,，即同一标称电压电网中的元件，额定电压都等于网络的平均电压，基准电压也取平均电压，故,1.同步电机,短路电流计算中使用同步电机的次暂态电抗X,d,，由,以额定值为基准值,的标么值X,d.N,归算为电网统一基准值的电抗标么值为,2.变压器,以变压器额定值为基准的电抗标么值X,T*N,即为短路电压百分比U,k,/100。归算为电网统一基准值的电抗标么值为,三绕组变压器有,3.线路,U,j,取线路所在电压等级的平均电压U,pj,。,4.电抗器,厂家给出的参数一般是额定电压U,N,、额定电流I,N,和电抗百分数X,R,%。,以电抗器额定值为基准的电抗标么值X,R*N,即为短路电抗百分比X,R,/100。归算为电网统一基准值的电抗标么值为,注意：电抗器有时不按额定电压使用，故不可将U,N,与U,j,约分。,三.具有变压器的多电压级网络标么值等值电路的建立(近似法),取第段作为基本电压级，同一电压级各元件额定电压等于平均电压，变压器变比取近似变比,。,发电机：,结论：,1.采用,近似法计算,时，各电压等级的基准值就等于各自电压网络的平均电压，即在多电压等级网络中，,发电机、变压器的统一基准值的电抗标么值,计算与电压无关，,仅需进行功率归算,；,线路电抗,有名值按所在电压级的平均电压,就地归算。,2.各元件按所在电压等级求出电抗标么值后，,无需,再考虑变压器变比进行,归算,，,直接按接线图连接成等值电路即可。,四.短路回路总电抗标么值计算,计算步骤：,1、绘制计算电路图。,画出单相接线图，各元件按顺序编号，注明各元件额定参数，每一电压级用平均电压表示，电抗器标明其额定电压。,2、短路计算点和系统运行方式确定。,系统运行方式分最大运行方式和最小运行方式。,3、绘制等值电路图。,A计算出各元件的电抗标么值；,B根据指定的短路点分别绘制出等值电路。,等值电路中，只画出该点短路时流过短路电流的元件的电抗。,4、等值电路归并与简化。,(5)利用网络的对称性化简。,对称性是指网络的结构相同，发电机、变压器、阻抗参数相等、以及短路电流的走向一致等。,利用网络的对称性化简网络,（a)网络接线;(b)等值电路;（c）化简后的等值短路,第四节 无限大容量电源供电系统,三相短路电流计算,一.基本概念,需要计算的电流电流和其意义：,I,-次暂态短路电流，即三相短路电流周期分量起始的有效值，用于保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量；,I,ch,-短路全电流的最大有效值，用于校验电气设备和母线的动稳定性和断路器的额定断流量；,I,ch,-三相短路冲击电流，用于校验电气设备和母线的动稳定性；,I,-三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和载流导体的热稳定性。,无限大容量系统中,II,0.2,=I,I,dz,(短路电流周期分量有效值）,三相短路电流计算方法,有名值法：用于1kV以下的低压系统和电压等级少、接线简单的高压系统。,标么值法：用于多电压级、接线复杂的高压系统。,二.有名值法,选定电压基本级U,pj,；,将各元件阻抗归算至基本级（采用近似法）；,求短路回路总阻抗；,计算短路电流。,三.标么值法,计算短路回路总电抗标么值X,d*,;,计算短路电流标么值、三相短路容量标么值；,折算为有名值。,谢谢！,Thanks,Thank You!,目标决定过程、态度成就伟业!,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,