短路電流分析與計(jì)算演示

（優(yōu)選）短路電流分析與計(jì)算現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日短路的概念:所謂短路，是指電力系統(tǒng)除正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間的“短接”。第一節(jié)概述短路的產(chǎn)生原因電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞各種形式的過(guò)電壓（如雷擊）

絕緣材料的自然老化、臟污、直接機(jī)械損傷等

沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備中的缺陷

現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行不良所致

運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉倒閘

線路檢修后未拆除地線就加上電壓等誤操作

鳥獸跨接在裸露的載流部分

風(fēng)、雪、雹等自然現(xiàn)象

現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日短路的種類

三相短路

兩相短路

兩相接地短路

單相接地短路

現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日各種短路的示意圖和代表符號(hào)如下：

現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日短路的現(xiàn)象及后果

伴隨短路所發(fā)生的基本現(xiàn)象：電流劇烈增加，系統(tǒng)中的電壓將急劇下降。短路所引起的后果：短路點(diǎn)的電弧有可能燒壞電氣設(shè)備，同時(shí)很大的短路電流通過(guò)設(shè)備會(huì)使發(fā)熱增加，當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可能使設(shè)備過(guò)熱而損壞；

很大的短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，要引起導(dǎo)體間很大的機(jī)械應(yīng)力，如果導(dǎo)體和它們的支架不夠堅(jiān)固，則可能遭到損壞；

現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日短路時(shí)，系統(tǒng)電壓大幅下降，對(duì)用戶工作影響很大。系統(tǒng)中最主要的負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢及設(shè)備損害；

有可能使并列的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，引起大片地區(qū)停電；

不對(duì)稱短路引起的不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡磁通，會(huì)在鄰近的平行線路內(nèi)（如通信線路或鐵道信號(hào)系統(tǒng)）感應(yīng)很大的電動(dòng)勢(shì)。這將造成通信的干擾并危及設(shè)備和人身的安全?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日第二節(jié)

無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程分析

無(wú)限大容量電源這是一個(gè)相對(duì)的概念。當(dāng)電源容量足夠大時(shí)，其等值內(nèi)阻抗就很小，短路回路中線路、變壓器等的等值阻抗比電源內(nèi)阻抗大得多，電源母線電壓變化甚微，這種電源就稱為無(wú)限大容量電源。無(wú)限大電源用現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日三相短路暫態(tài)過(guò)程分析

三相電路對(duì)稱，可只討論一相（如A相）。

現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日（1）短路前的穩(wěn)態(tài)

式中Um為電源電壓幅值，它恒定不變；Im為短路前電流幅值；φ短路前回路的阻抗角；α短路前瞬間電源電壓的初相角。

現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日（2）短路后的過(guò)渡過(guò)程

它的解為

現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日短路前

短路后

因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?，必?/p>

即

從而得到

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日3.產(chǎn)生最大短路全電流條件

(2)Φd＝π/2，即短路回路近似為純感性電路；

(1)Im＝0，即短路前電路為空載；(3)α＝0，即發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值恰好為0。

現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日將以上條件代入全電流公式，得

可見(jiàn)，短路后經(jīng)過(guò)半個(gè)周期即出現(xiàn)短路全電流的最大瞬時(shí)值。

4．短路沖擊電流和沖擊系數(shù)

短路沖擊電流是指短路電流的最大可能瞬時(shí)值。

沖擊電流

式中Kch為短路電流沖擊系數(shù)；Idz為短路電流周期分量有效值。當(dāng)短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)時(shí)，Kch＝1.8，ich＝2.55Idz

短路沖擊電流主要用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定性。

現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日5．短路全電流最大有效值

它出現(xiàn)在過(guò)渡過(guò)程的第一個(gè)周期。其值為

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)非周期分量的數(shù)值在第一個(gè)周期內(nèi)是恒定不變的，等于它在t＝T/2時(shí)的瞬時(shí)值。則

當(dāng)Kch＝1.8，Ich＝1.52Idz

短路全電流有效值常用來(lái)檢驗(yàn)電氣設(shè)備的斷流能力或動(dòng)穩(wěn)定性。

現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日可見(jiàn)，對(duì)于無(wú)限大電源供電系統(tǒng)，若要求Kch和ich，只要求出周期分量有效值Idz即可。

式中UB為電源額定電壓；ZdΣ為由電源至短路點(diǎn)的總阻抗，也稱為短路回路總阻抗。

現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日第三節(jié)

短路回路總阻抗的求取

1．計(jì)算短路電流基本假設(shè)

（1）以網(wǎng)絡(luò)平均電壓取代元件的額定電壓

假定處在同一電壓級(jí)中的各元件的額定電壓都相等，即在數(shù)值上取其額定電壓的平均值，并把它稱為網(wǎng)絡(luò)平均電壓。

（2）高壓電網(wǎng)計(jì)及電抗

因此

現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日2.各元件統(tǒng)一基準(zhǔn)值電抗標(biāo)幺值的計(jì)算

這是精確算法。

在短路計(jì)算中采用近似算法，即認(rèn)為在同一標(biāo)稱電壓電網(wǎng)中的各元件，其額定電壓都等于網(wǎng)絡(luò)平均電壓，基準(zhǔn)電壓也取網(wǎng)絡(luò)的平均電壓。在此條件下，上式可簡(jiǎn)化為

常用的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式見(jiàn)表4－3

現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日3.具有變壓器的多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值等值電路的建立

用表4－3的公式計(jì)算出各元件的電抗標(biāo)幺值后，無(wú)需再考慮用變壓器的變比進(jìn)行歸算，直接將其連成等值電路即可。

4.短路回路總電抗標(biāo)幺值的計(jì)算

(1)繪制計(jì)算電路圖

(2)短路計(jì)算點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行方式確定

(3)繪制等值電路圖

(4)等值電路的歸并與簡(jiǎn)化

現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日例題

圖中在d點(diǎn)發(fā)生三相短路，請(qǐng)計(jì)算短路回路的總電抗標(biāo)幺值。

解：選Sj＝100MVA，Uj＝Upj

等值電路及其簡(jiǎn)化過(guò)程為

現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日第四節(jié)

無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算

有名制法

選定短路點(diǎn)所在電壓級(jí)作為基本級(jí)

將各元件的阻抗用變壓器的近似變比歸算到基本級(jí)

求出電源至短路點(diǎn)的總阻抗

短路周期電流有效值為

現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日取Kch＝1.8，則ich＝2.55Idz，Ich＝1.52Idz在選擇斷路器時(shí)，需要校驗(yàn)它的斷路能力，要求計(jì)算短路點(diǎn)的短路容量。三相短路容量為：

現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日標(biāo)幺制法

若電源至短路點(diǎn)的總電抗的標(biāo)幺值已經(jīng)求出，則短路電流周期分量有效制的標(biāo)幺值為

三相短路容量的標(biāo)幺值為

現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日例題

圖示的無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)中，降壓變電所低壓側(cè)發(fā)生三相短路，試計(jì)算短路周期電流有效值Idz和短路沖擊電流ich，短路全電流最大有效值Ich，短路容量Sd。（取Kch＝1.8）

解：（1）用有名制法

短路發(fā)生在10.5kV側(cè)，所以選10.5kV為基本電壓級(jí)。

線路電抗

現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期日變壓器電抗

兩臺(tái)變壓器并聯(lián)的等值電抗為

短路回路總電抗為

短路電流周期分量有效值

現(xiàn)在是26