供配電系統(tǒng)課件

供配電系統(tǒng)課件第1頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日內(nèi)容簡(jiǎn)介短路的原因、后果及其形式短路物理過(guò)程和物理量短路電流計(jì)算短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)重點(diǎn)內(nèi)容三相短路電流計(jì)算短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn)第3章短路電流及其計(jì)算供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第2頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日教學(xué)目標(biāo)熟悉短路的原因、后果及其形式了解短路物理過(guò)程理解各短路物理量概念掌握三相短路電流計(jì)算方法掌握電氣設(shè)備短路穩(wěn)定度校驗(yàn)方法第3章短路電流及其計(jì)算供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第3頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日學(xué)時(shí)安排：4～6學(xué)時(shí)課后作業(yè):習(xí)題學(xué)時(shí)安排及作業(yè)布置第3章短路電流及其計(jì)算供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第4頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日短路：不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻性短接，系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障就是短路

短路的原因絕緣損壞（主要原因）誤操作鳥(niǎo)獸危害\異物跨接短路及其原因3.1概述第3章短路計(jì)算供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第5頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日力效應(yīng)、熱效應(yīng)電壓驟降，影響正常運(yùn)行造成停電事故嚴(yán)重的短路影響系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性單相短路產(chǎn)生不平衡磁場(chǎng)－產(chǎn)生干擾短路的后果及短路計(jì)算目的

3.1概述第3章短路計(jì)算短路電流比正常電流大幾十倍～幾百倍；在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。需要進(jìn)行短路電流計(jì)算:

采取限制短路電流的措施造成停電事故設(shè)計(jì)、制造和選擇電氣設(shè)備，保證設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第6頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日短路的形式示意圖符號(hào)短路電流備注對(duì)稱短路三相短路發(fā)生幾率最小

短路電流最大

不對(duì)稱短路兩相短路兩相接地短路單相短路發(fā)生幾率最大;小接地電流系統(tǒng)單相接地短路電流很小短路的形式

3.1概述第3章短路計(jì)算供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第7頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日其容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)大得多用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過(guò)短路電路總阻抗的5%～10%，或電力系統(tǒng)的容量超過(guò)用戶供電系統(tǒng)容量50倍時(shí)，可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量系統(tǒng)。表示：∞系統(tǒng)3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)的概念供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第8頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日電路圖GRwLXWLRLXLGR∑X∑三相對(duì)稱電路→單相電路

∞電源Rw1、XWL——為線路(WL)的電阻和電抗

RL、XL——負(fù)荷(L)的電阻和電抗

R∑、X∑——短路電路的總電阻和總電感

3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第9頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日短路過(guò)程分析短路動(dòng)態(tài)方程：GR∑X∑3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程供配電系統(tǒng)高職高專ppt課件第10頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解方程，得:3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程短路過(guò)程分析第11頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

考慮最嚴(yán)重情況：3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程短路過(guò)程分析第12頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程短路過(guò)程分析第13頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路過(guò)渡過(guò)程短路過(guò)程分析第14頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日短路電流周期分量或穩(wěn)態(tài)分量有效值

周期分量瞬時(shí)值

有效值3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算

短路的有關(guān)物理量第15頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日短路沖擊電流：短路全電流中最大瞬時(shí)值3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析

第3章短路計(jì)算

短路的有關(guān)物理量短路沖擊電流有效值：第16頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.3三相短路電流的計(jì)算

第3章短路計(jì)算短路計(jì)算的簡(jiǎn)化說(shuō)明

取線路首端和末端電壓的平均值作為短路計(jì)算電壓

計(jì)算高壓電網(wǎng)短路電流時(shí)，一般只計(jì)及電力系統(tǒng)（電源）、變壓器和線路等幾個(gè)主要元件的阻抗，而且這些元件的電抗值通常遠(yuǎn)大于電阻值，可略去電阻

第17頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算短路電流的計(jì)算方法3.3三相短路電流的計(jì)算

歐姆法（有名單位制法）

標(biāo)么值法（相對(duì)單位值法）

短路容量法

電路的一般計(jì)算方法，主要適用于電壓等級(jí)較少的電網(wǎng)中，一般在低壓電網(wǎng)中應(yīng)用。應(yīng)用比較普遍，適宜于電壓等級(jí)較多的高壓電網(wǎng)中采用。短路容量法和標(biāo)么值法類似，只是將各元件電抗改為短路容量來(lái)計(jì)算。第18頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日同一個(gè)實(shí)際值，當(dāng)所選的基準(zhǔn)值不同時(shí)，其標(biāo)么值也就不同。說(shuō)明一個(gè)物理量的標(biāo)么值時(shí)，必須說(shuō)明其基準(zhǔn)值為何，否則只說(shuō)明一個(gè)標(biāo)么值是沒(méi)有意義的。第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

標(biāo)幺值的概念◆所謂標(biāo)么值，就是將電壓、電流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用其相對(duì)值表示：◆基準(zhǔn)值確定●原則上基準(zhǔn)值可以任意選擇，但通常選該物理量的額定值作為基準(zhǔn)值或整個(gè)系統(tǒng)選取便于計(jì)算的共同基準(zhǔn)值。●同一系統(tǒng)中，各個(gè)基準(zhǔn)值之間的關(guān)系應(yīng)該滿足其對(duì)應(yīng)實(shí)際有名值之間的關(guān)系。具體說(shuō)來(lái)，在三相電路中，進(jìn)行短路計(jì)算所涉及的物理量如電壓、電流、容量和阻抗的基準(zhǔn)值之間必須服從電路的歐姆定律和功率關(guān)系。第19頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

標(biāo)幺值的概念◆基準(zhǔn)值確定●基準(zhǔn)容量：●基準(zhǔn)電壓：●基準(zhǔn)電流：●基準(zhǔn)電抗：第20頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

供配電系統(tǒng)中各主要元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算

◆電力系統(tǒng)電抗●由系統(tǒng)的短路容量Sk

求取:

●由系統(tǒng)變電站高壓饋電線出口斷路器的斷流容量Soc進(jìn)行估算:

×G系統(tǒng)變電站SkSoc第21頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

供配電系統(tǒng)中各主要元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算

◆變壓器電抗由變壓器的短路電壓(即阻抗電壓)Uk％近似計(jì)算:

第22頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

供配電系統(tǒng)中各主要元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算

◆電力線路電抗×電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值（單位：Ω/km）線路結(jié)構(gòu)線路電壓220/380V6～10kV≥35kV架空線路電纜線路0.320.0660.350.080.400.12第23頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算的一般步驟●繪制計(jì)算電路圖。按供配電系統(tǒng)資料繪出計(jì)算電路圖，并在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需考慮的各元件的參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)。

●確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。

●計(jì)算各主要元件的阻抗標(biāo)么值，繪出等效電路圖，并在圖中標(biāo)注其序號(hào)和阻抗標(biāo)么值。一般是分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗標(biāo)么值。

●求出等效總阻抗，計(jì)算短路電流和短路容量

。

第24頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算示例（1）確定基準(zhǔn)值。取Sd=100MVA，Uc1=10.5kV，Uc2=0.4kV，而

例3-1某供配電系統(tǒng)如圖示。地區(qū)110/10kV變電站通過(guò)5km架空線向用戶供電。地區(qū)變電站10kV饋線出口斷路器為VS1（ZN63A-12/630-31.5）型真空斷路器。試求用戶變電所高壓母線k-1點(diǎn)和低壓母線k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。解：

××G∞電源ZN63A-12/630-31.5架空線5kmS11-M-800k-1k-2第25頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算示例（2）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值

解：

1）電力系統(tǒng)電抗標(biāo)么值。以地區(qū)變電站10kV饋線出口斷路器斷流容量進(jìn)行估算，由斷路器型號(hào)知

××G∞電源ZN63A-12/630-31.5架空線5kmS11-M-800k-1k-2第26頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算示例（2）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值

解：

2）架空線路電抗標(biāo)么值：3）變壓器電抗標(biāo)么值：短路等效電路如圖：

××G∞電源ZN63A-12/630-31.5架空線5kmS11-M-800k-1k-2第27頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算示例（3）求k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量

解：

1）總電抗標(biāo)么值：2）三相短路電流周期分量有效值

3）其他三相短路電流

4）三相短路容量第28頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算示例（4）求變壓器并列運(yùn)行時(shí)k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量

解：

1）總電抗標(biāo)么值：2）三相短路電流周期分量有效值

3）其他三相短路電流4）三相短路容量（略）（略）第29頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算示例（4）求變壓器分列運(yùn)行時(shí)k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量

解：

1）總電抗標(biāo)么值：2）三相短路電流周期分量有效值

3）其他三相短路電流4）三相短路容量（略）（略）第30頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

采用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算

◆短路計(jì)算示例解：

例3-1短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)么值三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-1點(diǎn)1.743.163.168.064.7757.47k-2點(diǎn)變壓器并列運(yùn)行4.5531.7231.7258.3634.5721.98變壓器分列運(yùn)行7.3618.9218.9234.8120.6213.11從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行時(shí)的短路電流要比并列運(yùn)行時(shí)小得多。所以在實(shí)際工程中變壓器通常采用分列運(yùn)行方式來(lái)限制其低壓母線短路電流。電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變，短路電流的大小就會(huì)隨之改變。稱使電力系統(tǒng)短路阻抗最小、短路電流最大的運(yùn)行方式為最大運(yùn)行方式，使電力系統(tǒng)短路阻抗最大、短路電流最小的運(yùn)行方式為最小運(yùn)行方式第31頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

低壓電網(wǎng)的短路計(jì)算

◆1000V以下低壓電網(wǎng)的短路計(jì)算特點(diǎn)

●高壓母線電壓可認(rèn)為保持不變?！裢ǔＳ?jì)入短路回路所有元件的阻抗，即除了應(yīng)計(jì)人前述主要元件的阻抗外，通常還計(jì)入下列元件阻抗：

●低壓電網(wǎng)一般只有一級(jí)電壓，短路計(jì)算采用歐姆法比較方便，而且阻抗單位一般采用毫歐（mΩ）表示?！褚虻蛪弘娋W(wǎng)電阻值相對(duì)較大，所以低壓電網(wǎng)短路電流非周期分量衰減較快，一般不超過(guò)0.03s。短路電流沖擊系數(shù)取值在1.1～1.3之間，也可按式（3-6）直接計(jì)算。

①母線的阻抗。②電流互感器一次線圈阻抗。當(dāng)?shù)蛪壕€路中只有兩相或一相裝有電流互感器時(shí)．則在計(jì)算三相短路電流時(shí)不計(jì)入電流互感器一次線圈的阻抗，但用于計(jì)算校驗(yàn)電流互感器的短路電流時(shí)，則應(yīng)計(jì)人其阻抗。③低壓斷路器過(guò)電流線圈阻抗。④低壓線路中各開(kāi)關(guān)觸頭接觸電阻等。開(kāi)關(guān)觸頭接觸電阻較小，有時(shí)略去不計(jì)。第32頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

低壓電網(wǎng)的短路計(jì)算

◆短路電流計(jì)算●低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算可參考高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算公式。即三相短路電流周期分量有效值可按下式計(jì)算（不忽略電阻）：●三相短路沖擊電流及其有效值按下式近似計(jì)算：第33頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.3三相短路電流的計(jì)算

交流電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響

●當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交流電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過(guò)系統(tǒng)短路電流的1%時(shí)，按規(guī)定應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。●當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)線端發(fā)生三相短路時(shí)，電動(dòng)機(jī)反饋沖擊電流可按下式計(jì)算

：●由于短路時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓驟降，致使電動(dòng)機(jī)因定子電動(dòng)勢(shì)反高于外施電壓而向短路點(diǎn)反饋電流，從而使短路計(jì)算點(diǎn)的短路沖擊電流增大

?！裼捎诮涣麟妱?dòng)機(jī)在外電路短路后很快受到制動(dòng)，所以它產(chǎn)生的反饋電流衰減極快。因此只在考慮短路沖擊電流的影響時(shí)才需計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流。第34頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.4兩相和單相短路電流的計(jì)算

兩相短路電流的計(jì)算

●計(jì)算：G∞電源R∑X∑●電路圖

：

●與三相短路電流關(guān)系：第35頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.4兩相和單相短路電流的計(jì)算

單相短路電流的計(jì)算

●計(jì)算：●電路圖

：

●與三相短路電流關(guān)系：G∞電源R∑X∑根據(jù)對(duì)稱分量法可求得其單相短路電流為

在工程設(shè)計(jì)中，可利用下式計(jì)算單相短路電流，即單相短路電流主要用于單相短路保護(hù)的整定及單相短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。第36頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第3章短路計(jì)算3.5短路電流的效應(yīng)

短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)

◆短路時(shí)的最大電動(dòng)力

●兩相短路●三相短路中間相電動(dòng)力最大●比較●結(jié)論：校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度，應(yīng)采用三相短路沖擊電流第37頁(yè)，共42頁(yè)，20