供電工程電氣

1、2021-12-9第四章第四章 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算 及電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)及電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)3.1 概述概述 3.2 無限大容量電源供電系統(tǒng)的短路過程分析無限大容量電源供電系統(tǒng)的短路過程分析 3.3 無限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法無限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法3.4 低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算3.5 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)3.6 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)2021-12-9第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路是指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線等）之間短路是指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)

2、電部分（各相導(dǎo)體、地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。發(fā)生的低阻性短接。 造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤操作、鳥獸危害等。操作、鳥獸危害等。 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障后，短路電流往往要比正常負(fù)荷電流大許在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障后，短路電流往往要比正常負(fù)荷電流大許多倍，有時高達(dá)幾十萬安培。多倍，有時高達(dá)幾十萬安培。 當(dāng)它通過電氣設(shè)備時，溫度急劇上升，會使絕緣老化或損壞；同時產(chǎn)當(dāng)它通過電氣設(shè)備時，溫度急劇上升，會使絕緣老化或損壞；同時產(chǎn)生的電動力，會使設(shè)備載流部分變形或損壞；短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影生的電動力，會使

3、設(shè)備載流部分變形或損壞；短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行；嚴(yán)重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行；嚴(yán)重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會造成停電；不對稱短路的短路電流會產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場，對通信造成停電；不對稱短路的短路電流會產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場，對通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。2021-12-9二、短路的類型二、短路的類型 在供電系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路在供電系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路( (a)a)、兩相短路兩相短路( (b)b)、單相單相短路短路( (c,d)c,d)和兩相接地短路和兩相接地短路(

4、 (e,f)e,f)。 IkIkIka)C電源0BA(3)k負(fù)荷(3)(3)(3)電源0b)CIkBAIk(2)k負(fù)荷(2)(2)2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁負(fù)荷0c)C(1)kIk(1)電源BA負(fù)荷0d)NC(1)kIk(1)電源BA(1,1)e)CkI0電源ABkI(1,1)k(1,1)負(fù)荷(1,1)f)CkIkIA0電源kIB(1,1)負(fù)荷(1,1)k k 進(jìn)行短路計(jì)算的目的是正確選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備及其保護(hù)裝置。三相短進(jìn)行短路計(jì)算的目的是正確選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備及其保護(hù)裝置。三相短路電流是選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備的基本依據(jù)。另外還要用到不對稱短路的短路路電流是選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備的基本依據(jù)。另外

5、還要用到不對稱短路的短路電流、短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流等。電流、短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流等。三、計(jì)算短路電流的目的2021-12-9第二節(jié)第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)無限大容量電源供電系統(tǒng) 的短路過程分析的短路過程分析一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念一、無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念 無限大容量電源，就是指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對于用戶負(fù)無限大容量電源，就是指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對于用戶負(fù)荷容量大得多的電力系統(tǒng)，不管用戶的負(fù)荷如何變動甚致發(fā)生短路時，荷容量大得多的電力系統(tǒng)，不管用戶的負(fù)荷如何變動甚致發(fā)生短路時，電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓均維持不變。電源內(nèi)部均不產(chǎn)生

6、壓降，電源母線上的輸出電壓均維持不變。 二、短路過程的簡單分析二、短路過程的簡單分析GQ電源(3)ka)RLXLRXRXGikb)u2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁等效電路的電壓方程為等效電路的電壓方程為 sinkkmtdiR iLUtd解之得解之得, ,短路電流為短路電流為sin()(sinsin)f itTkzmkzmkmiItIIesin()f itTkzmkiItCesinsinzmkmCII則得短路電流則得短路電流zfiii 當(dāng)當(dāng)t t0 0時，由于短路電路存在著電感，因此電流不會突變，時，由于短路電路存在著電感，因此電流不會突變，即即ik0=i0 ，可求得積分常數(shù)，即可求得積分常數(shù)，

7、即sinmI式中，式中，iz為短路電流周期分量為短路電流周期分量; ; ifi為短路電流非周期分量。為短路電流非周期分量。短路前負(fù)荷電流為短路前負(fù)荷電流為sin()miIt2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁ifi(0)i正常運(yùn)行狀態(tài)0.01siz(0)i0O暫態(tài)穩(wěn)態(tài)t(t)ikuishi,uu2Iizifi 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線如下圖：無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線如下圖：2021-12-9三、有關(guān)短路的物理量三、有關(guān)短路的物理量 短路電流周期分量短路電流周期分量iz 短路電流非周期分量短路電流非周期分量ifi 短路全電流短路全電流ik.t 短路沖擊電流短路沖

8、擊電流ish 短路穩(wěn)態(tài)電流短路穩(wěn)態(tài)電流I sin()zzmkiIt2f if ittTTf izmziI eI ekzfiiii22.k tzfi tIIi0.01(0.01)(0.01)2(1)f iTshzfiziiiIe2shshzikI短路沖擊電流有效值短路沖擊電流有效值Ish 0.012222(0.01)(0.01)( 2)f iTshzfizzIIIII e21 2(1)shshzIkII= Iz.t = Iz .0f izmiI2021-12-9第三節(jié)第三節(jié) 無限大容量電源條件下無限大容量電源條件下 短路電流的計(jì)算方法短路電流的計(jì)算方法一、一、標(biāo)幺值法標(biāo)幺值法 在無限大容量電源供

9、電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路電流的周期分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的幅值和有效值是不變的。量的幅值和有效值是不變的。 (3)223 |3avavzUUIZRX(3)3avzUIX在高壓電路的短路計(jì)算中，通常只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。故在高壓電路的短路計(jì)算中，通常只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。故1.05avNUU*jAAA按標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時，一般是先選定基準(zhǔn)容量按標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時，一般是先選定基準(zhǔn)容量Sj和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓Uj。標(biāo)幺值標(biāo)幺值2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流 二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺

10、值二、供電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即取基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即取 1.05javNUUU100jSMVA33jjjjavSSIUU基準(zhǔn)電抗基準(zhǔn)電抗 23javjjjUUXSI22*javavSSjkjkSUUXXXSSSS Sk k為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量。為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量。 2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁 2 2）電力線路的電抗標(biāo)幺值）電力線路的電抗標(biāo)幺值式中，式中， L L為線路長度，為線路長度，x x0 0為線路單位

11、長度的電抗，可查手冊。為線路單位長度的電抗，可查手冊。*0202jWLWLjavavjSXx LXx LXUUS 3 3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值2.3%() 100() 100NTN TTkN TN TI XSXuUU2.%100kN TTN TuUXS因?yàn)橐驗(yàn)?所以所以 2.*.2%100100kN TjkN TTTjavN TjuUSuSXXXUSS標(biāo)幺值標(biāo)幺值 短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可利用其等效電路短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可利用其等效電路圖進(jìn)行電路化簡求總電抗標(biāo)么值。圖進(jìn)行電路化簡求總電抗標(biāo)么值。2021-12-9三、三相

12、短路電流的計(jì)算三、三相短路電流的計(jì)算無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計(jì)算無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計(jì)算: : 2(3)(3)*133javavzzjjjSUUIIIS XXXU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： (3)(3)*jzzjIIIIX其他短路電流：其他短路電流： (3)(3)zII2.551.51shzshziIII1.841.09shzshziIII三相短路容量：三相短路容量： (3)(3)*33avjjkavzU ISSU IXX（對高壓系統(tǒng)）（對高壓系統(tǒng)）（對低壓系統(tǒng)）（對低壓系統(tǒng)）2021-12-

13、9 某廠一某廠一10/0.410/0.4kVkV車間變電所裝有一臺車間變電所裝有一臺S9S9800800型變壓器（型變壓器（u uk k%=5%=5），由廠由廠1010kVkV高壓配電所通過一條長高壓配電所通過一條長0.50.5kmkm的的1010kVkV電纜（電纜（x x0 00.08/km0.08/km）供供電。已知高壓配電所電。已知高壓配電所1010kVkV母線母線k-1k-1點(diǎn)三相短路容量為點(diǎn)三相短路容量為5252MVAMVA，試計(jì)算該車間試計(jì)算該車間變電所變電所380380V V母線母線k-2k-2點(diǎn)發(fā)生三相短路時的短路電流。點(diǎn)發(fā)生三相短路時的短路電流。 例題1100,0.4jjSM

14、VAUkV10030.4144.34jMVAIkVkA解：1.1.確定基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值 S9-800電纜線 0.5km10kVk-10.38kVk-2G電源2.2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值*11001.9252jkSMVAXSMVA2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁 2 2）電力線路的電抗標(biāo)幺值）電力線路的電抗標(biāo)幺值*202211000.08(/) 0.50.036(10.5)javSMVAXx LkmkmUkV 3 3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值3*34%5100106.251

15、00100800jkN TSukVAXXSkVA3求求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (2)1231.920.0366.258.206kXXXX2) 三相短路電流周期分量有效值三相短路電流周期分量有效值(3)22(2)144.3417.588.206jkkIkAIkAX3) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3)(3)(3)(3)221.84 17.5832.351.09 17.5819.1617.58shshkkikAkAIkAkAIIkA 2021-12-9 某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系

16、統(tǒng)出口處的短路容量為某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容量為S Sk k=250MVA=250MVA，試求工廠變電所試求工廠變電所1010kVkV母線上母線上k k-1-1點(diǎn)短路和兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行、分列運(yùn)點(diǎn)短路和兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行、分列運(yùn)行兩種情況下低壓行兩種情況下低壓380380V V母線上母線上k k-2-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。Q電源架空線 5km10kVSkG0.38kV10kVk-2S9-1000k-1S9-1000例題212100,10.5,0.4jjjSMVAUkVUkV111005.5033 10.5jjjSMVAIkAUk

17、V2100144.3430.4jMVAIkAkV解：1.1.確定基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值 2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁2.2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值*11000.4250jkSMVAXSMVA 2 2）電力線路的電抗標(biāo)幺值）電力線路的電抗標(biāo)幺值*202211000.35(/) 51.59(10.5)javSMVAXx LkmkmUkV 3 3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值3*34%51001051001001000jkN TSukVAXXSkVAX11*X2*2X3*3*X44k-

18、1k-22021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁3 3. 求求k k-1-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值*(1)120.4 1.591.99kXXX2）三相短路電流周期分量有效值）三相短路電流周期分量有效值(3)*11(1)/5.50/1.992.76kjkIIXkAkA3）其他三相短路電流）其他三相短路電流 (3)(3)(3)(3)112.55 2.767.041.51 2.764.172.76shshkkikAkAIkAkAIIkA 4）三相短路容量）三相短路容量 (3)1(1)/100/1.9950.

19、3kjkSSXMVAMVA2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁4求求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量 兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下：兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下： 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (2)12345/0.4 1.594.492kXXXXX2) 三相短路電流周期分量有效值三相短路電流周期分量有效值(3)22(2)144.3432.144.49jkkIkAIkAX3) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3)2(2)/100/4.4922.27kjkSSXMVAMVA4） 三相短路容量三相短路容量 (3)(3)(3)(3)221.8

20、4 32.1459.141.09 32.1435.0332.14shshkkikAkAIkAkAIIkA 2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁兩臺變壓器分列運(yùn)行情況下：兩臺變壓器分列運(yùn)行情況下： 1）總電抗標(biāo)么值）總電抗標(biāo)么值 (2)1230.4 1.5956.99kXXXX2) 三相短路電流周期分量有效值三相短路電流周期分量有效值(3)22(2)144.3420.656.99jkkIkAIkAX3) 其他三相短路電流其他三相短路電流 (3)2(2)/100/6.9914.31kjkSSXMVAMVA4） 三相短路容量三相短路容量 (3)(3)(3)(3)221.84 20.6538.001.09

21、20.6522.5120.65shshkkikAkAIkAkAIIkA 2021-12-9四、兩相短路電流的估算 (2)2avzUIX兩相短路電流兩相短路電流 XRQ電源GIkkXLRLUav而三相短路電流而三相短路電流 (3)3avzUIX所以所以 (2)(3)(3)30.8662zzzIII2021-12-9第四節(jié)第四節(jié) 低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算一、低壓電網(wǎng)短路計(jì)算的特點(diǎn) 1 1、配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；2 2、電阻值較大，電抗值較??；、電阻值較大，電抗值較?。? 3、低壓系統(tǒng)元件的電阻多以

22、毫歐計(jì)，因此用有名值法比較方便。、低壓系統(tǒng)元件的電阻多以毫歐計(jì)，因此用有名值法比較方便。4 4、因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，、因低壓系統(tǒng)的非周期分量衰減快，k kshsh值在值在1 11.31.3范圍。范圍。 二、三相短路電流的計(jì)算二、三相短路電流的計(jì)算 (3)223 ()avzUIRX400avUV 電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可忽略不計(jì)。線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可忽略不計(jì)。 2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁1 1高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗高壓

23、側(cè)系統(tǒng)的阻抗2310avSkUZS3 3母線及電纜的阻抗，其單位長度值可查手冊。母線及電纜的阻抗，其單位長度值可查手冊。 0.995SSXZ0.1SSRX2 2變壓器的阻抗變壓器的阻抗22.kavTN TPURS2.%100kavTN TuUZS22TTTXZRm應(yīng)計(jì)及的電阻、電抗（單位均為應(yīng)計(jì)及的電阻、電抗（單位均為 ）有）有 歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算：歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算： 400avUV歸算到低壓側(cè)的變壓器阻抗可按下式計(jì)算：歸算到低壓側(cè)的變壓器阻抗可按下式計(jì)算： 400avUV2021-12-9三、單相短路電流的計(jì)算 根據(jù)對稱分量法，單相根據(jù)對稱分量法，單

24、相短路電流為短路電流為(1)1203zUIZZZ(1)220.000.00220()()zSTWSTWVIRRRXXX 工程計(jì)算公式為工程計(jì)算公式為高壓系統(tǒng)的高壓系統(tǒng)的相零電阻相零電阻變壓器的相變壓器的相零電阻零電阻母線及電纜的母線及電纜的相零電阻相零電阻負(fù)荷0d)NC(1)kIk(1)電源BA正序阻抗正序阻抗負(fù)序阻抗負(fù)序阻抗零序阻抗零序阻抗低壓側(cè)低壓側(cè)單相短路電流的大小與變壓器單相短路時的相零阻抗密切相關(guān)。單相短路電流的大小與變壓器單相短路時的相零阻抗密切相關(guān)。各元件的相零電阻與電抗值可通過計(jì)算或查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。各元件的相零電阻與電抗值可通過計(jì)算或查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。2021-12-9 某用戶某

25、用戶10/0.38kV變電所的變壓器為變電所的變壓器為SCB10-1000/10型，型，Dyn11聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)，已知變壓器高壓側(cè)短路容量為已知變壓器高壓側(cè)短路容量為150MVA，其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算電路如其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算電路如圖所示。求短路點(diǎn)圖所示。求短路點(diǎn)k-1處的三相和單相短路電流。處的三相和單相短路電流。例題3 解：1 1、計(jì)算有關(guān)電路、計(jì)算有關(guān)電路元件的阻抗元件的阻抗 0.38kV10kVk-2YJV-395+250電纜線WL L=50m 母線WB L=6mTMY-3(10010)+808SCB10-1000/10Skk-1 1) 1)高壓系統(tǒng)阻抗（歸算高壓系統(tǒng)阻抗（歸算到到40

26、0400V V側(cè)）側(cè)） 232310(400 )101.07150avSkUZSVmMVA0.9950.995 1.071.065SSXZmm 0.10.106SSRXm2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁020.713SSXXm 相零阻抗相零阻抗( (Dyn11Dyn11聯(lián)接聯(lián)接) ) 020.0713SSRRm 2 2）變壓器的阻抗（歸算到低壓側(cè)）變壓器的阻抗（歸算到低壓側(cè)）22.%6 (400 )9.6100100 1000kavTN TuUVZmSkVA2222.7.09(400 )1.134(1000)kavTN TPUkWVRmSkVA22229.61.1349.533TTTXZRmm

27、因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故高壓側(cè)系統(tǒng)的相零阻抗按每相阻因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故高壓側(cè)系統(tǒng)的相零阻抗按每相阻抗值的抗值的2/32/3計(jì)算，即計(jì)算，即 01.134TTRRm 09.533TTXXm 2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁0.18161.086WBXxLmmmm2.2.三相短路回路總阻抗及三相短路電流三相短路回路總阻抗及三相短路電流 0.02560.15WBRrLmmmm相零阻抗為相零阻抗為 000.38062.280WBXxLmmmm 000.056/60.336WBRrLmmmm (0.106 1.1340.15)1.39STWBRRRRmm 3) 3) 母線的阻抗母線的阻抗

28、 (3)222240019.633 ()3 (1.3911.684 )avkUVIkARXm(1.065 9.533 1.086)11.684STWBXXXXmm2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁0000(0.71+9.533+2.280)=12.523STWBXXXXmm 0000(0.071+1.134+0.336)=1.541STWBRRRRmm 3. 3.單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流 (1)22220022017.431.54112.523kUVIkARXm單相短路電流為單相短路電流為 單相短路回路總相零電抗為單相短路回路總相零電抗為單相短路回路

29、總相零電阻為單相短路回路總相零電阻為2021-12-9第五節(jié)第五節(jié) 短路電流的效應(yīng)短路電流的效應(yīng)一、短路電流的力效應(yīng)一、短路電流的力效應(yīng) 強(qiáng)大的短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)體，將產(chǎn)生很大的電動力，即電強(qiáng)大的短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)體，將產(chǎn)生很大的電動力，即電動力效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形。動力效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體受到破壞或產(chǎn)生永久性變形。 短路電流產(chǎn)生的熱量，會造成電氣設(shè)備和導(dǎo)體溫度迅速升高，即熱短路電流產(chǎn)生的熱量，會造成電氣設(shè)備和導(dǎo)體溫度迅速升高，即熱效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體絕緣強(qiáng)度降低，加速絕緣老化甚至損壞。效應(yīng)，可能使電氣設(shè)備和導(dǎo)體絕緣強(qiáng)度降低，加速絕緣老化甚

30、至損壞。 為了正確選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，必須為了正確選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體，保證在短路情況下也不損壞，必須校驗(yàn)其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。校驗(yàn)其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 對于兩根平行導(dǎo)體，通過電流分別為對于兩根平行導(dǎo)體，通過電流分別為i i1 1和和i i2 2，其相互間的作用力其相互間的作用力F F( (單單位位 N N）可用下面公式來計(jì)算：可用下面公式來計(jì)算： 721 2210flFk i iN Aa2021-12-9 在三相系統(tǒng)中，當(dāng)三相導(dǎo)體在同一平面平行布置時，受力最大的是在三相系統(tǒng)中，當(dāng)三相導(dǎo)體在同一平面平行布置時，受力最大的是中間相。當(dāng)發(fā)生三相短路故障時，短路電流沖擊值通過導(dǎo)體中

31、間相所產(chǎn)中間相。當(dāng)發(fā)生三相短路故障時，短路電流沖擊值通過導(dǎo)體中間相所產(chǎn)生的最大電動力為：生的最大電動力為：(3)272max310fshlFk iN Aa續(xù)上頁續(xù)上頁二、二、短路點(diǎn)附近交流電動機(jī)的反饋沖擊電流影響短路點(diǎn)附近交流電動機(jī)的反饋沖擊電流影響 當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交流電動機(jī)的額定電流之和超過短路電流的當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交流電動機(jī)的額定電流之和超過短路電流的1%1%時，時，按按GB50054-95GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)計(jì)入電動機(jī)反饋電流的影響。低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)計(jì)入電動機(jī)反饋電流的影響。 Q電源Gkishish.MM 載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的

32、條件是載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的條件是(3)maxalFF2021-12-9 當(dāng)交流電動機(jī)進(jìn)線端發(fā)生三相短路時，它反饋的最大短路電流瞬時當(dāng)交流電動機(jī)進(jìn)線端發(fā)生三相短路時，它反饋的最大短路電流瞬時值（即電動機(jī)反饋沖擊電流）可按下式計(jì)算：值（即電動機(jī)反饋沖擊電流）可按下式計(jì)算： .2()Msh MSh MN MMEikIX續(xù)上頁續(xù)上頁 由于交流電動機(jī)在外電路短路后很快受到制動，因此它產(chǎn)生的反饋電由于交流電動機(jī)在外電路短路后很快受到制動，因此它產(chǎn)生的反饋電流衰減很快，所以只有在考慮短路沖擊電流的影響時，才需要計(jì)入電動機(jī)流衰減很快，所以只有在考慮短路沖擊電流的影響時，才需要計(jì)入電

33、動機(jī)的反饋電流。此時短路點(diǎn)的短路沖擊電流為的反饋電流。此時短路點(diǎn)的短路沖擊電流為 .shshsh Miii三、短路電流的熱效應(yīng)（一）短路時導(dǎo)體的發(fā)熱（一）短路時導(dǎo)體的發(fā)熱 在線路發(fā)生短路時，強(qiáng)大在線路發(fā)生短路時，強(qiáng)大的短路電流將使導(dǎo)體溫度迅速的短路電流將使導(dǎo)體溫度迅速升高。升高。 Ot0t12tLk短路前后導(dǎo)體的溫度變化短路前后導(dǎo)體的溫度變化2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁在實(shí)際短路時間在實(shí)際短路時間t tk k內(nèi)內(nèi), ,短路電流的熱量為短路電流的熱量為222.000.240.24()kkttkkzfi tQI RdtIiRdt20.05()0.05zjkkItttI根據(jù)根據(jù)Q Q值可以確定出短

34、路時導(dǎo)體所達(dá)到的最高溫度值可以確定出短路時導(dǎo)體所達(dá)到的最高溫度k k。 發(fā)熱假想時間發(fā)熱假想時間kbQFttt繼電保護(hù)動作時間繼電保護(hù)動作時間斷路器開斷時間斷路器開斷時間20.24kjQIRt工程計(jì)算公式工程計(jì)算公式1kjktstt當(dāng)時， 載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的條件是載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備承受短路電流作用時滿足力穩(wěn)定的條件是kal2021-12-9第六節(jié)第六節(jié) 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)一、選擇校驗(yàn)項(xiàng)目及條件 電氣設(shè)備的選擇，必須滿足供電系統(tǒng)正常工作條件下和短路故障條件下電氣設(shè)備的選擇，必須滿足供電系統(tǒng)正常工作條件下和短路故障條件下工作要求，同時電氣設(shè)備應(yīng)工

35、作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。工作要求，同時電氣設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。 1. 按正常工作條件選擇按正常工作條件選擇 按正常工作條件選擇，就是要考慮電氣設(shè)備的環(huán)境條件和電氣要求。按正常工作條件選擇，就是要考慮電氣設(shè)備的環(huán)境條件和電氣要求。 環(huán)境條件是指電氣設(shè)備的使用場所、環(huán)境溫度，海拔高度以及有無防環(huán)境條件是指電氣設(shè)備的使用場所、環(huán)境溫度，海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求，據(jù)此選擇電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)類型。塵、防腐、防火、防爆等要求，據(jù)此選擇電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)類型。 電氣要求是指電氣設(shè)備在電壓、電流頻率等方面的要求，即所選電氣電氣要求是指電氣設(shè)備在電壓、電流頻率

36、等方面的要求，即所選電氣設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于所在線路的額定電壓、電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于所在線路的額定電壓、電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流；即小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流；即.N etNN etcUUII2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁 對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負(fù)荷開關(guān)等，則還有斷流對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負(fù)荷開關(guān)等，則還有斷流能力的要求，即最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流。能力的要求，即最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流。 1）對斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開

37、斷的線路最大短路電）對斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即流。即(3).maxOCkII 2）對負(fù)荷開關(guān)，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大負(fù)荷）對負(fù)荷開關(guān)，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大負(fù)荷電流。即電流。即.maxOCLII 3）對熔斷器）對熔斷器，其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電其最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即流。即(3)OCshII（對非限流型熔斷器）（對非限流型熔斷器）(3).maxOCkII（對限流型熔斷器）（對限流型熔斷器）2021-12-9續(xù)上頁續(xù)上頁 按短路故障條件校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路故

38、障時的力穩(wěn)定性和按短路故障條件校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路故障時的力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。 2. 按短路故障條件校驗(yàn)按短路故障條件校驗(yàn) 對于一般電器，滿足力穩(wěn)定的條件是：對于一般電器，滿足力穩(wěn)定的條件是： (3)etshii電器的額定峰值耐受電流電器的額定峰值耐受電流 對于一般電器，滿足熱穩(wěn)定的條件是：對于一般電器，滿足熱穩(wěn)定的條件是： 22tjI tI t電器的額定短時耐受電流有效值電器的額定短時耐受電流有效值 對于載流導(dǎo)體，滿足熱穩(wěn)定的條件是：對于載流導(dǎo)體，滿足熱穩(wěn)定的條件是： 310jIAtC導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)2021-12-9二、高壓斷路器的選擇與校

39、驗(yàn) 高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類型，按正常高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類型，按正常工作條件選擇額定電壓、額定電流并校驗(yàn)開斷能力，按短路故障條件校驗(yàn)工作條件選擇額定電壓、額定電流并校驗(yàn)開斷能力，按短路故障條件校驗(yàn)動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并同時選擇其操動機(jī)構(gòu)和操作電源。動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并同時選擇其操動機(jī)構(gòu)和操作電源。 例例4-1 4-1 試選擇某試選擇某1010KV KV 高壓配電所進(jìn)線側(cè)的高壓戶內(nèi)真空斷路器的型號高壓配電所進(jìn)線側(cè)的高壓戶內(nèi)真空斷路器的型號規(guī)格。已知該進(jìn)線的計(jì)算電流為規(guī)格。已知該進(jìn)線的計(jì)算電流為295295A A，配電所母線的三相短路電流周

40、期分量配電所母線的三相短路電流周期分量有效值為有效值為3.2kA 3.2kA ，繼電保護(hù)的動作時間為繼電保護(hù)的動作時間為1.11.1s s。 解：初步選解：初步選VS1-12/630-16VS1-12/630-16型進(jìn)行校驗(yàn)，如表所示，所選正確。型進(jìn)行校驗(yàn)，如表所示，所選正確。 (3)kI(3)shi2jI t序序號號安裝地點(diǎn)的電氣條件安裝地點(diǎn)的電氣條件VS1VS1-12/630-16型斷路器型斷路器項(xiàng)項(xiàng) 目目數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)項(xiàng)項(xiàng) 目目數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)結(jié)結(jié) 論論1UN10kVUN.QF12 kV合格合格2Ic295AIN.QF630A合格合格33.2kAIoc16kA合格合格42.553.2kA=8.16kAiet40kA合格合格5(3.2kA)2(1.1+0.2)s=13.3kA2s(16 kA) 24s=1024 kA2s合格合格2tI t2021-12-9三、高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn) 高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類型，按正常高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)，主要是按環(huán)境條件選擇結(jié)構(gòu)類型，按正常工作條件選擇額定電壓、額定電流并校驗(yàn)開斷能力。工作條件選擇額定電壓、額定電流并校驗(yàn)開斷能力。