短路电流及其计算

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,第三章 短路电流及其计算,3-1 短路的原因、后果及形式,3-2 无限大容易电力系统三相短路时的物理过程,3-3 无限大容量电力系统中短路电流的计算,3-4 短路电流的效应和稳定度校验,本章重点,1.无限大容量电力系统三相短路时的物理过程及物理量,3.短路电流的效应及短路校验条件,重点,：,2.三相短路及两相和单相短路的计算,3-1 短路的原因、后果及形式,短路,:,是指系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。,产生短路故障的主要原因是：,电力设备绝缘损坏。,引起绝缘损坏的原因：,各种形式的过电压（如雷击过电压或操作过电压）引起的绝缘子、绝缘套管表面闪络；,绝缘材料恶化等原因引起绝缘介质击穿；,恶劣的自然条件及鸟兽跨接裸露导体造成短路；,运行人员的误操作等。,短路故障分为：,单相接地短路发生的几率高达,65%,左右。,不对称短路,对称短路,三相短路,两相短路,单相接地短路,两相接地短路,短路的形式(虚线表示短路电流路径),短路的危害：,短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备不能正常工作,。,不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。,短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。,采取的措施,采用合理的防雷设施，加强运行维护管理等。,通过采用继电保护装置，迅速作用于切除故障设备，保证无故障部分的安全运行。,架空线路普遍采用自动重合闸装置，发生短路时断路器迅速跳闸，经一定时间（,0.4,1s,）,断路器自动合闸。,线路上的电抗器，通常也是为限制短路电流而装设的。,破坏系统的稳定性是短路可能造成的最严重后果。,由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输入功率不平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电。,短路计算目的：,选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备。,合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。,选择最佳的主接线方案。,3-2 无限大容量电力系统三相短路时的物理过程,1、,假设电源的容量为无限大，其电压和频率保持恒定，内阻抗为零。,一,无限大功率电源,2、,无限大功率电源是个相对概念。,系统容量相对于单个用户的用电设备容量大得太多，以致于馈电给用户的线路上无论负荷如何变动甚至发生短路时，系统变电站馈电母线上的电压始终保护基本不变。,二、无限大容量系统三相短路的物理过程,a)三相电路图 b)等效单相电路图,无限大容量电力系统中发生三相短路,由于短路阻抗与负载阻抗相比，后者是前者的几十倍甚至上百倍，由欧姆定律可短路电流将几十倍甚至上百倍于负载电流，但输电线路由于存在电抗，有可能电抗远大于电阻，由楞茨定律可知电感元件中电流不能突变，因而必然出现一个过渡过程，即短路暂态过程。,无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流变动曲线,三、短路有关的电流量,1、,短路电流周期分量,由于系统短路时，其短路电抗远大于短路电阻，可略去短路电阻，视短路电路为纯电感电路，若短路初瞬间（,t=0,时刻）的电压,U,=0,，电流滞后于电压90,0,，此时电流的周期分量达最大值。,2、,短路电流非周期分量分量,由楞茨定律可知，由于电感的存在，致使电路电流不能突变，而在突然短路时在电感上出现一个自感电动热，产生一个非周期变化的短路电流，并指数形式衰减。,C,为待定积分常数，由电路的初始条件决定。,3、,短路全电流,4、短路冲击电流,I,sh,即最大的瞬时短路电流,，,出现在短咱后的半个周期。,冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定度。,高压三相短路时，一般取,低压三相短路时，一般取,5、短路稳态电流,（无限大容量系统）,6、短路容量,等于短路电流有效值与短路点处的正常工作电压（一般用平均电压,U,av,）的乘积。,3-3 无限大容量电力系统中短路电流的计算,一、采用欧姆法进行三相短路计算,基本公式:,计算方法：欧姆法、标幺制法,时,可忽略去 ；,时,可忽略去 。,计算高压短路时电阻较小，一般可忽略。,1、电力系统的阻抗计算,电抗,电阻,2、电力变压器的阻抗计算,3、电力线路的阻抗计算,可查下表或其它数据表,电力线路每相的单位长度电抗平均值,线 路 电 压,线路结构,35kV及以上,610kV,220380V,架空线路,电缆线路,0.40,0.12,0.35,0.08,0.32,0.066,4、阻抗换算（有变压器时）,电路内各元件的阻抗都必须按照短路点的短路计算电压统一换算，换算的条件是元件功率损耗不变。,计算步骤,：,1、绘制短路计算电路图，并确定短路计算点；,2、计算元件电抗，并绘制等效电路图；,3、给元件编号,并标于等效电路图；,4、根据短路点，进行网络化简，求短路点总阻抗,Z,或总电抗,X,；,5、计算短路点的短路电流及其它参数。,二、采用标么制法进行三相短路的计算,1、标么值的定义及其基准,标么值定义：,标么值的优点：,标么值计算不必考虑相线关系，三相还是单相,，Y,形还是形,；,标么值计算同时起到归算的作用。,采用标么值计算时，基准值的选取,先选取,S,B,、,U,B,，,然后再计算,I,B,、Z,B,。,S,B,可选系统的总功率，也可取某变压器的额定值，工程计算时，往往选,S,B,=,100,MVA,或,S,B,=,1000,MVA,；,U,B,=,U,av,，如1,0KV,电压侧，就取,U,B,10.5,KV,；,计算,2、元件电抗标么值的计算,电力系统,电力变压器,电力线路,计算步骤：,作出短路电路图;,计算各元件电抗标么值;,根据短路点作出等值电路图；,给元件编号，并标注于等值电路图；,根据短路电流求取其它短路量，如 。,网络化简，求短路点的等值电抗 ；,由 求出短路点的短路电流；,3-4 短路电流的效应和稳定度校验,