第三章 短路电流计算

第三章 短路电流计算 第1节 短路的基本概念 1、短路的种类 在供电系统中，可能发生的主要短路种类有四种：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。 2、短路的原因 3、短路的危害 4、计算短路电流的目的 第二节　无限大容量供电系统三相短路 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 一、无限大容量电源供电系统和有限大容量电源供电系统概念 是指其容量相对于单个用户（例如一个工厂）的用电设备容量大得多的电力系统，以致馈电用户的线路上无论如何变动甚至发生短路时，系统变电站馈电母线上的电压能始终维持基本不变。 在实际应用中，常把内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电源或系统（戴维南等值）作为无穷大容量电源。 二、无限大容量电源供电系统三相短路暂态过程 电压源（无穷大电源），在时刻t0经电阻R及电感L突然短路 。 短路前（t小于等于零） 短路后稳态（t至无穷）： 短路暂态过程： 产生最严重短路电流的条件：(1)短路瞬时电压过零 α=0 (2)短路前空载或 cosΦ=1 (3)短路回路纯电感 Φ=90 三、三相短路的有关物理量 1．短路电流周期分量有效值 2．短路全电流有效值 因短路电流含有非周期分量，短路全电流不是正弦波，短路过程中短路全电流的有效值It，是指以该时间t为中心的一个周期内，短路全电流瞬时值的均方根值，即 为了简化计算，假设其在一个周期内数值不变，取其中心值（时刻t的值）计算，由上式可得短路全电流有效值为 3．短路冲击电流和冲击电流有效值 短路冲击电流ish是指短路全电流的最大瞬时值，短路全电流最大瞬时值出现在短路后的前半个周期，即t=0.01s时， 式中　Ksh——短路电流冲击系数， 。 对于纯电阻性电路，Ksh=1;对于纯电感性电路，Ksh=2。因此，1( Ksh (2。 短路冲击电流的有效值Ish是指短路后第一个周期的短路全电流有效值。 由式(3－13)得 或 4．稳态短路电流有效值 稳态短路电流有效值是指短路电流非周期分量衰减完毕后的短路电流有效值，用I 表示。 Ik=Ipe=I =Uav / Zk 5、三相短路容量 在短路电流计算时，常遇到短路容量的概念，其定义为短路点所在线路的平均额定电压与短路电流周期分量所构成的三相视在功率，即 第三节 无限大电源容量供电系统三相短路电流计算 一、有名制法 （一）系统电源电抗Xs 1．已知电源母线上的短路容量Sk和线路的额定平均电压Uav 系统电源电抗为 2．已知供电系统高压出线断路器的断流容量SNbr 将断流容量看作系统短路容量，系统电源电抗为 （二）变压器电抗XT 由变压器的短路电压百分数Uk%的定义可知， 如果忽略变压器电阻以及取UT.N =Uav，则变压器电抗XT = ZT ，有 上式中用线路平均额定电压Uav代换变压器的额定电压，是因为变压器的阻抗应折算到短路点所在处，以便计算短路电流。 若需要考虑变压器电阻RT时，可根据变压器的短路损耗△Pk，按下式计算： （三）电抗器的电抗XL （四）线路的电抗XL XL= x0 l 对于电缆线路，其电阻比电抗大。所以在计算电缆电网，尤其是计算低压电缆电网的短路电流时，短路回路电阻不能忽略，线路电阻Rl可按Rl = r0 l 计算 。 二、标么制法 （一）标么制 用相对值表示元件的物理量，称为标么制。标么值是指任意一个物理量的有名值与基准值的比值，即 标么值＝物理量的有名值／物理量的基准值 标么值是一个相对值，没有单位。在标么制中，则容量、电压、电流、阻抗(电抗)的标么值分别为 ， ， ， 四个基准值中只有两个是独立的，通常选定基准容量和基准电压为给定值，再按下式求出基准电流和基准电抗 基准值的选取是任意的，但是为了计算方便，通常取100MVA为基准容量，取线路平均额定电压为基准电压，即Sd=100MVA ,Ud=Uav=1.05UN 。 （二）短路回路总标么电抗计算 采用标么值计算短路电流时，首先需要计算短路回路中各个电气元件的标么电抗，然后求出短路回路的总标么电抗。 1．各元件的标么电抗 取Ud=Uav，Sd为基准容量。 （1）线路标么电抗 （2）变压器电抗标么值。若变压器的额定容量为STN和阻抗电压百分数为Uk%，则忽略变压器绕组电阻R的电抗标么值为： （3）电抗器的标么电抗。若已知电抗器的额定电压、额定电流和电抗百分数，则其电抗标么值为 （4）系统的标么电抗。系统标么电抗有以下三种求法。 ① 若已知供电系统的系统电抗有名值Xs ，则系统标么电抗为 ② 若已知供电系统出口处的短路容量S k，则系统的电抗有名值为 进而求得系统标么电抗为 ③ 若只知供电系统高压出口线断路器的断流容量SNbr，可将供电系统出口断路器的断流容量看作系统的短路容量，求系统标么电抗，即 2．短路回路的总标么电抗 各元件电抗标幺值计算出后，可据供电系统单线图绘制等效电路图，再计算短路回路总标么阻抗 。单一电源供电支路总标么电抗由各元件标么电抗直接相加求出，即 在计算低压系统短路时往往需计及电阻的影响，短路回路的总标么阻抗由短路回路 总标么电阻 和总标么电抗 决定，即 （三）三相短路电流计算 无限大容量系统发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，短路电流的有关物理量Ish, ish , I ,和Sk都与短路电流周期分量有关。因此，只要算出短路电流周期分量的有效值，短路电流的其它各量按公式很容易求得。 1．三相短路电流周期分量有效值 （1）三相短路电流周期分量标么值。 因在标么制中，U=Uav和U=Uav，故U =1，则有 （2）三相短路电流周期分量的有效值。三相短路电流周期分量的有效值，可由标么值 定义按下式计算 2．短路冲击电流 在高压供电系统中为 在低压供电系统中为 3．三相短路容量 或 （四）工程设计时利用标么制法计算短路电流的步骤 1）根据短路电流计算要求，根据供电系统图选定短路计算点。 2）画出计算短路电流的等效电路图；每个元件用一个电抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的字母符号。 3）选取基准容量和基准电压，计算各级基准电流。 4）据等效电路计算元件的标么电抗。 5）计算各短路点的总标么电抗与短路参数。 第四节 两相和单相短路电流的计算 一、两相短路电流的计算 两相短路，其短路电流可由下式求得 两相短路电流与三相短路电流的关系为 二、单相短路电流的计算 在工程计算中。大接地电流系统或低压三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流可用下式进行计算 第五节　大功率电动机对短路电流的影响 供配电系统发生三相短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。 一、同步电动机 1.三相同步电动机突然短路分析 同步电动机的运行状态分为过励磁和欠励磁，过励磁状态下短路，电动机次暂态电势明显大于机端电压，可作为发电机看待； 欠励磁状态下电动机只有在短路点附近时方可看作发电机。 与异步机相比，同步电动机转子有外加的励磁电流，故定子短路电流存在一衰减的稳态分量；计算方法与同步发电机相同； 转子带有机械负载时，转速将迅速下降； 2.同步电动机提供的冲击短路电流计算公式 实际计算中，只有当高压电动机单机或总容量大于1000kW，低压电动机单机或总容量大于20kW，在靠近电动机引出端附近发生三相短路时，才考虑电动机对冲击短路电流的影响。 二、异步电动机 1.三相异步电动机突然短路分析 转子没有外加的励磁电流，故定子短路电流稳态分量为0； 转子带有机械负载时，转速将迅速下降； 短路电磁暂态时间很短，通常在20~30个周波衰减完毕。一般只考虑电动机对冲击短路电流的影响。 2.异步电动机提供的冲击短路电流可按下式计算 第六节　短路电流的电动力效应及热效应 一、短路电流的电动力计算 1.两平行载流导体间的电动力 2．三相平行导体间的短路电动力 三相短路时产生的最大电动力为 ，N 对于成套电气设备，因其相邻支持点的距离l、导线间的中心距a、形状系数Ks均为定值，故最大电动力只与电流大小有关。因此，成套设备的动稳定性常用设备极限通过电流或动稳定电流ies表示。当成套设备的允许极限通过电流峰值（或最大值）ies＞ish时，或极限通过电流有效值Ies＞Ish时，设备的机械强度就能承受冲击电流的电动力，即电气设备的抗力强度合格；否则不合格，应按动稳定性要求重选。 二、短路电流的热效应 短路电流产生的热量可按下式计算 由于短路全电流是由周期分量和非周期分量组成，为了与这两个分量的发热量相对应，假想时间ti也应分成两部分，即 式中，ti.pe为短路电流周期分量的假想时间，ti.ap为短路电流非周期分量的假想时间。 短路电流产生的全部热量用于升高导体温度，且使导体达到极限温度，此时 故得 将计算出的最小热稳定截面与选用的导体截面比较，当所选标准截面S≥Smin时，热稳定即合格。 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Unknown ��� � EMBED Equation.3 ��� PAGE 1 _1243538765.unknown _1244034097.unknown _1244103938.unknown _1271491440.unknown _1271512245.unknown _1271512448.vsd � � � � _1271512344.unknown _1271491640.unknown _1246775412.unknown _1271491211.unknown _1271491336.unknown _1246775992.unknown _1244103997.unknown _1244104972.unknown _1244103699.unknown _1244103858.unknown _1244090808.unknown _1243618003.unknown _1243619495.unknown _1243619881.unknown _1243621300.unknown _1243621787.unknown _1243621867.unknown _1243621350.unknown _1243621059.unknown _1243619547.unknown _1243619571.unknown _1243619532.unknown _1243618251.unknown _1243618685.unknown _1243619408.unknown _1243618423.unknown _1243618090.unknown _1243618200.unknown _1243618034.unknown _1243539212.unknown _1243617838.unknown _1243617930.unknown _1243539470.unknown _1243538965.unknown _1243539036.unknown _1243538815.unknown _1243536179.unknown _1243536550.unknown _1243537764.unknown _1243537795.unknown _1243536574.unknown _1243536371.unknown _1243536433.unknown _1243536230.unknown _1243535238.unknown _1243535449.unknown _1243535966.unknown _1243535320.unknown _1241420293.unknown _1243535032.unknown _1243535118.unknown _1241431121.unknown _1243534729.unknown _1241431469.unknown _1241431115.unknown _1240642255.unknown _1216584378.unknown