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文檔簡介

第九章電網(wǎng)短路電流計算一、短路原因及短路類型1、短路原因1°電氣設(shè)備、元件的損壞2°自然的原因3°人為事故2、短路類型1°三相短路K(3)2°兩相短路K(2)3°單相短路K(1)4°二相帶接地短路K(1,1)二、短路的后果及短路計算目的后果:1.產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度,使故障元件和短路電路中的其它元件損壞。2.電壓驟降,影響電氣設(shè)備的正常運行。3.造成停電事故。4.造成不對稱電路,其電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡磁場,對附近的通信設(shè)備、信號系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾。5.嚴(yán)重的短路運行電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,使并列運行發(fā)電機(jī)組失去同步,造成系統(tǒng)解列。短路計算目的:1.選擇和校驗電氣設(shè)備。2.繼電保護(hù)裝置的整定計算。3.設(shè)計時作不同方案的技術(shù)比較。供電線路發(fā)生單相短路的幾率最高;但以發(fā)生三相短路時造成的后果最為嚴(yán)重。9.1三相交流電網(wǎng)短路的過渡過程一、短路電流的過渡過程的分析“無限大容量電源”:系統(tǒng)內(nèi)部短路發(fā)生變化,系統(tǒng)電源電壓維持不變。三相短路等效電路如圖示

過渡過程:電路阻抗

Z=(R+RWL)+j(X+XWL)→Z/=RWL+jXWL

由三相對稱電路分析設(shè):三相短路等效電路圖無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路前后的電壓\電流曲線再設(shè)t=0s時發(fā)生短路解方程1°特解

其中

2°通解:∵電感電路中的電流不能發(fā)生突變即t=0—、0+時,∴短路全電流的計算公式:τ=L/R

在電源電壓及短路地點不變的情況下,要使短路全電流達(dá)到最大值。必需具備以下的條件:短路前為空載。設(shè)電路的感抗遠(yuǎn)大于電阻,即短路阻抗角為900。短路發(fā)生于某相電壓瞬時值過零值時。有關(guān)短路的物理量1短路電流的周期分量2短路電流的非周期分量3短路全電流4短路沖擊電流穩(wěn)態(tài)電流I∞由電感引起的衰減電流

短路時,短路電流最大可能值稱為短路時的沖擊電流沖擊電流出現(xiàn)在第一個半周期時間

f=50t=T/2=0.02/2=0.01s5、電流沖擊系數(shù)和沖擊電流沖擊電流出現(xiàn)在短路后第一個半周時間—為短路電流沖擊系數(shù)—短路電流周期分量的有效值。

τk=L/R當(dāng)電路中無電阻,為純電感時,τk→∞Ksh=2當(dāng)電路中無電感,為純電阻時,τk→∞Ksh=1∴短路沖擊系數(shù)1≤Ksh≤2

對高壓系統(tǒng)

τ=0.05s=1.8,對低壓系統(tǒng)

τ=0.008s=1.3,短路電流最大有效值:=1.8=1.3在高壓電網(wǎng)

在低壓電網(wǎng)

6、短路穩(wěn)態(tài)電流:經(jīng)過t=0.2s后,短路電流非周期分量衰減完畢,短路電流為穩(wěn)態(tài)短路電流,在無限大容量系統(tǒng)中,短路電流周期分量有效值在電流全過程中始終不變,則:9.2三相短路電流的計算

概述計算短路電流,首先要繪出計算電路圖。在圖上將計算短路電流所需要考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來,并將各元件依次編號,然后確定短路計算點,短路計算點要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。短路電流計算的方法有:歐姆法、標(biāo)幺制和短路容量法等。根據(jù)短路電流的特點,工程設(shè)計中采用的單位:

KAKVMVAKWKVA短路電流計算的幾點說明由電力系統(tǒng)供電的民用建筑內(nèi)部發(fā)生短路時,其容量遠(yuǎn)比系統(tǒng)容量要小,而阻抗則較系統(tǒng)阻抗大得多,短路時,系統(tǒng)母線上的電壓變動很小,可認(rèn)為電壓維持不變,即系統(tǒng)容量為無限大。在計算高壓電路中的短路電流時,只需考慮對短路電流值有重大影響的電路元件。由于發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電阻遠(yuǎn)小于其本身電抗,因此可不予考慮。但當(dāng)架空線和電纜較長,使短路電路的總電阻大于總電抗的1/3時,仍需計入電阻。1、歐姆法

在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時,其三相短路電流周期分量有效值。

UC—短路點的短路計算電壓

線路首端發(fā)生短路時最嚴(yán)重。因此按線路首端電壓考慮,UC比UN高5%UC:0.40.693.156.310.537….KV如不計電阻,則:在高壓電路中:X>>R一般只計電抗,不計R在低壓電路中:只有短路電路的RΣ>XΣ/3時才需要考慮R各電丹路元布件電??沟臉蛴嬎?、蹲電力注系統(tǒng)堪的阻字抗系統(tǒng)R一般僑很小涌,不皮予考趣慮XS=UC2/SocUC—短路計處算電壓信,可直牽接采用摘短路點毅的短路鑄計算電勸壓Soc—系統(tǒng)出識口斷流注容量,堡查手冊2、憤電力陳變壓仍器的汽阻抗變壓腹器的傾阻抗RT,可由向變壓吸器的討短路雄損耗ΔPK近似計礦算RT≈ΔPK(UC/靜SN)2UC—短路她點電讀壓SN—變壓逃器的蹤蝶額定責(zé)容量ΔPK—變壓腿器的苦短路柳損耗絞,查漠手冊變壓器防的電抗扣,可由瘦變壓器統(tǒng)短路電貢壓(即盈阻抗電棚壓)UK%近似伯計算XT≈(墻UK%/1察00)腦×UC2/SNUK%—變壓悶器短瘦路電仍壓%肅可查銜有關(guān)虧手冊3、不電力搬線路隱的阻狀抗線路貓的電借阻RWL可有已括知截面哄的導(dǎo)線降或電纜臟的單位遙長度電境阻R0求RWL=R0L線路牲的電篩抗XWL=X0LR0、X0數(shù)據(jù)滿從視導(dǎo)線紐奉參數(shù)構(gòu)查電力魂線路蜜單位示長度捏電抗劉平均覺值線路結(jié)構(gòu)單位長度電抗平均值(Ω/km)220/380V6-10KV35-110KV架空線路0.320.350.40電纜線路0.0660.080.12注意:惰在計算濱短路電延路的阻想抗時,溉例如電忙路內(nèi)含瀉有變壓叔器,則遷電路中尾各元件劈燕的阻抗慈都應(yīng)該崗統(tǒng)一換博算到短貪路點的生短路計姑算電壓停去。R、X借、UC—換算前R′、噴X′、少U′C—換算后例4-滅1:某料供電系浩統(tǒng)如圖永所示,縮慧已知電斑力系統(tǒng)逐出口斷徑路器為SN1跑0-1粉0Ⅱ型。試弓求工廠謠變電所渴高壓1帝0KV母線牢上K-迎1點和笑低壓患38稿0V母線上K-2點短帳路的扒三相恩短路歐電流收和短桑路容胸量。解:1、植求K-1點的鋤三相圈短路患電流伴和短陰路容姿量1)豆求各芬元件戒的電碧抗及兩總電掀抗電力系幟統(tǒng)的電梅抗:SN啦10煙-1毀0Ⅱ型斷路借器的斷泥流容量SOC=50狂0MV適A架空線神路的電只抗X0=0.娃38Ω栗/kmK-斧1點總論電抗2)三筆相短路晴電流和祝短路容璃量架空線加路的電勻抗電力址系統(tǒng)冠的電牲抗2、水求K-尋2點的三角相短路滿電流和盆短路容啦量短路昏容量三相短冬路電流電力變幼壓器的連電抗UK%=4貸.52、剖標(biāo)幺軋制法標(biāo)幺芝制法遼:因柱其短搞路計漠算中離的阻蘿抗以釘及電姥流電遇壓等五均采呀用標(biāo)萬幺值劍的方扁法,任一悼物理室量的著標(biāo)幺仗值A(chǔ)*d,是該物姥理量的表實際值A(chǔ)與所療選定旺的基顆準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值傭,即A*d=A/隔Ad各電氣算參數(shù)的削標(biāo)幺值傾用字母攪上加個帆星號表掀示。按標(biāo)幺紹制法進(jìn)林行短路掃計算時祝,一般厲是先選同定基準(zhǔn)吳容量Sd和基量準(zhǔn)電撈壓Ud基準(zhǔn)矩容量植,工憶程設(shè)躺計中寫通常刺取Sd=1仍00果MV梁A基準(zhǔn)吃電壓鞠,通秒常就巡壽取元索件所血在處鋤的短洪路計線算電頌壓,即Ud=旱UC基準(zhǔn)飼電流基準(zhǔn)幟電抗供電桐系統(tǒng)給各主養(yǎng)要元辣件的拔電抗賽標(biāo)幺擱值按雞下列棟公式踐計算1、杰電力效系統(tǒng)表電抗斜標(biāo)幺魚值X*S=XS/Xd=(U2C/SOC)/(錫U2d/Sd)=袍Sd/施SOC2、電汁力變壓夕器的電舒抗標(biāo)幺舉值3、電則力線路嬌的電抗限標(biāo)幺值X*WL=XWL/桑Xd=X0L/(肆U2d/Sd)=瘋X0LSd/U2C確定了射基準(zhǔn)容抖量Sd和基惜準(zhǔn)電征壓Ud以后揮,基但準(zhǔn)電拐流可按冊下式長計算心。無限大揭容量系林統(tǒng)三相組短路電衰流周期兼分量有譯效值的漲標(biāo)幺值梨按下列界式計算肯:三相獻(xiàn)短路爺電流濱周期覺分量爺有效何值短路貪容量短路電星路中所兔有元件括的電抗啟標(biāo)幺值扛求出后架,利用紐奉等效電駛路進(jìn)行梁化簡,乞計算其舍總電抗估標(biāo)幺值即。由于幅各元件媽都采用螞相對值轟,與短創(chuàng)路計算活點的電遍壓無關(guān)掘,因此梢無需進(jìn)供行換算成。所以斯比歐姆廣法優(yōu)越辭。例4絮-2少:前勵題,蝦試用樸標(biāo)幺贊制法歸計算恢工廠傲變電架所高只壓1闊0KV母線上K-1點和嚴(yán)低壓附38弄0V母線上K-2點短蚊路的追三相懂短路購電流柿和短肅路容倉量。解:呀確定窗基準(zhǔn)滲值Sd=1史00塞MV傾A昂UC1=1吉0.東5K竄V塔UC2=0骨.4樂KV則各元件稀的電抗離標(biāo)幺值禿:電力袍系統(tǒng)架空線件路電力變奪壓器K-兇1點:總電抗環(huán)標(biāo)幺值三相短耀路電流三相舉短路螺容量K-2點:總電抗公標(biāo)幺值三相仙短路澇電流三相殼短路鬼容量兩相賴短路亞電流供的計維算如果麥只計帆電抗對應(yīng)三蹈相短路具電流作業(yè)有一地索區(qū)變電近所通過與一條長4k增m的10K吊V電纜及線路礎(chǔ)供電獸給某站建筑劣一個貨裝有項三臺霧并列臺運行圍的SC睡10日-5勤00妖/1瘦0型變漿壓器滋的變欄電所.地區(qū)變步電站出膚口斷路緩器的斷肝流容量雨為300射MVA泡.請分別排用歐姆曬法和標(biāo)除幺制法喝求:(1渡)建筑變玻電所10K貍V高壓側(cè)囑與380貍V低壓賭側(cè)的蜘短路頃電流微與短灘路容誓量.(不2)短路鵝沖擊鮮電流匆及第賠一周盛期短兩路全崗電流逢的有滾效值注:S絮C10交-50目0/1融0技術(shù)數(shù)覺據(jù)見P6愿8電纜線謙路9.來3短路佳電流網(wǎng)的效豬應(yīng)一、航短路辦電流研的力懼效應(yīng)交變求電流煎通過勢導(dǎo)體哨時,會在其愿周圍產(chǎn)弓生交變叢的磁場,磁場中兇的其他聽載流導(dǎo)懸體受到巾該磁場趙的作用,便會產(chǎn)盞生電動秒力.這個括電動值力的蒜大小射顯然售與載低流導(dǎo)憶體之達(dá)間的臘間距伶和電姻流大莫小有認(rèn)關(guān).在供配眠電系統(tǒng)寸中,任何羽線路浙的載鄉(xiāng)豐流導(dǎo)猴體之墾間都傻存在陽電動帶力,發(fā)生短簽路時,攝短路電扇流在相老鄰導(dǎo)體忠間產(chǎn)生奮強(qiáng)大的樹電動力弊,破壞龍導(dǎo)體.結(jié)因此,必須胞計算往短路連時電嬸動力土的大奇小,以便選宏擇合適領(lǐng)的設(shè)備蹦或線路.當(dāng)設(shè)備鍬能夠承插受短路圖電動力姐作用時,稱為設(shè)禾備滿足貿(mào)力穩(wěn)定趁要求a—導(dǎo)體軸船線間距域離L—檔距(騎相鄰兩授支點間編距離)兩相蒜鄰導(dǎo)訓(xùn)體間輛作用紗力的椒大小矩為F(3運)/F(2功)=2/摧31/踩2=1.厲15因此校前驗動穩(wěn)常定度,持一般采仍用三相典短路沖歐擊電流或三相歸短路全駱電流的瓣有效值三相短域路兩相短增路動穩(wěn)罵定度序的校骨驗1、濁一般粱電器震動聚穩(wěn)定蟻度的胃條件2、腫母線σal≥σCσaL—母線施材料訊最大再允許辨應(yīng)力σC—最大肥計算舟應(yīng)力σaL:斧Cu叛:≈1會37M朽Pa焰Al:繼≈69籠MPaσC=M/淹wW—截面系紀(jì)數(shù)W=b2h/6電纜不先必校驗M—彎曲力辛矩1)母語線擋數(shù)寺1~添2M=茅F(3)L/82)母線擋猜數(shù)>毅2M=潤F(3途)L/1鳴0對短韻路計匪算點攻附近往交流耐電動既機(jī)反戴饋沖柏?fù)綦姺鞯念}考慮當(dāng)短路服計算點戀附近所非接交流表電動機(jī)香的額定厭電流之期和超過財供配電員系統(tǒng)短殲路電流蒼的1%時,按GB株50屈05貧4-筆20西11籃<低壓配踢電設(shè)計羞規(guī)范>規(guī)定,應(yīng)計入字交流電神動機(jī)反稱饋電流輔的影響.由于弟短路母時電箱動機(jī)誘端電噸壓驟座降,導(dǎo)致唯電動杯機(jī)因盯定子嶺電動朵勢反盛高于逢外施巡壽電壓蛇而向籃短路傾點反羨饋電感流.使短勁路計鑼算點輕的沖唱擊電村流增召加.當(dāng)交道流電瓦動機(jī)簽進(jìn)線葛端發(fā)理生三貓相短史路時,它的反略饋沖擊電流可屑按下式準(zhǔn)計算:--電動本機(jī)短傷路電圖流沖消擊系滅數(shù),對3~1潔0KV可取1.4吩~1.起7,對380墻V可取1C—電動機(jī)熄反饋沖勁擊倍數(shù)電動機(jī)類型感應(yīng)電動機(jī)同步電動機(jī)同步補(bǔ)償機(jī)綜合性負(fù)荷電動機(jī)反饋沖擊倍數(shù)C6.57.810.53.2例:某企業(yè)置變電所38寒0V側(cè)母話線上族接有380悄V感應(yīng)電嚴(yán)動機(jī)組25賓0K效W,平均功錘率因數(shù)襯為0.吉7,效率0.7覆5該母線岔采用LMY蓮—10斑0*1熄0的硬鋁絕母線,水平平災(zāi)放,檔距為90職0圈mm嘆,檔數(shù)大沸于2,相鄰撒兩相維母線傾的軸尖線距夾離為160國mm.試求該峽母線三躁相短路檢時所受命的最大縮慧電動力,并校抹驗其闖動穩(wěn)半定度.(已知:38凝0V母線的見三相短褲路電流落為31蹄.4稅KV伶A,三相列沖擊文電流鞏為57.勒8KA我)解:感應(yīng)電啄動機(jī)組象的額定帽電流為由于所以需蜜計入電似動機(jī)組斜反饋電踏流的影交響該電蜂動機(jī)采組反航饋沖賠擊電斬流的樓值為:因此追母線苦在三旅相短徐路時慮所受邪的最弱大電供動力菜為校驗?zāi)盖肪€短路渣時的動醉穩(wěn)定度截面系牽數(shù)因此,母線在旋三相短地路時所瓜受到的閱計算應(yīng)濾力為而母機(jī)線(L刃MY造)的允許焰應(yīng)力為由此倉可見,該母省線滿堵足短圈路動陣穩(wěn)定潑度的予要求.二、陰短路施電流現(xiàn)的熱撿效應(yīng)發(fā)生蛇短路掏故障傍時,蘆巨大放的短獄路電錄流在響短時聯(lián)間內(nèi)笛將導(dǎo)討體加怪熱到糖很高胞溫度轟造成中設(shè)備屈損壞楚。熱殼效應(yīng)家的計撫算目棕的在絕于確久定從恥短路央發(fā)生美到斷嫩路器句切斷飯故障搬這段風(fēng)時間我內(nèi)導(dǎo)配體所砍能達(dá)堵到的廁最高婚溫度踐,并及把它解與導(dǎo)叢體短揉路時探最高蝕允許揀溫度小相比失較以禽判斷鋸導(dǎo)體裕的熱毀穩(wěn)定游性。短路晝后保固護(hù)裝爭置迅厲速動腰作,裕短路部電流科通過律導(dǎo)體訊的持伍續(xù)時娃間不莫會超忙過2虎-3s,丑∴短路電惱流產(chǎn)生丹熱量全水部用于爹溫升未通漸電前,導(dǎo)體濃溫度奶應(yīng)當(dāng)陜與周翅圍環(huán)碼境溫鼓度相墻同正常昂工作衫時,電流梢使導(dǎo)織體溫改度升貼高,發(fā)熱與休散熱平磁衡時,溫度達(dá)習(xí)穩(wěn)定值,導(dǎo)體里有一結(jié)個長司期工放作的勿最高苗允許械溫度導(dǎo)體工腰作溫度浪如超過街最高允往許溫度棟每80C,則壽繼命縮暫短一離半短路時,導(dǎo)體哲溫度垮急劇集增加,導(dǎo)體溫劃度急劇誰升高,如超過衛(wèi)最高允盒許溫度貨會因過末熱而永旅久損壞短路被守切除后,導(dǎo)體啟溫度界自然宏散熱克下降演到環(huán)裹境溫肉度導(dǎo)體或獨電纜的專長期允噸許工作翠溫度和香最高允孤許溫度(0C)導(dǎo)體種類和材料短路時最高允許溫度導(dǎo)體長期允許工作溫度熱穩(wěn)定系數(shù)C值鋁母線及導(dǎo)線、硬鋁及鋁錳合金硬銅母線及導(dǎo)線200300707087171鋼母線(不與電器直接連接)鋼母線(與電器直接連接)41031070707063鋁芯交聯(lián)聚乙稀絕緣電纜銅芯交聯(lián)聚乙稀絕緣電纜200250909077137鋁芯交聯(lián)聚氯乙稀絕緣電纜銅芯交聯(lián)聚氯乙稀絕緣電纜130130656565100按照導(dǎo)夢體的發(fā)繁熱條件悄,導(dǎo)體鑰在正常滿和短路診時的最漠高允許罩溫升昌,如鋁挖母線,Q0≯70敲°QK≯2側(cè)00楚°。要計算懶短路后凡導(dǎo)體達(dá)腦到的最遵高溫度QK就要先姜求出短閣路期間旋實際的允短路全菌電流ik在導(dǎo)穿體中垃產(chǎn)生伐的熱賄量QK,但ik是變艇動電柔流,題不好山算。甩因此盆一般擱是采收用短據(jù)路穩(wěn)芹定電假流I∞,就要記假定糾一個稠時間竿內(nèi)。鏡在這能一時遙間內(nèi)蛋,導(dǎo)膏體通黎過I∞所產(chǎn)生藏的熱量醋與ik在短路正時間tK內(nèi)產(chǎn)軌生的壺?zé)崃考蚁嗟绕帷_@一假徐定的時從間就稱績?yōu)槎搪焚彴l(fā)熱假猴想時間彈,或熱嗚效時間密,用tima表示才。上式宰計算敞繁復(fù)叔,而眾且涉折及一鋒些難度于確朽定的銀系數(shù)度,如劫:短路過伏程中σ不是糠一個惹常數(shù)盾,因逼此,野最后劫結(jié)果浴與實間際相馳差較誰大。在工程哭設(shè)計中尚,一般部利用床曲線來鉛確定QK,橫坐標(biāo)淚用導(dǎo)體變加熱系影數(shù)K表示,霞縱坐標(biāo)獅表示導(dǎo)恥體周圍蟻介質(zhì)的靈溫度Q。2、司由QL向右查駐相應(yīng)曲缺線上的a點。3、由a點向位下查嬸橫坐器標(biāo)軸河上的KL4、用KK=KL+(I∞/A)2tima5、從橫決坐標(biāo)洪上找車出KK值。6、由KK查相柿應(yīng)曲巾線上b點。7、從b點查QK值。由QN查QK的步絞驟:1、饑先從帆縱坐奮標(biāo)軸粉上找醉出導(dǎo)晚體在趣正常第負(fù)荷送時的乏溫度QL值,嗎如果醫(yī)實際顯溫度款已知戀,可箭查有求關(guān)圖美表袍中長屑期允鋪許工堤作溫叮度。短路笛熱效僵應(yīng)的導(dǎo)校驗掏條件一般看電器It、t—電器帥的熱掠效應(yīng)懶試驗事電流殊及時套間,援可查斷路炸器產(chǎn)品勞數(shù)據(jù)母線勺、電秩纜Ae≥Ami校nC—熱穩(wěn)定薪系數(shù)tima=tK+0掉.0宴5—無限大界容量系坑

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