開關(guān)柜短路電流的電動力效應(yīng)與熱效應(yīng).ppt

開關(guān)柜短路電流的電動力效應(yīng)與熱效應(yīng),Oct. 27, 2009 Sunny R&D PCSB,短路的定義： 定義1：短路是指不同相之間，相對中線或地線之間的直接金屬性 連接或經(jīng)小阻抗連接。 定義2：短路是指不同電位的導(dǎo)體之間的電氣短接。 短路的種類： 三相短路（對稱短路） 兩相短路 單相短路（最常見） 兩相接地短路 短路的原因 主要原因是電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。 絕緣損壞的原因：設(shè)備長期運行，絕緣自然老化，操作過電壓，雷電過電壓，絕緣受到機械損傷等。 運行人員的誤操作（帶負荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘等），或鳥獸跨越在裸露導(dǎo)體上也是引起短路的原因（樹枝因風跨越導(dǎo)體）。,短路概述,短路概述,短路的危害,短路電流的效應(yīng),供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流非常大。短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很大的電動力和產(chǎn)生很高的溫度，稱為短路的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)。電氣設(shè)備和導(dǎo)體應(yīng)能承受這兩種效應(yīng)的作用，滿足動、熱穩(wěn)定的要求。 短路電流的電動力效應(yīng) 通電導(dǎo)體的周圍有磁場存在，而磁場對通電導(dǎo)體又有作用力。因此，兩個或幾個相互有電磁耦合的導(dǎo)體之間必有相互作用的力，我們把載流導(dǎo)體之間的這種作用力稱為“電動力” （Short circuit forces） 。正常工作時電流不大，電動力很小。短路時，特別是短路沖擊電流流過瞬間，產(chǎn)生的電動力最大。 3. 電動力大小的計算及方向判定,Two anti parallel currents,F = 0/4x 2xL/a x I1xI2,a,L,由此可見，電動力的大小與導(dǎo)體間的 相互位置以及通過它們的電流大小有關(guān)。,Two parallel currents,F = 0/4x 2xL/a x I1xI2,L,Calculation example, (anti) parallel currents,F = 0/4x 2xL/a x I1xI2,L = 0.4 m a = 0.1 m 0 = 4x x10 -7 H/m (Permeability of Free Space ) ( 真空磁導(dǎo)率: 亨利每米,它與真空介電常數(shù)0乘積的開方的倒數(shù)等于真空光速。光速沒有經(jīng)過特殊定義，在國際單位之中，它本身的數(shù)值“在數(shù)學(xué)上”沒有任何特殊之處299792458米每秒。 同樣，真空介電常數(shù)“在數(shù)學(xué)上”也沒有任何特殊之處：8.85418710 -12牛頓每平方安培。 c 0 0 = 1 ) I1 = I2 = 50 000 A F = 2000 N,I = kA gives simplified F = 0.2xL/a x I1xI2 N,”Tulip” contact,f = 0/4x 2x L/a x I1xI2,Bus bar corner,I,I,I,F,F,Apparatus truck,I,F,Making current with Earthing switch fed from below,F,f,I,Making current with Earthing switch fed from above,f,F,I,開關(guān)柜中的電動力效應(yīng),開關(guān)柜中的導(dǎo)電部分是由多個導(dǎo)體構(gòu)成的，當導(dǎo)體中有電流流過時，各導(dǎo)體之間就有電動力的作用。 三相交流電動力-同一瞬間三相電流各不相同，一相導(dǎo)體所受的電動力可以認為是其它兩相電流單獨作用的疊加。 導(dǎo)體截面形狀對電動力的影響-引入與導(dǎo)體截面尺寸及導(dǎo)體間距離有關(guān)的修正系數(shù)Kf.,開關(guān)柜中的電動力效應(yīng),兩平行載流導(dǎo)體間的電動力,開關(guān)柜中的電動力效應(yīng),開關(guān)柜中的電動力效應(yīng),開關(guān)柜中的電動力效應(yīng),三相平行載流導(dǎo)體間的電動力,Im 為線電流幅值,開關(guān)柜中的電動力效應(yīng),短路時電動力對于開關(guān)柜的影響,當主回路發(fā)生短路時，載流導(dǎo)體將受到很大電動力。,短路動穩(wěn)定度的校驗?zāi)康?短路動穩(wěn)定度校驗的目的是當主回路發(fā)生短路時，載流導(dǎo)體應(yīng)具備足夠的機械強度承受電動力的作用而不致?lián)p壞。即應(yīng)滿足xu 式中短路時導(dǎo)體產(chǎn)生的總機械力 xu導(dǎo)體材料的允許應(yīng)力,短路動穩(wěn)定度的校驗對象,短路動穩(wěn)定度校驗的對象-載流導(dǎo)體，包括母線（銅排、主母線），支撐絕緣子和連接螺栓。 一般最先發(fā)生破壞的是支撐絕緣子， 12kV KUVAG絕緣子彎曲破壞力為7.5kN 40.5kV KUVAG絕緣子彎曲破壞力為10kN 40kA,50kA 系統(tǒng)中開關(guān)柜的柜寬不小于800mm。,短路電流的熱效應(yīng),導(dǎo)體通過正常負荷電流時，由于導(dǎo)體具有電阻，就要產(chǎn)生電能損耗，轉(zhuǎn)換為熱能，一方面使導(dǎo)體溫度升高，另一方面向周圍介質(zhì)散熱。當導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體向周圍介質(zhì)散發(fā)的熱量相等時，導(dǎo)體就維持在一定的溫度值。 當線路發(fā)生短路時，短路電流將使導(dǎo)體溫度迅速升高。但短路后線路的保護裝置很快動作，切除短路故障，因此短路電流通過導(dǎo)體的時間很短，通常不會超過23s。所以在短路過程中，可不考慮導(dǎo)體向周圍介質(zhì)的散熱，也就是可近似地認為在短路時間內(nèi)導(dǎo)體與周圍介質(zhì)是絕熱的，短路電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量，完全用來使導(dǎo)體溫度升高。 由于導(dǎo)體溫度上升得很快，因而導(dǎo)體的電阻與比熱不是常數(shù)，而是隨溫度的變化而變化。,短路熱穩(wěn)定度的校驗,短路熱穩(wěn)定度的校驗,短路熱穩(wěn)定度的校驗,短路熱穩(wěn)定度的校驗,短路熱穩(wěn)定度的校驗,短路熱穩(wěn)定度的校驗,短路熱穩(wěn)定度的校驗-GB3906-2006,Cu: 3s,110A/mm2; 4s, 95.5A/mm2 Al: 3s,