第2章礦山供電系統(tǒng)故障分析

1、礦山電工學(xué)礦山電工學(xué)主講：唐軼主講：唐軼上頁上頁下頁下頁目錄目錄第二章第二章 礦山供電系統(tǒng)故障分析礦山供電系統(tǒng)故障分析 本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：p分析兩個(gè)常見故障：漏電故障和短路故障。分析兩個(gè)常見故障：漏電故障和短路故障。p回答一個(gè)重要問題：為什么回答一個(gè)重要問題：為什么“向井下供電的電網(wǎng)向井下供電的電網(wǎng)不允許直接接地不允許直接接地”。p重點(diǎn)介紹兩種故障計(jì)算：人身觸電電流（含單相重點(diǎn)介紹兩種故障計(jì)算：人身觸電電流（含單相接地電流）計(jì)算和短路電流計(jì)算。接地電流）計(jì)算和短路電流計(jì)算。p分析礦井電網(wǎng)發(fā)生單相漏電和單相接地故障時(shí)電分析礦井電網(wǎng)發(fā)生單相漏電和單相接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流的分布。網(wǎng)中零序電流的

2、分布。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電電流及其危害漏電電流及其危害p泄漏電流：正常情況下除用電負(fù)荷工作電流以外泄漏電流：正常情況下除用電負(fù)荷工作電流以外的電流。的電流。p漏電電流：發(fā)生漏電故障流入大地的電流。漏電電流：發(fā)生漏電故障流入大地的電流。p漏電故障：電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻抗下降，泄漏電流增漏電故障：電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻抗下降，泄漏電流增加到危及人身和電氣設(shè)備安全的故障形式。加到危及人身和電氣設(shè)備安全的故障形式。 包括單相接地、兩相及三相對(duì)地絕緣下降、人包括單相接地、兩相及三相對(duì)地絕緣下降、人身觸電等。身觸電等。上頁上頁下頁下頁目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電電流及其危害漏電電流及其危害p電網(wǎng)漏

3、電故障等值示意電路電網(wǎng)漏電故障等值示意電路p圖中：圖中：Ua、Ub和和Uc是三相電源電壓，是三相電源電壓，ZL為負(fù)荷阻抗，為負(fù)荷阻抗，Ca、Cb、Cc和和ra、rb、rc分別是分別是a、b和和c相導(dǎo)線對(duì)地電容和絕緣電阻，相導(dǎo)線對(duì)地電容和絕緣電阻，ZN為為變壓器中性點(diǎn)接地元件（若中性點(diǎn)不接地，變壓器中性點(diǎn)接地元件（若中性點(diǎn)不接地，ZN=，若中性點(diǎn)經(jīng)電，若中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地，則抗接地，則ZN為接地電抗的阻抗），為接地電抗的阻抗），Rr是漏電故障電阻（若單相是漏電故障電阻（若單相直接接地，則直接接地，則Rr=0）。）。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電電流及其危害漏電電流及其危害p 漏電電流

4、的危險(xiǎn)：漏電電流的危險(xiǎn)： (1)(1)增加人身觸電傷亡的可能。增加人身觸電傷亡的可能。 (2)(2)引燃或引炸瓦斯和煤塵。引燃或引炸瓦斯和煤塵。 (3)(3)燒損電氣設(shè)備。燒損電氣設(shè)備。 (4)(4)引起電氣雷管的無準(zhǔn)備引爆。引起電氣雷管的無準(zhǔn)備引爆。 p造成人體觸電危害的最主要因素有：造成人體觸電危害的最主要因素有：通過人體的觸電電流的大小。電流越大越危險(xiǎn)。通過人體的觸電電流的大小。電流越大越危險(xiǎn)。人身觸電的持續(xù)時(shí)間。時(shí)間越長越危險(xiǎn)。人身觸電的持續(xù)時(shí)間。時(shí)間越長越危險(xiǎn)。上頁上頁下頁下頁目錄目錄電流對(duì)人體的影響電流對(duì)人體的影響電流電流mA50Hz交流交流直流直流0.61.5始有感覺，手指有麻刺

5、感始有感覺，手指有麻刺感無感覺無感覺23手指有強(qiáng)烈麻刺感，顫抖手指有強(qiáng)烈麻刺感，顫抖無感覺無感覺57手部痙攣手部痙攣感覺癢、刺痛、灼熱感覺癢、刺痛、灼熱810手難以擺脫帶電體，手指到手手難以擺脫帶電體，手指到手腕有劇痛腕有劇痛熱感增加熱感增加2025手迅速麻痹，不能擺脫帶電體，手迅速麻痹，不能擺脫帶電體，劇痛，呼吸困難劇痛，呼吸困難熱感覺增強(qiáng)較大，手部肌肉熱感覺增強(qiáng)較大，手部肌肉不強(qiáng)烈收縮不強(qiáng)烈收縮5080呼吸麻痹心室開始震顫呼吸麻痹心室開始震顫有強(qiáng)烈熱感覺，手部肌肉收有強(qiáng)烈熱感覺，手部肌肉收縮，痙攣，呼吸困難縮，痙攣，呼吸困難90100呼吸麻痹，持續(xù)呼吸麻痹，持續(xù)3s以上則心臟以上則心臟麻痹

6、，心室顫動(dòng)麻痹，心室顫動(dòng)呼吸麻痹呼吸麻痹100300時(shí)間時(shí)間0.1s以上則呼吸心臟麻痹，以上則呼吸心臟麻痹，肌體受電流熱破壞肌體受電流熱破壞上頁上頁下頁下頁目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害通過人體的觸電電流大小影響：通過人體的觸電電流大小影響：p 1、感知電流：平均值為、感知電流：平均值為1.1mA，女性約為，女性約為0.7mA。p 2、反應(yīng)電流：能引起預(yù)料不到的不自主反應(yīng)，并有、反應(yīng)電流：能引起預(yù)料不到的不自主反應(yīng)，并有可能造成事故。可能造成事故。p 3、擺脫電流：人體能忍受的最大電流，在這一電流、擺脫電流：人體能忍受的最大電流，在這一電流作用下，人體受刺激的肌肉能擺脫帶電

7、體。反復(fù)經(jīng)作用下，人體受刺激的肌肉能擺脫帶電體。反復(fù)經(jīng)受不會(huì)對(duì)人體有不良后果；不用借助于他人的幫助受不會(huì)對(duì)人體有不良后果；不用借助于他人的幫助而自主脫離危險(xiǎn)。是一個(gè)人身觸電的絕對(duì)安全的極而自主脫離危險(xiǎn)。是一個(gè)人身觸電的絕對(duì)安全的極限電流。正常男性為限電流。正常男性為9mA，女性，女性6mA。p 4、心室顫動(dòng)電流。心室顫動(dòng)除電流大小因素外，觸、心室顫動(dòng)電流。心室顫動(dòng)除電流大小因素外，觸電時(shí)間的影響也很大。電時(shí)間的影響也很大。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p人體的電氣安全參量人體的電氣安全參量 F9mA擺脫電流是絕對(duì)安全電流，是最為保險(xiǎn)的。擺脫電流是絕對(duì)安全電

8、流，是最為保險(xiǎn)的。F我國一直延用的我國一直延用的30mA極限安全電流。極限安全電流。 F30mAs是人體觸電的極限電氣安全參量，是國標(biāo)。是人體觸電的極限電氣安全參量，是國標(biāo)。 F取人體電阻為取人體電阻為l000為計(jì)算參考值。為計(jì)算參考值。上頁上頁下頁下頁目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害p人身觸電的預(yù)防人身觸電的預(yù)防 人身接觸到正常情況下不帶電，由于絕緣損壞人身接觸到正常情況下不帶電，由于絕緣損壞可能帶電的各種電氣設(shè)備的金屬外殼。采用保護(hù)接可能帶電的各種電氣設(shè)備的金屬外殼。采用保護(hù)接地解決。地解決。p人身接觸到正常帶電的導(dǎo)體。有人身接觸到正常帶電的導(dǎo)體。有6 6條預(yù)防措施：條預(yù)

9、防措施： (1)(1)將帶電導(dǎo)體、電器元件和電纜的接插頭等，都封閉在堅(jiān)固的將帶電導(dǎo)體、電器元件和電纜的接插頭等，都封閉在堅(jiān)固的外殼內(nèi)。外殼內(nèi)。并在電氣設(shè)備的外殼與蓋之間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖裝置。并在電氣設(shè)備的外殼與蓋之間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖裝置。從而保證末合上外蓋時(shí)，不能送上電；當(dāng)給上電源時(shí)，便不能打從而保證末合上外蓋時(shí)，不能送上電；當(dāng)給上電源時(shí)，便不能打開外蓋，暴露帶電體。開外蓋，暴露帶電體。(2)(2)對(duì)于那些不能被封閉在外殼內(nèi)的裸露帶電導(dǎo)體，如電機(jī)車用的對(duì)于那些不能被封閉在外殼內(nèi)的裸露帶電導(dǎo)體，如電機(jī)車用的架空線，應(yīng)將其懸掛在一定高度，勿使人身觸電。架空線，應(yīng)將其懸掛在一定高度，勿使人身觸電

10、。按照按照煤礦安煤礦安全規(guī)程全規(guī)程規(guī)定，在一般的行人巷道內(nèi)，高度不得低于規(guī)定，在一般的行人巷道內(nèi)，高度不得低于2m2m；在井底；在井底車場(chǎng)，從井底到乘車場(chǎng)的巷道內(nèi)，不得低于車場(chǎng)，從井底到乘車場(chǎng)的巷道內(nèi)，不得低于2 22m2m。上頁上頁下頁下頁目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 漏電流及其危害漏電流及其危害(3)(3)加強(qiáng)手持式電動(dòng)工具（如煤電鉆等加強(qiáng)手持式電動(dòng)工具（如煤電鉆等) )手柄的絕緣，以手柄的絕緣，以免帶電時(shí)引起觸電事故。免帶電時(shí)引起觸電事故。(4)(4)對(duì)于人身觸電機(jī)會(huì)較多的電氣設(shè)備，應(yīng)采用較低的對(duì)于人身觸電機(jī)會(huì)較多的電氣設(shè)備，應(yīng)采用較低的供電電壓，以減少觸電的危險(xiǎn)。供電電壓，以減少觸電的危險(xiǎn)。例

11、如，控制電源等的額例如，控制電源等的額定電壓為定電壓為36V36V。(5)(5)按照按照煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程規(guī)定：向井下供電的變壓器規(guī)定：向井下供電的變壓器的中性點(diǎn)禁止直接接地，以減小人身觸電電流。的中性點(diǎn)禁止直接接地，以減小人身觸電電流。同時(shí)，同時(shí)，也禁止使用地面上中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直也禁止使用地面上中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。接向井下供電。(6)(6)裝設(shè)靈敏可靠的漏電保護(hù)裝置，一旦發(fā)生漏電或人裝設(shè)靈敏可靠的漏電保護(hù)裝置，一旦發(fā)生漏電或人身觸電事故，立即切除故障線路電源，以保證人身的安身觸電事故，立即切除故障線路電源，以保證人身的安全。全。上頁上頁下頁下頁

12、目錄目錄第二節(jié)第二節(jié) 井下供電的變壓器中性點(diǎn)井下供電的變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地分析禁止直接接地分析 p向井下供電的變壓器向井下供電的變壓器中性點(diǎn)接地方式是影中性點(diǎn)接地方式是影響人身觸電電流、漏電故障電流和單相接地響人身觸電電流、漏電故障電流和單相接地故障電流大小的最重要因素之一故障電流大小的最重要因素之一，進(jìn)而也是，進(jìn)而也是影響人身觸電危險(xiǎn)程度和井下電火災(zāi)與瓦斯、影響人身觸電危險(xiǎn)程度和井下電火災(zāi)與瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)程度的最重要因素之一，因此，煤塵爆炸危險(xiǎn)程度的最重要因素之一，因此，很有必要對(duì)向井下供電的變壓器中性點(diǎn)接地很有必要對(duì)向井下供電的變壓器中性點(diǎn)接地方式作一分析。方式作一分析。上頁上頁下

13、頁下頁目錄目錄變壓線中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)變壓線中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng) p人觸及一相帶電導(dǎo)體時(shí)人觸及一相帶電導(dǎo)體時(shí) p電網(wǎng)單相接地故障電網(wǎng)單相接地故障 3()phNRrErEUUIRRRR6600.38A380mA3(10002)RI 660190A32kI 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)p忽略電網(wǎng)對(duì)地電容忽略電網(wǎng)對(duì)地電容 0/3aaRrrUUUIRRr6600.03A30mA3(100035000/3)RI 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)p考慮電網(wǎng)對(duì)地分布電容考慮電網(wǎng)對(duì)地分布電容 上頁上頁下頁下頁

14、目錄目錄22222222/3(6)(6)119(1)9(1)phNRRrrrrrrUUIIr rRr rRRRRC rRC r22622660/335000(350006 1000)1000 19 10001 314(0.5 10 )35000 154mA30mARI 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)采用電感接地變壓器中性點(diǎn)采用電感接地 p全補(bǔ)償全補(bǔ)償上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)采用電感接地變壓器中性點(diǎn)采用電感接地222222/331311 ()21 ()2113131()(31/) ()(31/) phNRRrrNNrrrNrNNNUUIIRRrRrRRRRCLRCLrRrR22

15、62660/36 10001350001000 1311000 ()(3 314 0.5 10) 35000314 6.761630mARI上頁上頁下頁下頁目錄目錄電網(wǎng)單相接地故障電網(wǎng)單相接地故障 p不考慮電網(wǎng)分布電容，取不考慮電網(wǎng)分布電容，取Rr=1 p考慮電網(wǎng)分布電容，取考慮電網(wǎng)分布電容，取Rr=1p全補(bǔ)償，取全補(bǔ)償，取Rr=1 6600.0326A32.6mA3(1 35000/3)RI 2622660/3182.4mA35000(350006)19 1 1 314(0.5 10 )35000 RI 622660/3=32.6mA35000(350006)119 1 1(314 0.5

16、10)35000 3 314 6.7616RI 上頁上頁下頁下頁目錄目錄分析結(jié)論分析結(jié)論1 1、變壓器中性點(diǎn)、變壓器中性點(diǎn)直接接地方式比中性點(diǎn)不接地和電感直接接地方式比中性點(diǎn)不接地和電感接地方式的人身觸電電流或單相接地故障電流要大得多，接地方式的人身觸電電流或單相接地故障電流要大得多，人身觸電電流大會(huì)增大人的生命安全的威脅，漏電流和人身觸電電流大會(huì)增大人的生命安全的威脅，漏電流和單相接地故障電流大會(huì)增大點(diǎn)燃瓦斯、煤塵的可能。并單相接地故障電流大會(huì)增大點(diǎn)燃瓦斯、煤塵的可能。并且，煤礦井下空氣濕度大，巷道狹窄，大的人身觸電電且，煤礦井下空氣濕度大，巷道狹窄，大的人身觸電電流和單相接地故障電流對(duì)人身

17、和設(shè)備的安全是極為不利流和單相接地故障電流對(duì)人身和設(shè)備的安全是極為不利的，因此，的，因此，煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程規(guī)定：規(guī)定：“嚴(yán)禁井下配電變嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地壓器中性點(diǎn)直接接地”。2 2、由于電網(wǎng)接地電容的影響，人身觸電電流有較大的、由于電網(wǎng)接地電容的影響，人身觸電電流有較大的增長，這時(shí)增長，這時(shí)人身觸電電流中主要是電容電流分量人身觸電電流中主要是電容電流分量，提高提高電網(wǎng)的絕緣水平對(duì)減小人身觸電電流影響不大電網(wǎng)的絕緣水平對(duì)減小人身觸電電流影響不大。上頁上頁下頁下頁目錄目錄分析結(jié)論分析結(jié)論3、當(dāng)電網(wǎng)供電距離比較長，供電容量比較大，即、當(dāng)電網(wǎng)供電距離比較長，供電容量比較大，即電纜

18、電纜比較長、截面積比較大時(shí)，人身觸電電流比較大時(shí)，可比較長、截面積比較大時(shí)，人身觸電電流比較大時(shí)，可采用變壓器中性點(diǎn)電感接地方式，只要補(bǔ)償電感值選擇采用變壓器中性點(diǎn)電感接地方式，只要補(bǔ)償電感值選擇得當(dāng)，它對(duì)減小人身觸電電流是有利的得當(dāng)，它對(duì)減小人身觸電電流是有利的。4、電感接地方式對(duì)減小單相接地故障電流效果明顯電感接地方式對(duì)減小單相接地故障電流效果明顯。對(duì)于煤礦井下高壓（對(duì)于煤礦井下高壓（6kV或或10kV）電網(wǎng)，大的接地電流）電網(wǎng)，大的接地電流對(duì)井下安全供電威脅極大，因此，對(duì)單相接地故障電流對(duì)井下安全供電威脅極大，因此，對(duì)單相接地故障電流比較大的井下高壓電網(wǎng)，應(yīng)該采用電感（消弧線圈）接比較大

19、的井下高壓電網(wǎng)，應(yīng)該采用電感（消弧線圈）接地方式，以限制煤礦井下高壓電網(wǎng)的單相接地故障電流。地方式，以限制煤礦井下高壓電網(wǎng)的單相接地故障電流。煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程規(guī)定：規(guī)定：“礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過施限制單相接地電容電流不超過20A?！?上頁上頁下頁下頁目錄目錄第三節(jié)第三節(jié) 單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流的分布零序電流的分布p基于穩(wěn)態(tài)分析的選擇性漏電保護(hù)原理都是依據(jù)零基于穩(wěn)態(tài)分析的選擇性漏電保護(hù)原理都是依據(jù)零序電流的大小或是依據(jù)零序電流和零序電壓的相位序電流的大小或是依據(jù)零序電流和零序電壓的相位關(guān)系來選擇故

20、障線路的關(guān)系來選擇故障線路的，因此，要理解選擇性漏電，因此，要理解選擇性漏電保護(hù)的工作原理，首先必須清楚發(fā)生單相漏電故障保護(hù)的工作原理，首先必須清楚發(fā)生單相漏電故障和單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)中的零序電流是如何分布和單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)中的零序電流是如何分布的。本節(jié)討論單相漏電故障或單相接地故障時(shí)，電的。本節(jié)討論單相漏電故障或單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)中零序電流的分布。網(wǎng)中零序電流的分布。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介 p 對(duì)稱分量法相量圖對(duì)稱分量法相量圖 0021122211111AAABaaAXACaaAA0121221111131AAAAXBaaBACaaC2211111Xa

21、aaa01201322jaej 上頁上頁下頁下頁目錄目錄對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介 p不對(duì)稱電網(wǎng)不對(duì)稱電網(wǎng)021221111131abcUUUaaUUaaU021221111131abcIIIaaIIaaI0212211111abcUUUaaUUaaU0212211111abcIIIaaIIaaI上頁上頁下頁下頁目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用 p單相漏電故障電網(wǎng)單相漏電故障電網(wǎng)上頁上頁下頁下頁目錄目錄故障點(diǎn)的邊界條件為：故障點(diǎn)的邊界條件為：000aEaarbEbcEcUUUIRUUUUUU0bcaRIIII 上頁上頁下頁下頁目錄目

22、錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用 p不對(duì)稱的電流相量分解為正序、負(fù)序和零序三組對(duì)稱不對(duì)稱的電流相量分解為正序、負(fù)序和零序三組對(duì)稱電勢(shì)源和相應(yīng)的對(duì)稱電流相量電勢(shì)源和相應(yīng)的對(duì)稱電流相量 0221222111111331aEaEbEcEbEaEbEcEcEaEbEcEUUUUUUaaUUaUa UUaaUUa UaU0212211111103310RRRRIIIIaaIIaaI上頁上頁下頁下頁目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用 p根據(jù)線性電路的疊加原理分解為正序、負(fù)序和零序回路。根據(jù)線性電

23、路的疊加原理分解為正序、負(fù)序和零序回路。上頁上頁下頁下頁目錄目錄對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用對(duì)稱分量法在單相漏電和接地故障分析中的應(yīng)用 p正序電路、負(fù)序電路和零序電路的單相分析電路正序電路、負(fù)序電路和零序電路的單相分析電路 只有零序電流流過故障點(diǎn)只有零序電流流過故障點(diǎn) 11()/()aaawWIUURjX11110abcEIIII22/()aawWIURjX 22220abcEIIII0(/3)/ /(1/)(/3)/ /(1/)NwWNZZRjXrj CZrj C000/IUZ上頁上頁下頁下頁目錄目錄1、在變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感接地的電網(wǎng)中（更、在變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感

24、接地的電網(wǎng)中（更一般地說，所有一般地說，所有“非有效接地非有效接地”電網(wǎng)中，只要滿足電網(wǎng)中，只要滿足Z0RW和和Z0XW條件），分析單相接地故障或單相漏條件），分析單相接地故障或單相漏電故障時(shí)，可以將單相故障的不對(duì)稱電路利用對(duì)稱分量電故障時(shí)，可以將單相故障的不對(duì)稱電路利用對(duì)稱分量法分解為三個(gè)對(duì)稱電路來分析。法分解為三個(gè)對(duì)稱電路來分析。由于正序和負(fù)序電路的由于正序和負(fù)序電路的對(duì)稱性，對(duì)稱性，正序和負(fù)序電流對(duì)單相接地故障或是單相漏電正序和負(fù)序電流對(duì)單相接地故障或是單相漏電故障電流沒有影響故障電流沒有影響，因此，因此，只要單純地分析零序電路就只要單純地分析零序電路就可準(zhǔn)確地分析單相接地故障或是單相漏

25、電故障電路可準(zhǔn)確地分析單相接地故障或是單相漏電故障電路。分析結(jié)論：分析結(jié)論：上頁上頁下頁下頁目錄目錄2、零序相量是、零序相量是3個(gè)大小相等方向相同的分量，依據(jù)結(jié)論個(gè)大小相等方向相同的分量，依據(jù)結(jié)論1，下圖可準(zhǔn)確描述變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感接地，下圖可準(zhǔn)確描述變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電感接地的電網(wǎng)中單相接地故障或是單相漏電故障電路。圖中，的電網(wǎng)中單相接地故障或是單相漏電故障電路。圖中，ZN為變壓器中性點(diǎn)接地元件，為變壓器中性點(diǎn)接地元件，r是每相對(duì)地絕緣電阻，是每相對(duì)地絕緣電阻，C是每相對(duì)地分布電容，是每相對(duì)地分布電容，ZN、r和和C準(zhǔn)確地描述了電網(wǎng)的準(zhǔn)確地描述了電網(wǎng)的零序元件；零序元件；U0是不

26、對(duì)稱故障點(diǎn)的等效電勢(shì)源，是由單相是不對(duì)稱故障點(diǎn)的等效電勢(shì)源，是由單相接地故障或是單相漏電故障產(chǎn)生的。接地故障或是單相漏電故障產(chǎn)生的。 分析結(jié)論分析結(jié)論上頁上頁下頁下頁目錄目錄分析結(jié)論分析結(jié)論3 3、由故障點(diǎn)的邊界條件得：、由故障點(diǎn)的邊界條件得： 單相漏電故障點(diǎn)單相漏電故障點(diǎn) 等值電路等值電路 單相漏電故障單相漏電故障 等值計(jì)算電路等值計(jì)算電路 0aRrUUIR 上頁上頁下頁下頁目錄目錄單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流的分布單相漏電或接地故障時(shí)電網(wǎng)中零序電流的分布 p借助于以上分析結(jié)論借助于以上分析結(jié)論單純零序電路就單純零序電路就可準(zhǔn)確地描述和分析單相接地故障或是單相可準(zhǔn)確地描述和分析單相接地

27、故障或是單相漏電故障電路，零序電壓漏電故障電路，零序電壓U0是不對(duì)稱故障點(diǎn)是不對(duì)稱故障點(diǎn)的等效電勢(shì)源，復(fù)雜電網(wǎng)中單相接地故障或的等效電勢(shì)源，復(fù)雜電網(wǎng)中單相接地故障或是單相漏電故障時(shí)的零序電流便可得到清楚是單相漏電故障時(shí)的零序電流便可得到清楚的描述的描述 。上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) p變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) 所有非故障饋出線的零序電流所有非故障饋出線的零序電流故障饋出線的零序電流故障饋出線的零序電流0.01(),1,2,3iiiIUj Cir0.40.10.20

28、.30123123()111()IIIIUj Cj Cj Crrr 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)1 1、所有非故障饋出線的零序電流的大小與該、所有非故障饋出線的零序電流的大小與該饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納成正比，方饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納成正比，方向?yàn)橛赡妇€流向饋出線（即與零序電壓同方向?yàn)橛赡妇€流向饋出線（即與零序電壓同方向）。向）。2 2、故障饋出線的零序電流的大小是所有非故、故障饋出線的零序電流的大小是所有非故障饋出線的零序電流大小的總和，方向?yàn)橛烧橡伋鼍€的零序電流大小的總和，方向?yàn)橛稍摴收橡伋鼍€流向母線（即與零序電壓同方該故障饋出線流向母線（

29、即與零序電壓同方向相反）。向相反）。 這這2 2條結(jié)論是變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)設(shè)條結(jié)論是變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)設(shè)計(jì)選擇性漏電保護(hù)的依據(jù)。計(jì)選擇性漏電保護(hù)的依據(jù)。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器變壓器中性點(diǎn)中性點(diǎn)經(jīng)電感經(jīng)電感接地電接地電網(wǎng)網(wǎng) 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)所有非故障饋出線的所有非故障饋出線的零序電流零序電流故障饋出線的零序電流故障饋出線的零序電流 0.01(),1,2,3iiiIUj Cir0.40.10.20.30.30144041144()111()3311111()33NiiiNNiiiiNNIIIIIUj CjrRLUjCj

30、CrrRLr 上頁上頁下頁下頁目錄目錄變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電感接地電網(wǎng)1 1、所有非故障饋出線的零序電流的大小仍然與該饋出線的每相對(duì)、所有非故障饋出線的零序電流的大小仍然與該饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納成正比，方向?yàn)橛赡妇€流向饋出線（即與零序電地（零序）導(dǎo)納成正比，方向?yàn)橛赡妇€流向饋出線（即與零序電壓同方向）。壓同方向）。2 2、故障饋出線的零序電流的大小和方向不僅與所有非故障饋出線、故障饋出線的零序電流的大小和方向不僅與所有非故障饋出線的每相對(duì)地（零序）導(dǎo)納大小有關(guān)，而且還與變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償?shù)拿肯鄬?duì)地（零序）導(dǎo)納大小有關(guān)，而且還與變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償電感的補(bǔ)償度有關(guān)（見圖電感

31、的補(bǔ)償度有關(guān)（見圖2-222-22相量圖），因此，一般用于變壓器相量圖），因此，一般用于變壓器中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的選擇性漏電保護(hù)原理對(duì)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)償中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的選擇性漏電保護(hù)原理對(duì)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)償電感接地的電網(wǎng)是不適用的。電感接地的電網(wǎng)是不適用的。3 3、故障饋出線的零序電流有功分量的大小為所有非故障饋出線和故障饋出線的零序電流有功分量的大小為所有非故障饋出線和變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償電流有功分量的總和，并其方向與所有非故障變壓器中性點(diǎn)補(bǔ)償電流有功分量的總和，并其方向與所有非故障饋出線零序電流有功分量反方向。饋出線零序電流有功分量反方向。這是變壓器中性點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)償電感這是變壓器中性點(diǎn)經(jīng)補(bǔ)償電感接

32、地電網(wǎng)采用的接地電網(wǎng)采用的“零序電流有功分量選擇性漏電保護(hù)原理零序電流有功分量選擇性漏電保護(hù)原理”的保的保護(hù)依據(jù)。護(hù)依據(jù)。上頁上頁下頁下頁目錄目錄第四節(jié)第四節(jié) 短路的原因、危害和物理過程短路的原因、危害和物理過程 p在供電系統(tǒng)中，短路時(shí)最嚴(yán)重的故障之一，煤礦在供電系統(tǒng)中，短路時(shí)最嚴(yán)重的故障之一，煤礦井下電網(wǎng)若發(fā)生短路故障，更是危害極大。掌握電井下電網(wǎng)若發(fā)生短路故障，更是危害極大。掌握電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)短路電流的變化規(guī)律、穩(wěn)態(tài)短路參數(shù)網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)短路電流的變化規(guī)律、穩(wěn)態(tài)短路參數(shù)的計(jì)算及短路電流的破壞效應(yīng)等知識(shí)，有助于電氣的計(jì)算及短路電流的破壞效應(yīng)等知識(shí)，有助于電氣設(shè)備的正確選擇和過流保護(hù)裝置的設(shè)置與

33、整定，在設(shè)備的正確選擇和過流保護(hù)裝置的設(shè)置與整定，在礦井電網(wǎng)的故障分析中有重要作用。礦井電網(wǎng)的故障分析中有重要作用。上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種類及危害短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，如相與相之間短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，如相與相之間的短接、相與地之間的短接等。的短接、相與地之間的短接等。 產(chǎn)生短路的主要原因是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。絕緣損壞是產(chǎn)生短路的主要原因是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。絕緣損壞是由于絕緣老化、過電壓、機(jī)械損傷等造成。由于絕緣老化、過電壓、機(jī)械損傷等造成。 三相電網(wǎng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相

34、短路、兩相短路。第一三相電網(wǎng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路。第一種短路稱為種短路稱為對(duì)稱短路對(duì)稱短路，其它為，其它為不對(duì)稱短路不對(duì)稱短路。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種類及危害p在供電系統(tǒng)中，發(fā)生在供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大單相短路的可能性最大，但，但一般一般三相短路的短路電流值最大三相短路的短路電流值最大。p為了使電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路情況下不致?lián)p壞，為了使電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路情況下不致?lián)p壞，常用常用三相短路電流來校驗(yàn)電氣設(shè)備承受短路的能力三相短路電流來校驗(yàn)電氣設(shè)備承受短路的能力。p兩相短路電流數(shù)值最小，常用來校驗(yàn)短路保護(hù)裝兩相短路

35、電流數(shù)值最小，常用來校驗(yàn)短路保護(hù)裝置的靈敏度置的靈敏度，使保護(hù)裝置對(duì)最輕的短路故障也有較，使保護(hù)裝置對(duì)最輕的短路故障也有較強(qiáng)的反應(yīng)能力。強(qiáng)的反應(yīng)能力。上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種類及危害p短路產(chǎn)生的危害：短路產(chǎn)生的危害：（1 1）對(duì)供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備造成危害。對(duì)供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備造成危害。短路電流比正常電流一般大幾十至幾百倍，強(qiáng)大的短路電短路電流比正常電流一般大幾十至幾百倍，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；短路點(diǎn)的電弧短路點(diǎn)的電弧可能燒毀電氣設(shè)備；可能燒毀電氣設(shè)備；短路點(diǎn)附近的短路點(diǎn)附近的電

36、壓顯著降低電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性定性，使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。，使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路的原因、種類及危害短路的原因、種類及危害2 2）不對(duì)稱接地短路所造成的零序電流，會(huì)在附近的）不對(duì)稱接地短路所造成的零序電流，會(huì)在附近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，干擾通訊干擾通訊；3 3）在井下，短路也是）在井下，短路也是引起沼氣煤塵爆炸和電氣火災(zāi)引起沼氣煤塵爆

37、炸和電氣火災(zāi)的主要原因之一。的主要原因之一。 因此，在供電系統(tǒng)中必須設(shè)置短路保護(hù)，一旦因此，在供電系統(tǒng)中必須設(shè)置短路保護(hù)，一旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切斷故障部分的電源。發(fā)生短路，應(yīng)盡快切斷故障部分的電源。上頁上頁下頁下頁目錄目錄無限大電源容量系統(tǒng)短路電流暫態(tài)過程及參數(shù)無限大電源容量系統(tǒng)短路電流暫態(tài)過程及參數(shù)p無限大電源容量無限大電源容量是一個(gè)相對(duì)的概念，它是是一個(gè)相對(duì)的概念，它是指電源指電源距短路點(diǎn)的距短路點(diǎn)的“電氣距離電氣距離”較遠(yuǎn)、電源額定容量遠(yuǎn)大較遠(yuǎn)、電源額定容量遠(yuǎn)大于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)的短路容量的電源于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)的短路容量的電源，常用，常用S=S=表表示。示。p“電氣距離電氣距離”較遠(yuǎn)較遠(yuǎn)，

38、是指電源阻抗小于短路回路，是指電源阻抗小于短路回路總阻抗總阻抗10%10%的情況。的情況。p對(duì)于無限大電源容量系統(tǒng)，在分析短路暫態(tài)過程對(duì)于無限大電源容量系統(tǒng)，在分析短路暫態(tài)過程中，中，可以不考慮電源內(nèi)部的參數(shù)，可以認(rèn)為電源電可以不考慮電源內(nèi)部的參數(shù)，可以認(rèn)為電源電壓維持不變壓維持不變。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過程分析三相短路電流暫態(tài)過程分析p供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路如圖所示，供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路如圖所示，RWL、LWL為線為線路的電阻和電感，路的電阻和電感，RL和和LL為負(fù)載的電阻和電感。為負(fù)載的電阻和電感。由于電路對(duì)由于電路對(duì)稱，可取一相來分析。稱，可取一相來分析。

39、上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過程分析三相短路電流暫態(tài)過程分析p短路前電路中的電壓和電流為短路前電路中的電壓和電流為 其中其中sin()amuUtsin()amiIt22()()mmWLLWLLUIRRLLWLLWLLLLarctgRR上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過程分析三相短路電流暫態(tài)過程分析p在在k k處發(fā)生三相短路時(shí)，負(fù)載回路被短接，失去電處發(fā)生三相短路時(shí)，負(fù)載回路被短接，失去電源。源。k k點(diǎn)處的電位為零，電源電壓全部加在短路回路點(diǎn)處的電位為零，電源電壓全部加在短路回路上。上。p 在電源至短路點(diǎn)的回路內(nèi)，電流將由原來的負(fù)載在電源至短路點(diǎn)的回路內(nèi)，電流將由原來的負(fù)載

40、電流增大為短路電流，其瞬時(shí)值可由短路回路的微電流增大為短路電流，其瞬時(shí)值可由短路回路的微分方程來確定。分方程來確定。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過程分析三相短路電流暫態(tài)過程分析p可得一相的回路方程式為可得一相的回路方程式為解一階常系數(shù)非齊次微分方程，可得短路全電流表達(dá)解一階常系數(shù)非齊次微分方程，可得短路全電流表達(dá)式為式為 sin()kWLWL kmdiLR iUtdt.sin() sin()sin()kkpeappe mktTmpe mkiiiItIIe上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過程分析三相短路電流暫態(tài)過程分析式中式中:Ipe 短路后的穩(wěn)態(tài)電流值，稱周期分量；短路后

41、的穩(wěn)態(tài)電流值，稱周期分量；Iap 短路電流非周期分量；短路電流非周期分量；Ipe.m 短路電流周期分量幅值；短路電流周期分量幅值； 短路回路的阻抗角，短路回路的阻抗角，Tk 短路回路的時(shí)間常數(shù)，短路回路的時(shí)間常數(shù)，k.22()mpe mWLWLUIRLWLkWLLarctgRWLkWLLTR上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相三相短路電流波形圖短路電流波形圖上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過程分析三相短路電流暫態(tài)過程分析短路電流暫態(tài)過程短路電流暫態(tài)過程特點(diǎn)特點(diǎn)：產(chǎn)生非周期分量電流產(chǎn)生非周期分量電流產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：回路中存在電感：回路中存在電感。在發(fā)生突然短路的瞬。在發(fā)生突然短路的瞬間（即間（

42、即t=0時(shí)），短路前的電流與短路后的周期分量電時(shí)），短路前的電流與短路后的周期分量電流一般不相等。由楞次定律，為維持電流的連續(xù)性（即流一般不相等。由楞次定律，為維持電流的連續(xù)性（即電感回路中電流不能突變），將在電感回路中產(chǎn)生一自電感回路中電流不能突變），將在電感回路中產(chǎn)生一自感電流來阻止電流的突變，該電流就是非周期分量電流。感電流來阻止電流的突變，該電流就是非周期分量電流。它的初始值它的初始值iap.0的大小與短路故障發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)，即的大小與短路故障發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)，即與電壓與電壓U的初相角的初相角有關(guān)。有關(guān)。上頁上頁下頁下頁目錄目錄三相短路電流暫態(tài)過程分析三相短路電流暫態(tài)過程分析短路電流非周

43、期分量按指數(shù)規(guī)律衰減短路電流非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減。由于它是由電流突。由于它是由電流突變感生而來，沒有外加電壓的維持，也就沒有能量的補(bǔ)充；變感生而來，沒有外加電壓的維持，也就沒有能量的補(bǔ)充；而短路回路為而短路回路為R-L電路，不斷的消耗能量，所以電路，不斷的消耗能量，所以iap按指數(shù)規(guī)按指數(shù)規(guī)律單調(diào)衰減。律單調(diào)衰減。衰減的速度決定于回路時(shí)間常數(shù)衰減的速度決定于回路時(shí)間常數(shù)Tk，一般非周期分量衰減，一般非周期分量衰減很快，在很快，在0.2s（10個(gè)周期）后即衰減到初始值的個(gè)周期）后即衰減到初始值的2%，在工程，在工程上即可以認(rèn)為已衰減結(jié)束。這也說明電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非上即可以認(rèn)為已衰減結(jié)束。這

44、也說明電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常短暫。常短暫。上頁上頁下頁下頁目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量1.穩(wěn)態(tài)短路電流穩(wěn)態(tài)短路電流Ik 當(dāng)非周期分量衰減到零后，短路故障的暫態(tài)過程即告當(dāng)非周期分量衰減到零后，短路故障的暫態(tài)過程即告結(jié)束，此時(shí)進(jìn)入短路的穩(wěn)定狀態(tài)，這使得電流成為穩(wěn)態(tài)結(jié)束，此時(shí)進(jìn)入短路的穩(wěn)定狀態(tài)，這使得電流成為穩(wěn)態(tài)短路電流，其有效值用短路電流，其有效值用Iss表示。當(dāng)系統(tǒng)容量為無限大時(shí)，表示。當(dāng)系統(tǒng)容量為無限大時(shí)，穩(wěn)態(tài)短路電流就等于短路電流周期分量有效值穩(wěn)態(tài)短路電流就等于短路電流周期分量有效值Ipe，也等，也等于需計(jì)算的短路電流有效值于需計(jì)算的短路電流有效值Ik。Ik是短路保護(hù)裝置

45、整定是短路保護(hù)裝置整定和校驗(yàn)的依據(jù)，也是選擇、校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)和校驗(yàn)的依據(jù)，也是選擇、校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)。 上頁上頁下頁下頁目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量2.2.短路電流沖擊值短路電流沖擊值ish：短路電流可能的最大瞬時(shí)值短路電流可能的最大瞬時(shí)值 用來用來校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線動(dòng)穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù)。的重要數(shù)據(jù)。p沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)Ksh： 表示沖擊電流比周期分量幅值大的表示沖擊電流比周期分量幅值大的倍數(shù)，取決于系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)的大小倍數(shù)，取決于系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)的大小 。p對(duì)高壓供電系統(tǒng)，可取對(duì)高壓供電系統(tǒng)，可取Ksh=1.8， ish=2.55 Ipep對(duì)低壓供電電網(wǎng)

46、，可取對(duì)低壓供電電網(wǎng)，可取Ksh =1.3；ish=1.84Ipe 2shshpeiK I上頁上頁下頁下頁目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量3.3.短路電流的最大有效值：短路電流的最大有效值：最不利條件下發(fā)生的短最不利條件下發(fā)生的短路在第一個(gè)周期內(nèi)短路電流有效值為最大，即短路路在第一個(gè)周期內(nèi)短路電流有效值為最大，即短路最大有效值最大有效值Ish。常用于校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定常用于校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定性。性。當(dāng)當(dāng)Ksh=1.8=1.8（高壓電網(wǎng)）時(shí)，（高壓電網(wǎng)）時(shí)，Ish=1.51=1.51Ipe當(dāng)當(dāng)Ksh=1.3=1.3（低壓電網(wǎng)）時(shí)，（低壓電網(wǎng)）時(shí)，Ish=1.09=1.

47、09Ipe212(1)shpeshIIK上頁上頁下頁下頁目錄目錄有關(guān)短路計(jì)算的物理量有關(guān)短路計(jì)算的物理量4.4.短路容量短路容量S Sk k：表示短路處的平均額定電壓：表示短路處的平均額定電壓Uav和短和短路電流周期分量路電流周期分量Ik(3)(3)所構(gòu)成的三相功率。即所構(gòu)成的三相功率。即p短路容量常用來選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的開斷能力短路容量常用來選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的開斷能力（如斷路器）（如斷路器）。 3kavkSU I（3）上頁上頁下頁下頁目錄目錄礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算歐姆法：根據(jù)電源電壓和回路阻抗按歐姆定律計(jì)歐姆法：根據(jù)電源電壓和回路阻抗按歐姆定律計(jì)算。算。主要任務(wù)：求出短

48、路穩(wěn)態(tài)電流、沖擊電流、沖擊主要任務(wù)：求出短路穩(wěn)態(tài)電流、沖擊電流、沖擊電流有效值、短路容量。電流有效值、短路容量。對(duì)無限大容量對(duì)無限大容量高壓電網(wǎng)高壓電網(wǎng)的短路計(jì)算，一般假設(shè)：的短路計(jì)算，一般假設(shè)：1 1）忽略短路點(diǎn)的過渡電阻，按金屬性短路計(jì)算；）忽略短路點(diǎn)的過渡電阻，按金屬性短路計(jì)算；2 2）發(fā)生短路時(shí)電源電壓保持不變；）發(fā)生短路時(shí)電源電壓保持不變；3 3）短路前電網(wǎng)參數(shù)三相對(duì)稱；）短路前電網(wǎng)參數(shù)三相對(duì)稱；4) 4) 忽略短路回路中各元件的電阻。忽略短路回路中各元件的電阻。上頁上頁下頁下頁目錄目錄礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算公式中的電源電壓通常采用各級(jí)線路始為簡(jiǎn)化計(jì)

49、算，計(jì)算公式中的電源電壓通常采用各級(jí)線路始末兩端額定電壓的末兩端額定電壓的平均值平均值，其數(shù)據(jù)如表，其數(shù)據(jù)如表2-21所示。所示。（Uav1.05*UN）標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)準(zhǔn)電壓UN (kV)0.1270.220.380.66平均電壓平均電壓Uav(kV)0.1330.230.40.69標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)準(zhǔn)電壓UN (kV)1.1461035平均電壓平均電壓Uav(kV)1.26.310.537上頁上頁下頁下頁目錄目錄礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算礦井高壓電網(wǎng)短路計(jì)算p穩(wěn)態(tài)三相短路電流穩(wěn)態(tài)三相短路電流: : p短路電流沖擊值為：短路電流沖擊值為： p沖擊電流有效值：沖擊電流有效值：p兩相短路電流兩相短路電流: :p短路

50、容量：短路容量： (3)3kavUIX(3)2.55shkiI(3)1.52shkII(3)23/kavkavSU IUX(2)(3)(3)30.86622avkkkUIIIX上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟1.1.繪制計(jì)算電路圖，選定短路計(jì)算點(diǎn)繪制計(jì)算電路圖，選定短路計(jì)算點(diǎn) 1 1）繪出計(jì)算電路圖。將各元件的額定參數(shù)標(biāo)）繪出計(jì)算電路圖。將各元件的額定參數(shù)標(biāo)識(shí)出，并將各元件依次編號(hào)。識(shí)出，并將各元件依次編號(hào)。 2 2）選定并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選）選定并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇使需進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣設(shè)備有最大可能的短路擇使需進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣設(shè)備有最

51、大可能的短路電流通過。電流通過。上頁上頁下頁下頁目錄目錄上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟2.2.繪制計(jì)算用的等效電路圖繪制計(jì)算用的等效電路圖 按照所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)，用電抗符號(hào)表示電按照所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)，用電抗符號(hào)表示電路中的各電氣設(shè)備。路中的各電氣設(shè)備。 在等效電路圖上，只將被計(jì)算的短路電流所經(jīng)在等效電路圖上，只將被計(jì)算的短路電流所經(jīng)過的元件繪出，并標(biāo)明編號(hào)和電抗值，其中分?jǐn)?shù)的過的元件繪出，并標(biāo)明編號(hào)和電抗值，其中分?jǐn)?shù)的分子標(biāo)編號(hào)，分母標(biāo)計(jì)算出的元件電抗值。分子標(biāo)編號(hào)，分母標(biāo)計(jì)算出的元件電抗值。 根據(jù)等效電路就可以計(jì)算短路回路的總電抗和根據(jù)等效電路就可以計(jì)算短路

52、回路的總電抗和各短路參數(shù)。各短路參數(shù)。上頁上頁下頁下頁目錄目錄等效電路圖等效電路圖上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟3.3.元件電抗的計(jì)算元件電抗的計(jì)算1 1）系統(tǒng)電抗）系統(tǒng)電抗 若已知電源母線上的短路容量若已知電源母線上的短路容量S Sk k或斷路器斷流容量或斷路器斷流容量S Sbrbr，則系統(tǒng)電抗：則系統(tǒng)電抗： 2)電力線路電抗電力線路電抗 Xw Xw=x0L x0導(dǎo)線或電纜單位長度的電抗；導(dǎo)線或電纜單位長度的電抗； 6kV及以上高壓架空線及以上高壓架空線x0 =0.4/km ； 610kV電纜線電纜線 x0 =0.08/km222(3)(3)kbr33avava

53、vavSkavkUUUUXSSIU I上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟3）電力變壓器的電抗）電力變壓器的電抗 由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)（短路電壓與額定電壓之由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)（短路電壓與額定電壓之比，即阻抗電壓）比，即阻抗電壓）uk%來近似計(jì)算。由于來近似計(jì)算。由于 式中式中 ZT 變壓器等效電抗，變壓器等效電抗，； ST 變壓器額定容量，變壓器額定容量，MV.A ； UN.T 變壓器額定電壓，變壓器額定電壓， kV ； IN.T 變壓器額定電流，變壓器額定電流，kA 。.2.3%100%100%N TN TTkTTN TISuZZUU上頁上頁下頁下頁目錄目錄

54、短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟p大容量變壓器大容量變壓器RT XT，故變壓器電抗，故變壓器電抗XT ZT ，可，可得得 Uav短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，短路點(diǎn)所在線路的平均電壓，kV。2%avTkTUXuS上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟4）電抗器的電抗）電抗器的電抗XL 式中：式中：xL%電抗器的電抗百分值；電抗器的電抗百分值； UN.L電抗器的額定電壓，電抗器的額定電壓，kV； IN.L電抗器的額定電流，電抗器的額定電流，kA。.%3N LLLN LUXxI上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟5 5）元件電抗的折算）元件電抗的折算p

55、假如回路中含有變壓器，回路各元件的電抗都應(yīng)假如回路中含有變壓器，回路各元件的電抗都應(yīng)統(tǒng)一折算到統(tǒng)一折算到短路點(diǎn)短路點(diǎn)所在線路的平均電壓上去所在線路的平均電壓上去。p折算前后元件的功率損耗不變，由無功功率損耗折算前后元件的功率損耗不變，由無功功率損耗公式公式Q=U2/X 可知，元件的電抗是與電壓的平方成可知，元件的電抗是與電壓的平方成正比。正比。p折算公式：折算公式：2avavUXXU （）上頁上頁下頁下頁目錄目錄短路計(jì)算的基本步驟短路計(jì)算的基本步驟p只有電力線路的電抗有時(shí)需要折算。只有電力線路的電抗有時(shí)需要折算。p系統(tǒng)電抗和電力變壓器電抗，由于它們的計(jì)算公系統(tǒng)電抗和電力變壓器電抗，由于它們的計(jì)

56、算公式中均含有式中均含有Uav2 ，在實(shí)際計(jì)算時(shí)只需代入短路點(diǎn)所，在實(shí)際計(jì)算時(shí)只需代入短路點(diǎn)所在線路的平均電壓。在線路的平均電壓。4.按串、并聯(lián)法計(jì)算各短路點(diǎn)短路回路總電抗，并按串、并聯(lián)法計(jì)算各短路點(diǎn)短路回路總電抗，并代入公式計(jì)算各短路參數(shù)。代入公式計(jì)算各短路參數(shù)。上頁上頁下頁下頁目錄目錄p例例2-1 2-1 某供電系某供電系統(tǒng)接線圖如圖所示，統(tǒng)接線圖如圖所示，各元件參數(shù)如圖所各元件參數(shù)如圖所示，求在示，求在k1k1、k2k2點(diǎn)點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的發(fā)生三相短路時(shí)的各短路參數(shù)各短路參數(shù). .上頁上頁下頁下頁目錄目錄解：解：1.求求k1點(diǎn)的短路參數(shù)點(diǎn)的短路參數(shù)1） 繪制等效計(jì)算圖如圖所示。繪制等效計(jì)

57、算圖如圖所示。短路點(diǎn)的平均電壓為短路點(diǎn)的平均電壓為Uav1=37kV上頁上頁下頁下頁目錄目錄2）元件電抗的計(jì)算元件電抗的計(jì)算 系統(tǒng)電抗系統(tǒng)電抗 架空線電抗架空線電抗 3 3）k1k1點(diǎn)短路回路總電抗點(diǎn)短路回路總電抗 22v.1/37 /6002.2817syabrXUS1010.4 104wXx L 112.281746.2817sywXXX上頁上頁下頁下頁目錄目錄S1S1點(diǎn)的短路參數(shù)點(diǎn)的短路參數(shù) (3)1v.11/337/( 3 6.2817)3.4kAkaIUX(3).112.552.55 3.48.67kAshkiI(3).111.511.51 3.45.13kAshkII221v.1/

58、37 /6.2817218MVAkaSUX(2)(3)110.8660.866 3.42.94kAkkII上頁上頁下頁下頁目錄目錄 2. 2.求求k2k2點(diǎn)的短路參數(shù)點(diǎn)的短路參數(shù) 1) 繪制等效計(jì)算圖。短路點(diǎn)繪制等效計(jì)算圖。短路點(diǎn)Uav2=6.3kV 2) 元件電抗的計(jì)算元件電抗的計(jì)算 系統(tǒng)折算電抗系統(tǒng)折算電抗 架空線折算電抗架空線折算電抗 變壓器電抗變壓器電抗 電纜線電抗電纜線電抗22v.2/6.3 /6000.0662sasXUS22v.2L1L1v.16.3()4 ()0.11637awwaUXXU22v.26.30.070.86821003.2kaTTuUXS202 20.08 10.

59、08wLXx l 上頁上頁下頁下頁目錄目錄3) k23) k2點(diǎn)短路回路總電流點(diǎn)短路回路總電流4) k24) k2點(diǎn)的回路參數(shù)點(diǎn)的回路參數(shù) 2L1L2.swTwXXXXX0 06620 1160 86820 081 1304(3)2v.22/36.3/( 3 1.1304)3.22kAkaIUX(3).222.552.55 3.228.21kAshkiI(3).221.511.51 3.224.86kAshkII222v.22/6.3 /1.130435MVAkaSUX(2)(3)220.8660.866 3.222.79kAkkII上頁上頁下頁下頁目錄目錄井下低壓電網(wǎng)短路計(jì)算井下低壓電網(wǎng)短路

60、計(jì)算井下低壓電網(wǎng)與高壓電網(wǎng)的短路計(jì)算的不同點(diǎn)：井下低壓電網(wǎng)與高壓電網(wǎng)的短路計(jì)算的不同點(diǎn)： 1.元件電阻不能忽略元件電阻不能忽略。煤礦井下供電電網(wǎng)為電纜線路，。煤礦井下供電電網(wǎng)為電纜線路，其電阻比電抗大。所以在計(jì)算井下電網(wǎng)的短路電流時(shí)，其電阻比電抗大。所以在計(jì)算井下電網(wǎng)的短路電流時(shí)，必須考慮電阻。必須考慮電阻。（1）據(jù)電纜截面查有關(guān)電工手冊(cè)得出其單位長度電阻）據(jù)電纜截面查有關(guān)電工手冊(cè)得出其單位長度電阻r0，再乘以電纜的長度即得電纜電阻。再乘以電纜的長度即得電纜電阻。 R = r0 . L（2）電纜電阻也可以按下式計(jì)算：）電纜電阻也可以按下式計(jì)算：式中：式中：L線路長度，線路長度，m； A導(dǎo)線截面