交流電網(wǎng)短路電流計算綜述

1、中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路的基本概念短路的基本概念無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流計算無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流計算兩相和單相短路電流計算兩相和單相短路電流計算大功率電動機對短路電流的影響大功率電動機對短路電流的影響短路電流的電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)短路電流的電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第一節(jié) 短路的基本概念中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 短路的定義短路的定義 所謂短路是指電力系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，包括帶電部分與大地(包

2、括設(shè)備的外殼、變壓器的鐵芯、低壓線路的中線等)之間，以及不同相之間的短接。(相與相或相與地短接) 這種短接可能是通過小阻抗的回路，或者是電弧的形式形成。 在中性點非有效接地系統(tǒng)中，短路故障主要是各種相間短路，而單相接地不會造成短路，屬于一種運行障礙。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 引起絕緣損壞的原因： 過電壓 絕緣的自然老化和污穢 運行人員維護不周 直接的機械損傷 電力系統(tǒng)其他一些故障也可能導(dǎo)致短路： 輸電線路斷線和倒桿事故 運行人員違章操作 鳥和小動物等跨接裸導(dǎo)體等中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件u 短路電流的熱效應(yīng)使設(shè)備急劇發(fā)

3、熱，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞 ；u 短路電流產(chǎn)生很大的電動力，可能使設(shè)備永久變形或嚴重損壞 ；u 短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴重影響用戶的正常工作 ；u 短路可能使電力系統(tǒng)的運行失去穩(wěn)定 ；u 不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，會對附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作 。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件p認真執(zhí)行運行規(guī)程，不斷學(xué)習(xí)以提高電業(yè)人員的素質(zhì)。嚴格遵守操作技術(shù)規(guī)程和安全規(guī)程，避免誤操作；在短路發(fā)生時，采取有效的措施將短路的影響限制在最小的范圍內(nèi)。p作好設(shè)備的維護、巡視、檢查，作好事故的預(yù)想和預(yù)防。p采用快速動作的繼電保護和斷路器，迅速隔離故障。使系統(tǒng)電壓在較短的時間內(nèi)恢

4、復(fù)到正常值。p增大短路回路的阻抗，如在電路中裝設(shè)限流電抗器等。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性和機械強度 設(shè)置和整定繼電保護裝置 確定限流措施 確定合理的主接線方案和運行方式中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第二節(jié) 無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 無限大容量供電系統(tǒng)定義 內(nèi)阻為零 端電壓恒定不變 短路電流周期分量恒定不變通常將電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗通常將電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10%的電的電源看作無限大容量供電系統(tǒng)；一般的工礦企業(yè)供源看作無限大容量供電系統(tǒng)；一般的工礦企業(yè)供電系統(tǒng)的短路點離電

5、源的距離足夠遠，滿足以上電系統(tǒng)的短路點離電源的距離足夠遠，滿足以上條件。條件。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 有限容量供電系統(tǒng)定義 內(nèi)阻不能忽略，而且是變化的 端電壓是衰減的 短路電流周期分量是衰減的 原因：短路回路的阻抗突然減小和同步發(fā)電機定子電原因：短路回路的阻抗突然減小和同步發(fā)電機定子電流激增，使發(fā)電機內(nèi)部產(chǎn)生電磁暫態(tài)過程，即發(fā)電機流激增，使發(fā)電機內(nèi)部產(chǎn)生電磁暫態(tài)過程，即發(fā)電機的端電壓幅值和同步電抗大小發(fā)生變化，尤其產(chǎn)生的的端電壓幅值和同步電抗大小發(fā)生變化，尤其產(chǎn)生的短路周期分量是變化的，所以電流周期分量的幅值是短路周期分量是變化的，所以電流周期分量的幅值是變化的變化的通常將

6、電源內(nèi)阻抗大于短路回路總阻抗通常將電源內(nèi)阻抗大于短路回路總阻抗10%的電的電源看作有限容量供電系統(tǒng)。源看作有限容量供電系統(tǒng)。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 基本過程 -正常運行（負荷電流） -發(fā)生短路 -電流突然增大(周期分量加非周期分量) -穩(wěn)定新值(穩(wěn)態(tài)短路電流)。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件分析過程基本假設(shè)分析過程基本假設(shè)u忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認為系統(tǒng)中的元件忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認為系統(tǒng)中的元件參數(shù)恒定參數(shù)恒定u忽略元件的電阻忽略元件的電阻R，只考慮元件的電抗，只考慮元件的電抗X，當(dāng)，當(dāng)R=X/3時，忽略電阻，誤差僅增大時，忽略電阻，誤差僅增大5%。

7、 u忽略短路點的過渡電阻忽略短路點的過渡電阻u按對稱分析按對稱分析IXUIXUXUXRUIXR05.13395.0109333/22流忽略電阻時三相短路電電流不忽略電阻時三相短路假設(shè)中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電路對稱，可以只取一電路對稱，可以只取一相討論相討論中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件)sin(tIiphm式中： 短路前電流的幅值 短路前回路的阻抗角 電源電壓的初始相角，亦稱合閘角；phmI22)()(/lolophmLlRRUIphm)/()(loloRRLLarctg無限大電源容量的暫態(tài)過程)sin(tUuphmph設(shè)電源電壓為：正常運行電流為： 中國礦業(yè)

8、大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路后電路中的電流應(yīng)滿足： phkkudtdiLRi短路后電路為： 該方程為一階非齊次常微分方程中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路的全電流可以表示為：式中： 微分方程的特解，稱周期分量 微分方程的齊次方程的解，稱非周期分量 短路電流周期分量的幅值， 短路后回路的阻抗角， 非周期分量的初始值tLRapkpmkeitIi0 .)sin(pmI22/LRUIphmpmk0 .apiappekiiiRLK/arctanpeiapi中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件短路電流波形短路電流波形 黃色曲線為短路電流波形， 單調(diào)下降曲線為非周期分量。中國礦業(yè)

9、大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件最大三相短路電流最大三相短路電流 產(chǎn)生最大短路電流的條件 最大三相短路電流是指最大短路電流瞬時值。由ik的公式可以知道，短路電流瞬時值最大的條件就是短路電流非周期分量初始值最大的條件。 短路電流非周期初始值既與短路前的負載情況有關(guān)，又與短路發(fā)生時刻、短路后回路性質(zhì)有關(guān)。 因此，當(dāng)供電回路為空載Im=0或者cos=1時，Im與橫軸重合。電源電壓過零（電源電壓與橫坐標重合）時短路，而且短路回路為純感性，則短路電流非周期初始值最大中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 產(chǎn)生最大短路電流的條件 短路前供電回路空載或者 短路瞬間電壓過零，及t=0時， 或者180 短

10、路回路阻抗為純電抗性質(zhì)，即1cos90k0中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件三、三相短路的有關(guān)物理量 (1) 短路電流周期分量有效值短路電流周期分量有效值22)(05.13/kkkNavkavpeLRZUUZUI其中2/)(/22pmpekkmphIILRUI短路電流周期分量為，可以求得根據(jù) 為了簡化計算，取電源電壓為電網(wǎng)平均額定電壓，則短為了簡化計算，取電源電壓為電網(wǎng)平均額定電壓，則短路周期分量的有效值為路周期分量的有效值為：中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件額定電壓0.230.380.66361035110平均額定電壓0.230.400.693.156.310.537115

11、基準電壓0.230.400.693.156.310.537115中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(2) 短路全電流有效值短路全電流有效值 短路全電流 有效值是指時間t為中心的一個周期內(nèi)，短路全電流瞬時值的均方根值即2.2.taptpetIII周期分量有效值tpeI.非周期分量有效值tapI.中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(3) 短路沖擊電流短路沖擊電流 短路沖擊電流為短路全電流的最大瞬時值。peshTpmTpmpmstkshIKeIeIIiikk2)1 ()01. 0cos(/01. 001. 0)01. 0(kTsheK/01. 01式中式中ksh稱為短路電流沖擊系數(shù)，

12、稱為短路電流沖擊系數(shù)，式中式中ksh稱為短路電流沖擊系數(shù)，稱為短路電流沖擊系數(shù)，1 ksh 2。對于純電阻性電路對于純電阻性電路ksh =1；對于純感性電路對于純感性電路ksh =2；中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 短路沖擊電流的有效值短路沖擊電流的有效值Ish是指短路后第一個周是指短路后第一個周期的短路電流全電流的有效值，期的短路電流全電流的有效值，2)01. 0(2)01. 0(appeshIII在工礦企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中通常取在工礦企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中通常取ksh =1.8；低壓供電系統(tǒng)中如容量為以下車間變電所的出口處發(fā)生短低壓供電系統(tǒng)中如容量為以下車間變電所的出口處發(fā)生短路，常

13、取路，常取ksh =1.3。peshshIKI2) 1(21peshpeshIIIi52. 155. 2peshpeshIIIi09. 184. 1中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(4)穩(wěn)態(tài)短路電流有效值穩(wěn)態(tài)短路電流有效值KavpekZUIII3/IkI 在無限大容量供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分量有效值保持不變，在短路電流計算中，通常用 表示周期分量的有效值，簡稱短路電流 穩(wěn)態(tài)短路電流有效值指短路電流非周期分量衰減完畢后的短路電流有效值，用 表示.中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件(5) 短路功率短路功率 短路功率又稱為短路容量，它等于短路電流有短路功率又稱為短

14、路容量，它等于短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積。壓）的乘積。 三相視在功率可以表示為三相視在功率可以表示為kavkIUS3短路電流額定電壓短路點所在線路的平均三相短路容量kavkIUS中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件一、短路的定義一、短路的定義二、短路原因二、短路原因引起絕緣損壞的原因：過電壓 絕緣的老化和污染 維護不周 機械損傷電力系統(tǒng)其他一些故障原因線路斷線和倒桿 違章操作 鳥和小動物等跨接裸導(dǎo)體等三、短路類型三、短路類型 三相短路 兩相短路 兩相接地短路 單相接地短路四、短路危害四、短路危害五、短路的預(yù)

15、防和限制措施五、短路的預(yù)防和限制措施中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件六、計算短路電流的目的六、計算短路電流的目的校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性和機械強度校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性和機械強度設(shè)置和整定繼電保護裝置設(shè)置和整定繼電保護裝置確定限流措施確定限流措施確定合理的主接線方案和運行方式確定合理的主接線方案和運行方式一、無限大容量電源概念一、無限大容量電源概念內(nèi)阻為零內(nèi)阻為零 端電壓恒定不變端電壓恒定不變短路電流周期分量恒定不變短路電流周期分量恒定不變電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗電源內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10%的電源看作無限大容的電源看作無限大容量供電系統(tǒng)量供電系統(tǒng)中國礦業(yè)大

16、學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件二、短路過程分析二、短路過程分析基本過程基本過程正常運行 -發(fā)生短路 -電流突然增大 -穩(wěn)定新值 無限大電源容量的暫態(tài)過程正常運行電壓、電流短路后電路中的電流方程短路電流波形最大三相短路電流三、三相短路的有關(guān)物理量三、三相短路的有關(guān)物理量 (1) 短路電流周期分量有效值(2) 短路全電流有效值(3) 短路沖擊電流 (4)穩(wěn)態(tài)短路電流有效值(5) 短路功率kavpeZUI3/2.2.taptpetIIIpeshTpmshIKeIik2)1 (/01. 0KavpekZUIII3/kavkIUS3中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第三節(jié) 無限大容量供電系統(tǒng)三

17、相短路電流計算中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，只要求出短路電流周期分量有效值，就可以計算有關(guān)短路的所有物理量。而短路電流周期分量可以由電源電壓及短路回路的等值阻抗計算。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 通過對短路電流暫態(tài)過程的分析可知，在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分量是不變的，因此它的有效值也是不變的。 如下圖: (三相對稱化歸一相計算)求短路電流的基本原理求短路電流的基本原理中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在K點發(fā)生三相短路時，如短路回路的阻抗R，X以表示，則三相短路電流的有效值為 Uav短路點所在線

18、路的平均電壓，V R，X短路回路的總電阻和總電抗， 。均已折算到短路點所在處的電壓等級。 也即如果短路回路中有變壓器，就必須進行折算。22)3(3/XRUIavk中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在工程設(shè)計中，高壓供電系統(tǒng)的RX，為簡化計算，若RX/3，可忽略R，用X代替Z，同理在低壓供電系統(tǒng)中XR，若XR/3，可忽略X，用R代替Z，在這樣的簡化條件下求出的短路電流值，誤差不超過5%，在工程計算及選擇設(shè)備中是完全允許的。因此對高壓供電系統(tǒng)，上式可寫成XUIavk3)3(中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件標么值法標么值法 將實際值與所選定的基準值的比值來運算。其特點是在多將實際

19、值與所選定的基準值的比值來運算。其特點是在多電壓等級系統(tǒng)中計算比較方便。電壓等級系統(tǒng)中計算比較方便。有名制法有名制法 短路計算中的各物理量均采用有名值短路計算中的各物理量均采用有名值(因各阻抗的單位都因各阻抗的單位都用歐姆，又有人稱之為歐姆法用歐姆，又有人稱之為歐姆法)。對稱分量法對稱分量法 以三相對稱短路情況下的計算結(jié)果為基礎(chǔ)，對不對稱短路以三相對稱短路情況下的計算結(jié)果為基礎(chǔ)，對不對稱短路情況，采用相應(yīng)的比例系數(shù)，得到不對稱短路電流。情況，采用相應(yīng)的比例系數(shù)，得到不對稱短路電流。兆伏安法兆伏安法圖表法圖表法計算曲線法計算曲線法中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 原理：已知線路電壓，計

20、算短路回路的總阻抗，再根據(jù)歐姆定律求短路電流。 有名制：電流（安培）等于電壓（伏特）除以阻抗（歐姆）。 有名制法的實質(zhì)是歐姆定律 單線圖：三相系統(tǒng)中的三相用一根線表示。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件單線圖中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在K點發(fā)生三相短路時，如短路回路的阻抗R,X以表示，則三相短路電流的有效值為 對于高壓供電系統(tǒng)，回路中各元件的電抗占主要成分，短路回路的電阻可以忽略不計，則22)3(3kkavkXRUI2)3(3kavkXUI中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件一、系統(tǒng)電抗一、系統(tǒng)電抗Xs 對于無限大容量供電系統(tǒng)，電抗分兩種情況：一種是不知道系統(tǒng)電

21、源的短路容量時，認為系統(tǒng)電抗為零；另一種是知道系統(tǒng)在電源母線上的短路容量或供電系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，則系統(tǒng)需進行電源電抗的計算KavSSUX2KSavU 1、如果已知電源母線上的短路容量 和線路的額平均電壓 ，則系統(tǒng)電源電抗可以用公式中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件式中 變壓器阻抗， ； 變壓器額定容量，VA ； 變壓器額定電壓， kV ； 變壓器額定電流，kA 。 %100%1003%2.NTNTTNTNTTKUSZUIZUTZNTS.NTU.NTI. 電力變壓器的電抗，可由變壓器的短路電壓百分數(shù)來近似計算。NbravKavSSUSUX22NbrS2、如果已知供電系統(tǒng)高壓出線斷

22、路器的容量短路容量 ，則系統(tǒng)電源電抗中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 由于容量較大的變壓器其電阻遠小于電抗，故變壓器電抗XT=ZT ，并取 可得avNTUU.NTavkTSUUX.2100% 式中 Uav短路點所在線路的平均電壓，kV。 用Uav的原因是因為變壓器的電抗應(yīng)折算到短路點所在的線路等級，以便計算短路電流。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 若需要考慮變壓器電阻RT時，可根據(jù)變壓器的短路損耗PK，按下式計算： 則：22NTSUPRNTkT22TTTRZX中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電抗器時用來限制短路電流的空心電感線圈，只有當(dāng)短路電流過大造成開關(guān)設(shè)備

23、選擇困難或者不經(jīng)濟時，才會使用首段串聯(lián)限流電抗器。 當(dāng)電抗器的電抗值以其額定值的百分數(shù)形式給出時，求其歐姆計算式為 注意： 式中不用平均電壓Uav計算，是因為電抗器的額定電壓與安裝地點線路的額定平均電壓相差很大。如10kV的電抗器可以用在6kV的線路上。NLNLLLIUXX.3100%電抗器的額定電流電抗器的額定電壓電抗器的電抗百分數(shù)-%.NLNLLIUX中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電力線路的電抗，可由給定截面和線距的架空線或給定截面積和電壓的電纜線單位長度電抗xl的值求得 Xl=x0l x0導(dǎo)線或電纜單位長度的電抗； 因為同類線路的電抗值一般變動范圍不大，故可采用查表方式來得

24、到： 6kV及以上高壓架空線x0 =0.4/km ； 310kV電纜線 x0 =0.08/km中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在計算短路回路中的電抗時，假如回路中含有變壓器，則回路內(nèi)個元件的電抗都應(yīng)該統(tǒng)一換算（折算）到短路點所在線路的平均電壓上去。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件例題例3-1 圖3-5所示為企業(yè)供電系統(tǒng)，A是電源母線，通過兩條架空線（長l1）向設(shè)有兩臺主 T的終端變電所35kV母線B供電。6kV側(cè)母線C通過串電抗器L的兩條電纜線路（長l2）向一分廠變電所D供電。整個系統(tǒng)并聯(lián)運行。試求K1、K2、K3=點的短路電流。已知Sk=560MVA；l1=20km，x

25、01=0.4/km；T：2*5600kVA/35kV，UK%=7.5；L：UL.N=6kV,IL.N=200A,XL%=3;L2=0.5km，x02=0.08/km中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件解：解：1. 各元件電抗44. 2560372k2savSUX電源的電抗8204 . 0101l1lxX架空線路的電抗3 .186 . 537%5 . 7100%2.2TNTkSUUXav變壓器的電抗52. 020036000%33100%.2.LNLNLLIUXX電抗器的電抗04. 05 . 008. 0202l2lxX電纜線路的電抗 電纜的電阻可以忽略不計中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技

26、術(shù)電子課件2. 各短路點總電抗K1點短路時，短路回路的總阻抗為44. 62/844. 2211lskXXXK2點短路時，短路回路的總阻抗為452. 0)373 . 6()2/3 .1844. 6()373 . 6()2(2212TkkXXXK3點短路時，短路回路的總阻抗為732. 0)204. 0252. 0(452. 022223lLkkXXXX中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件3. 各短路點短路電流K1點 MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk21332. 3373305. 532. 352. 146. 832. 355. 232. 344. 633733111

27、1131K2點 MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk8 .8705. 83 . 6332 .1205. 852. 15 .2005. 855. 205. 8452. 033 . 6331111131中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件K3點 MVAIUSkAIkAikAXUIkavkshshkavk2 .5497. 43 . 63355. 797. 452. 17 .1297. 455. 297. 4732. 033 . 6331111131中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件有名制法的特點有名制法的特點 優(yōu)點 物理意義明確 計算公式簡單 對任何情況都適用 缺

28、點 復(fù)雜系統(tǒng)中由于變壓器的存在，需要進行電抗折算，有可能出錯 電抗值有大有小，相加時位數(shù)可能影響結(jié)果。 不適合于估算中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標么制法是工程上計算短路電流的一種常用方法，各元件阻抗值的標么值是用標么值法計算短路電流的基礎(chǔ)。 標么制：用相對值表示元件的物理量。 標么制的由來：如果把電氣量的額定值選為基準值，而該量又處于額定狀態(tài)下，其標么值為1，標么值的名稱即由此而來。 標么制屬于相對單位制的一種，在用標么制計算時，各電氣元 件的參數(shù)都用標么值表示，標么值又稱相對值。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標么制及其基值 標么制 標么制是用標么值表示系統(tǒng)或元件

29、參數(shù)，并用標么值進行分析計算的一套工程方法體系。 標么值 是以某一量值大小為基準的一個相對值，即：實際值同單位）基值（又稱基準值，與任意單位）實際值（又稱有名值，標幺值 中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 采用標么制的原因 由于工程上常會遇到各種電氣參量，這些參量在量值上可能差異很大，因此對其進行對比分析就比較困難，計算上也甚為不便。標么制就是工程方法中對“量”進行處理的一個典型體系。標么制法中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標么制的優(yōu)點 易于從量值上比較各種元件的特性參數(shù)。 便于從量值的角度判斷電氣設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)的好壞。 在有多個電壓等級的電網(wǎng)中，能極大地方便短路電流計算。

30、標么制法中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 標么制的基值 所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度。 例如我們選定：基準容量Sd，基準電壓Ud，基準電流Id和基準電抗Xd，則供電系統(tǒng)中的容量S、電壓U、電流I和電抗X的標么值可用上述的基準值來表示。ddXXX *ddSSS *ddUUU *ddIII *中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件標么制法基準量的選擇1、基準量的選?。喝萘俊⒒鶞柿康倪x?。喝萘縎d 、電壓、電壓Ud 、 電流電流Id和電抗和電抗Xd等四個量。它們滿足等四個量。它們滿足 歐姆定律和功率方程式的關(guān)系歐姆定律和功率方程式的關(guān)系2、通常選擇、通常選擇Sd和和Ud：基準

31、電壓：基準電壓Ud選選 線路各級平均電壓線路各級平均電壓Uav；Sd=100MVA 選定基準值后，選定基準值后，S、U、I、X的標么值的標么值 見右邊的公式。見右邊的公式。3、式中各量的右上標、式中各量的右上標“*”表示標么值表示標么值 右下標右下標“d”表示基準值表示基準值ddddddIUSIUX33功率方程：歐姆定律：2*33ddddddddddddddUSXUXIXXXSIUIIIUUUSSS中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件線路的額定電壓和基準電壓對照表如線路的額定電壓和基準電壓對照表如3-2所示所示額定電壓0.230.380.66361035110平均額定電壓0.230.40

32、0.693.156.310.537115基準電壓0.230.400.693.156.310.537115中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 在標幺制計算中，各級基準電壓都等于對于電壓等級下的平均額定電壓，所以各級電壓的標幺值等于1. 因此，多電壓等級供電系統(tǒng)中，不同電壓等級的標幺值都等于1，所以變壓器的變比就為1，所以短路回路的總標幺電抗可以直接由各元件標幺相加求出，避免了多級電壓系統(tǒng)中電抗的換算。 這就是標幺制計算簡單、結(jié)果清楚的特點中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 利用圖3-6所示的多級電壓的供電系統(tǒng)示意圖進行進一步的分析，短路故障發(fā)生在長為l4的線路上，選基準容量為Sd

33、，各級基準電壓分別為Ud1=Uav1, Ud2=Uav2, Ud3=Uav3, Ud4=Uav4, 線路的電抗Xl1歸算到短路點所在電壓等級的電抗為長為l1線路的標幺電抗值為2342232121)()()(1avavavavavavlUUUUUUXXl)()()()()(/21223422321211141avavlUSXUSUUUUUUXXXXdldavavavavavavldl中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 采用標幺值計算短路電流的時，首先要計算短路回路中各個電氣元件的標幺電抗，然后求出短路回路的總標幺電抗 取Ud=Uav，Sd為基準容量（1）線路標幺電抗）線路標幺電抗 如果線

34、路長度為l（km）、單位長度的電抗為x0（/ km ）,則線路的電抗Xl1=x0l.線路的標幺電抗為20avddlUSlxXXXl短路回路總標幺電抗計算中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件（2）變壓器標幺電抗）變壓器標幺電抗。 如果變壓器的容量的額定值為ST.N和阻抗電壓百分比為UK%，則忽略變壓器繞組電阻R的電抗標幺值為NTdkddNTavkdTTSSUSUSUUXXX.2.2100%/ )100%(（3）電抗器標幺電抗。）電抗器標幺電抗。 如果已知電抗器的額定電壓、額定電流和電抗百分數(shù)，則其電抗標幺值為dNLNLdLdLLUIUIXXXX.100%中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電

35、子課件（4）系統(tǒng)的標幺電抗）系統(tǒng)的標幺電抗 一般的工礦企業(yè)的供電系統(tǒng)可以看作無限大容量供電系統(tǒng)，其系統(tǒng)的阻抗可以看作零。但如果供電系統(tǒng)提供系統(tǒng)的電抗參數(shù)或者相應(yīng)的條件，應(yīng)計算供電系統(tǒng)電源的電抗，并看作無限大容量系統(tǒng)，這樣計算更加精確。系統(tǒng)標幺電抗有以下三種求法： 1）若已知供電系統(tǒng)的系統(tǒng)電抗有名值Xs，則系統(tǒng)的標幺電抗為2avdssUSXX 中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 2）若已知供電系統(tǒng)的出口處的短路容量Sk，則系統(tǒng)的電抗有名值為 系統(tǒng)的標幺電抗為kavkSUX2kdddkdddkdkkSSUSSUUSXXXX222 3）若只知供電系統(tǒng)高壓出口斷路器的短路容量SNbr，可將供電

36、系統(tǒng)出口斷路器的 斷流容量看作系統(tǒng)的短路容量，求系統(tǒng)標幺電抗，即NbrdddNbrdddsdssSSUSSUUSXXXX222中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 各元件電抗標幺值計算之后，可根據(jù)系統(tǒng)單線圖繪制等效電路圖，計算短路回路總標幺阻抗總標幺阻抗為 321XXXX22XRZ中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件三相短路電流的計算三相短路電流的計算無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標么值按下式計算無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標么值按下式計算: : 由此可得三相短路電流周期分量有效值：由此可得三相短路電流周期分量有效值： 短路沖擊電流：短路沖擊電流： 三相三相短路短

37、路容量容量： （對高壓系統(tǒng)）（對高壓系統(tǒng)）（對低壓系統(tǒng)）（對低壓系統(tǒng)）XXUUXUUXUIavavdk1/dKkIIIKshKshIIIi52. 155. 2沖擊電流有效值：沖擊電流峰值：KshKshIIIi09. 184. 1沖擊電流有效值：沖擊電流峰值：kdddkdkddKavkSSXSISIIUIUS33中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件標么值法計算的一般步驟 選擇基準量，一般為基準功率Sj和基準電壓Uj。 Sj可選100MVA，或選系統(tǒng)中某個元件的額定容量。基準電壓應(yīng)選短路點所在區(qū)段的平均電壓值。 計算系統(tǒng)各元件阻抗的標么值。 繪制等效電路，圖上按順序標出其阻抗值。 求電源點至

38、短路點的總阻抗。 求短路電流的周期分量、沖擊電流和短路容量。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 試用標幺制法計算列3-1給出的供電系統(tǒng)各點短路電流與電路容量。101. 03 . 6/1005 . 008. 037. 12 . 0/16. 903. 0%34. 16 . 5/100075. 0100%584. 037/100204 . 01179. 0560/100/16. 9,56. 1,3 . 637,10022220*2*.*2210*1*2121avdlNLdLLNTdkTavdlkdsdddddUSlxXIIXXSSUXUSlxXSSXkAIkAIkVUkVUMVAS電纜電抗電

39、抗器的電抗變壓器電抗的電抗架空線電源的電抗則，基準值的選取解：中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 K1點等值電路圖： K2點等值電路圖：中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件點同理。，點短路時的短路電流3221210012. 203. 531. 352. 152. 1I44. 831. 355. 255. 231. 356. 112. 212. 22/584. 0179. 012/111*11)3(1sh1)3(111*1)3(1*1*1KKMVASISkAIkAIikAIIIXXXIKdkkkkshdkklsk中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配

40、電技術(shù)電子課件MVASkAkAikAIIKMVASkAkAikAIIKkshkkkshkk3 .5349. 7I4 .1288. 4533. 036 .872 .12I5 .2002. 8876. 023sh33)3(3*32sh22)3(2*2點短路時的短路電流點短路時的短路電流中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 基準值原則上可以任選，但一般有約定。 優(yōu)點：對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計算方便，避免折算 缺點：物理意義不明顯，有時可能計算錯誤。 由于計算短路電流時經(jīng)常采用標么值法，為簡化表達式，可以將上標“*”省略，例如XS*可寫成XS 中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第四節(jié) 兩相和單相短路

41、電流的計算中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 對于工礦企業(yè)的供電系統(tǒng)，除了計算三相短路電流外，還要計算兩相和單相短路電流，用于繼電保護靈敏度的校驗。對于兩相和單相短路這種不對稱的故障，一般要采用對稱分量法來進行分析和計算，但對于無限大容量供電系統(tǒng)的兩相短路電流和單相短路電流，可采用實用計算方法。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件一、兩相短路電流的計算 無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路時的電無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路時的電路圖如圖所示。路圖如圖所示。 其短路電流其短路電流kdkavkXUXUI22)2(kdkavkXUXUI22)2(中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件

42、兩相短路電流和三相短路電流關(guān)系如下： 短路電流 沖擊電流峰值 沖擊電流有效值 兩相短路電流比三相短路電流小，常用來校驗繼電保護裝置的靈敏度 )3()2()3()2()3()2(232323shshshshkkIIiiII中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件二、單相短路電流的計算 大接地系統(tǒng)或者低壓三相四線制系統(tǒng)發(fā)生單相短路接地時，單相短路電流為： 因為Xp0比線路短路電抗值Xk大，所以在無限大容量供電系統(tǒng)或遠離發(fā)電機發(fā)生單相短路時，單相短路電流比三相短路電流小抗與大地或中性線的總電單相短路回路中，相線準電壓短路點的電壓等級的基短路點的平均額定電壓000)1(33pdavpdpavkXUU

43、XUXUI中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第五節(jié) 大功率電動機對短路電流的影響中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件電動機對三相短路電流的影響 供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，從電源點到短路點的系統(tǒng)電壓下降，嚴重時短路點電壓可將為零。 接在短路點附近運行的電動機的反電勢可能大于電動機所在處的系統(tǒng)殘壓，此時電動機工作在發(fā)電狀態(tài)，向短路點饋送短路電流。 同時電動機迅速受到制動，它所提供的短路電流很快衰減，一般只考慮對沖擊短路電流的影響。中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電動機對沖擊短路電流的影響示意圖電動機對三相短路電流的影響中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 電動機提供

44、 的沖擊短路電流為 式中：電動機額定電流標么值：電動機的次暫態(tài)電抗標么值：電動機的次暫態(tài)電勢擊系數(shù)：電動機的短路電流沖MNMMMshMNMMMshMshIXEkIXEki.*.*.2電機種類 同步異步調(diào)相機綜合負載1.10.91.20.80.20.20.160.35*ME*MX電動機對三相短路電流的影響中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件 考慮電動機的影響后，沖擊短路電流為 一般只在電動機附近三相短路時，感應(yīng)電動機單機總?cè)萘看笥?00kW，或電動機群總?cè)萘看笥?00kW，考慮電動機的影響。Mshshshiii.電動機對三相短路電流的影響中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件第六節(jié) 短路電流的電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院輸配電技術(shù)電子課件電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)概念電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)概念 短路電流通過導(dǎo)體和電氣設(shè)備的時候，產(chǎn)生很大的點動力和大量的熱，稱為短路電流的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)。 電氣設(shè)備和導(dǎo)體在一定的條件下可以承受住短路電流力和熱的作用，不至于被損壞或