PPT《第3章 短路电流及其计算》

第3章 短路电流及其计算 工厂供电 天津理工大学中环信息学院自动化工程系 了解:无限大容量电力系统中三相短路电流的物理过程及有关概念.

理解:短路冲击电流的概念、及与短路电流周期分量有效值的关系.重点:欧姆法和标幺值法计算短路电流的方法,掌握短路热稳定和动稳定校验的方法. 第3章 短路电流及其计算 第3章 短路电流及其计算 3.1 短路的原因、后果及其形式 3.3 无限大容量电力系统中的短路电流计算 3.2 无限大容量电力系统发生三相短 路时的物理过程和物理量 3.4短路电流的效应与校验 3.1 短路的原因、后果及其形式 3.1.1短路的概念 不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接 电器绝缘损坏;

运行人员误操作 ;

其他因素. 3.1.2短路的原因 3.1.3短路的后果

1 短路的电动效应和热效应

2 电压骤降

3 造成停电事故

4 影响系统稳定

5 产生电磁干扰 3.1.4短路的形式

1 三相短路

2 两相短路

3 单相短路

4 两相接地短路 选择和校验各种电气设备,例如断路器、互感器、电抗器、母线等 ;

合理配置继电保护和自动装置 ;

作为选择和评价电气主接线方案的依据 . 3.1.5短路电流计算目的 3.2无限大容量电力系统发生三相短 路时的物理过程和物理量 3.2.1无限大容量电力系统的概念 无限大容量只是一个相对概念,指电源系统的容量相对于用户容量大得多,在发生三相短路时电源系统的阻抗远远小于短路回路的总阻抗,以致无论用户负荷如何变化甚至发生短路,系统的母线电压都能基本维持不变. 在工程计算中,当电源系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的5%~10%,或者电源系统的容量超过用户容量的50倍时,可将其视为无穷大容量电力系统. 3.2.2 短路有关的物理量 假设在电压 = 0时发生三相短路,短路电流周期分量为 式中 ――短路次暂态电流有效值,即短路后第一个周期的短路电流周期分量 的有效值. 短路电流周期分量 由于短路电路的电抗一般远大于电阻,即90°,因此短路初瞬间( t =0时)的短路电流周期分量 是按指数规律衰减的,经历3 ~5 即衰减至零,短路的暂态过程结束,短路进入稳态.由衰减时间常数 知,电路中电阻越大,电感越小,暂态过程越短促.暂态过程结束后的短路电流称为短路稳态电流,短路稳态电流只含短路电流的周期分量. 短路电流非周期分量 ,是用以维持短路初瞬间的电流不致突变而由电感上引起的自感电动势所产生的一个反向电流,短路电流非周期分量为 短路电流非周期分量 短路全电流 就是其周期分量 和非周期分量 之和,即某一瞬时 的短路全电流有效值 是以时间t为中点的一个周期内的 的有效值 和在时刻的瞬时值 的方均根值,即 短路全电流 当→0,则→2;

当→0,则→1.因此1<

XΣ/3时才需要考虑电阻. 如果不计电阻,则三相短路电流的周期分量有效值为 三相短路容量为 采用欧姆法进行短路电流计算的关键是确定短路回路的阻抗.下面分别讲述供电系统中各主要元件如电源系统、电源变压器和电源线路的阻抗计算. 电力系统的阻抗 电力系统的电阻一般很小,不予考虑 电力系统的电抗: 式中 Uc――高压馈电线的短路计算电压(kV), 采用短路点的短路计算电压 Soc――系统出口断路器的断流容量,(MV?A)可查有关手册或产品样本. 式中 RT Uc ―― 短路点的短路计算电压(kV)SN ―― 变压器的额定容量(kVA)ΔPk――变压器的短路损耗(kW),可查 有关手册或产品样本. 电力变压器的阻抗 变压器的电阻 故 变压器的电抗XT 式中 Uk%―变压器的短路电压百分值,可查有关手册或产品样本. 故 变压器的电阻RT 式中 R0――导线或电缆单位长度的电阻(Ω/km)线路长度(km). 式中 X0――导线或电缆单位长度的电抗(Ω/km)线路长度(km). 电力线路的阻抗 线路的电阻RWL 线路的电抗XWL 各元件的阻抗 化简短路电路 其他短路量 计算短路电流周期分量 阻抗换算 式中 R、X 和Uc―― 换算前元件的电阻、电抗和元 件所在处的短路计算电压;