項目5短路電流計算

學(xué)習(xí)情境1----項目5短路電流計算短路計算1-短路的原因、后果及其形式2-無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程和物理量3-短路電流的計算4-短路電流的效應(yīng)與校驗1短路的原因

概念短路——指電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相或相與地之間直接金屬性連接的情況。

短路的原因

設(shè)備或裝置存在隱患各種絕緣損壞（老化、機(jī)械損傷、缺陷）、設(shè)計失誤、安裝不當(dāng)。自然災(zāi)害雷擊、線路倒桿、飛禽及小幼物或飛鳥跨接裸導(dǎo)體.

運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)過電壓引起絕緣損壞人為事故（管理不善、技術(shù)水平低）誤操作

短路的后果

產(chǎn)生強(qiáng)大的電動力→使設(shè)備變形、扭曲、斷裂。發(fā)生短路時，電流由IN↑→IK→F∝IK

產(chǎn)生嚴(yán)重的熱效應(yīng)→燒壞設(shè)備

產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場磁效應(yīng)→干擾通信網(wǎng)絡(luò)、無線電波、信號系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)產(chǎn)生電壓效應(yīng)，引起系統(tǒng)電壓大幅度下降→影響電能質(zhì)量，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步和系統(tǒng)瓦解

IK↑→發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電樞反應(yīng)→機(jī)端U↓

短路的形式包括：三相短路————對稱短路兩相短路————不對稱短路

單相接地————不對稱短路接地短路兩相接地————不對稱短路接地短路2、

無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時物理過程和物理量

定義:

容量相對于用戶內(nèi)部供配電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，負(fù)荷短路時電力系統(tǒng)母線電壓基本不變。

實際：Xs小于短路總阻抗5%~10%或系統(tǒng)總?cè)萘砍^用戶供配電系統(tǒng)容量50倍物理過程:電流不能突變(短路時L存在)暫態(tài)穩(wěn)態(tài)

有關(guān)短路的物理量短路電流周期分量特點(diǎn)：u=0時發(fā)生短路,電壓電流變化曲線圖4-3...\圖庫\4-3.TIFip（0）==（ip落后u900）I=I∞=IK

（有效值、幅值在短路全過程中恒定不變）

短路電流非周期分量特點(diǎn):inp=inp（0)=

短路全電流

ik=ip+inpIK（t）=

短路沖擊電流概念：ish=ip（0.01）+inp(0.01)==Ksh=1+——短路電流沖擊系數(shù)

=1~2

R∑→0L∑→0短路沖擊電流效值:IshIsh=

=

高壓電路ish=2.55Ish=1.51

低壓電路和1000KVA及以下變壓器二次側(cè)K（3）：Ksh=1.3→

ish=1.84Ish=1.09

短路穩(wěn)態(tài)電流:I∞=IK

3短路電流的計算

短路電流計算概述作用：正確選擇電氣設(shè)備選擇開關(guān)電器整定保護(hù)裝置選擇限制IK的元件（電抗器）

步驟

繪出計算電路圖

將各元件參數(shù)表示

對各元件編號

確定短路點(diǎn)

繪出等效電路圖（不同短路點(diǎn)）主要元件表示：元件序號/元件阻抗等效電路化簡

計算短路電流和短路容量

計算方法：歐姆法（有名單位制法）標(biāo)么制法（相對單位制法）相關(guān)物理量單位：

KV；KA；MVA；KW；KVA；Ω(SI制)V;A;W;VA;Ω4.3.2采用歐姆法進(jìn)行三相短路計算

計算==Uc：平均額定電壓（高于UN5%）

0.4KV0.69KV3.15KV6.3KV10.5KV37KV等.高壓電路或低壓電路中

——忽略電阻=

=

短路阻抗只計電源、變壓器、線路.

阻抗的計算

電力系統(tǒng)的阻抗

(電源)Rs〈〈X5

不考慮Rs

估算：Xs=

Soc=Sk=

變壓器阻抗

RT=△PK（

XT=

線路阻抗

RWL=R0LXWL=X0L

阻抗的換算

R=R（

X=

線路阻抗需換算

變壓器和電源阻抗則在公式中直接代入短路點(diǎn)Uc而可.例P80例4-1K-1點(diǎn)：Uc=10.5KVK-2點(diǎn):Uc=0.4KV4.3.3采用標(biāo)么制法進(jìn)行三相短路的計算

標(biāo)么值的定義及其基礎(chǔ)

=

A-----實際值

Ad-----基準(zhǔn)值

工程設(shè)計中:常取

Sd=100MVAUd=Uc=1.05UN

Id=

Xd=

用標(biāo)么制法作短路計算的有關(guān)公式無限大容量系統(tǒng)

======

===

各電抗標(biāo)么計算電源(系統(tǒng)):

變壓器:

線路:

標(biāo)么制法短路計算的

步驟和示例

繪短路計算電路圖,確定短路計算點(diǎn).

先定標(biāo)么制基準(zhǔn),并求出所有短路計算點(diǎn)電壓下的Id.

計算各元件電抗標(biāo)么值繪出等效電路圖,標(biāo)上元件電抗標(biāo)么值及短路點(diǎn)化簡計算.電抗標(biāo)么值和有名值的變換公式序號元件名稱

標(biāo)么值有名值1電源(系統(tǒng))2變壓器3線路4發(fā)電機(jī)(或電動機(jī))5電抗器例.4-1例4-2圖4-4例1.某供電系統(tǒng)的計算電路圖如圖所示,試用標(biāo)么值法計算K1點(diǎn)和K2點(diǎn)的短路回路總阻抗.解:設(shè)Sd=100MVA.Ud=Uc

=0.867

=0.333

=0.242

=1.454

=0.504

K1點(diǎn)總阻抗:

=0.867+0.333+0.242=0.442K2點(diǎn)總阻抗:

=1.442+0.7+1.454+0.504=4.1例2.

一個無限大容量系統(tǒng)通過一條70km的110kv輸電線路向某變電所供電，接線情況如下圖所示，試分別用有名單位制和標(biāo)么值計算輸電線路末端和變電所出線上發(fā)生三相短路時的短路電流周期分量、有效值和沖擊短路電流。如圖所示:

取Sd=15MVA，Ud=UCK1點(diǎn):

=0.0318

=31.446

=2.37KAK2點(diǎn):

=0.0318=0.105=0.0318+0.035=0.0668

=14.97IK2=

=20.58KA

ish=（取Sd=100MVA，Ud=UC再計算）

兩相短路電流的計算

R∑X∑AK(2)

B

∞電源

C==(忽略電阻)===0.866

==0.866

近似計算方式

短路電流的效應(yīng)與校驗

電動效應(yīng)

μ0=4π×10-7N/A2

(2)K(短路0.01S時發(fā)生）

(3)K中間相受力最大

=(短路0.01時發(fā)生)結(jié)論:

中間相導(dǎo)體所受電動力比大,校驗電器和導(dǎo)體的動穩(wěn)定度時,一般應(yīng)采用

短路動穩(wěn)定度的校驗

一般電器的動穩(wěn)定度校驗條件絕緣子的動穩(wěn)定校驗條件若母線在絕緣子上豎放若母線在絕緣子上平放

母線的動穩(wěn)定度校驗條件

母線檔距數(shù)為1～2,

母線檔距數(shù)多于2,

母線水平放W=（硬鋁母線LMY型.

硬銅母線TMY型.）

對短路計算點(diǎn)附近交流電動機(jī)反饋沖擊電流的考慮若短路點(diǎn)附近電動機(jī)

例3

反饋電流→()

短路電流的熱效應(yīng)與熱穩(wěn)定校驗

短路電流的熱效應(yīng)發(fā)熱>散熱→導(dǎo)體溫度恒定短路時，Ik產(chǎn)生熱量大,保護(hù)動作時間短(散熱少)→溫度↗短路前后導(dǎo)體溫升變化情況θL——正常負(fù)荷時間的溫度

θK——導(dǎo)體溫升最高