【正文】 上海電機(jī)學(xué)院自動(dòng)化系 第三章 短路電流計(jì)算 港口供電及自動(dòng)化系統(tǒng) 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 內(nèi)容提要： 本章概述短路電流的計(jì)算。首先說明無限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路過程的分析和無限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算方法，低壓配電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算，不對(duì)稱短路電流的計(jì)算方法，介紹了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響，最后介紹了供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。 第三章 短路電流的計(jì)算 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 第三章 短路電流的計(jì)算 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路過程的分析 第三節(jié) 無限大容量電源 條件下短路電流的計(jì)算方法 第四節(jié) 低壓配電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算 第五節(jié) 不對(duì)稱短路電流的計(jì)算方法 第六節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響 第七節(jié) 供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 第一節(jié) 概述 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 一、短路及其原因、后果 短路 ： 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 ） 之間發(fā)生的低阻性短接 。 主要 原因 ： 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 。 短路 后果 ： ? 短路電流 產(chǎn)生的 熱量 ， 使導(dǎo)體 溫度急劇上升 ， 會(huì)使絕緣損壞； ? 短路電流 產(chǎn)生的電動(dòng)力 ， 會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞； ? 短路會(huì)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(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性； ? 短路還會(huì)造成停電； ? 不對(duì)稱短路的短路電流會(huì)對(duì)通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等 。 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 二、短路的類型 三相短路 負(fù)荷a)電源0CBA (3)k(3)(3)(3)(3)(3)(3)電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X (2)(2)b)電源0CBA負(fù)荷(2)k兩相短路 (2)(2)電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 負(fù)荷0c)Ck(1)電源BA單相 (接地 )短路 (1)kI負(fù)荷0d)NCk(1)電源BA單相短路 (1)kIe)C0電源ABk負(fù)荷(1, 1)兩相接地短路 (1,1)kIf)CA0電源B負(fù)荷(1,1)k兩相接地短路 (1,1)kI電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 為了選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備 、 載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置 ， 需要計(jì)算三相短路電流；在校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度時(shí)還需計(jì)算不對(duì)稱短路的短路電流值；校驗(yàn)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 ， 就要用到短路沖擊電流 、 穩(wěn)態(tài)短路電流及短路容量；但對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的低壓斷路器 ， 則需用沖擊電流有效值來進(jìn)行其動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 。 三、計(jì)算短路電流的目的 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 第二節(jié) 無限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路過程的分析 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 一 、 無限大容量電源供電系統(tǒng)的概念 無限大容量電源 —— 內(nèi)阻抗為零的電源 。 當(dāng)電源內(nèi)阻抗為零時(shí) ， 不管輸出的電流如何變動(dòng) ， 電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降 ， 電源母線上的輸出電壓維持不變 。 二 、 短路過程的簡單分析 圖 32 分析三相短路時(shí)的三相等效電路圖和單相等效電路圖 a） 三相等效電路圖 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 圖 32 分析三相短路時(shí)的三相等效電路圖和單相等效電路圖 b) 單相等效電路圖 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 等效電路的電壓方程為 解之得 ,短路電流為 則 得短路電流 當(dāng) t＝ 0時(shí)刻 ， 發(fā)生三相短路 ， 由于短路電路存在著電感 ， 因此電流不會(huì)突變 式中 ， 右端第一部分為短路電流 周期分量 。 第二項(xiàng)為短路電流 非周期分量 。 短路前負(fù)載電流為 dtdiLiRu kklkkl ???? ? fizf i 0klzmk fis in iieitIi T t ?????? ?????? ? ? ? fifi klzmklklmk s i ns i n TtTt cetIcetZUi ?? ???????? ??????? ? ? ? fi 0klzmm s ins in iIIc ?????? ????? ???? ??tI s inm? ? ? ? cII ???? klzmm s ins in ????解得 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電流曲線如下圖： 圖 3－ 3 短路時(shí)電流波形圖 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 在電源電壓及短路地點(diǎn)不變的情況下，要使短路全電流達(dá)到最大值，必須具備以下的條件： 1)短路前為空載，即 Im=0，這時(shí) ? ?klzmfi 0 s in ?? ??? Ii2)設(shè)電路的感抗 X比電阻 R大得多，即短路阻抗角 ?kl≈90 ?。 3)短路發(fā)生于某相電壓瞬時(shí)值過零值時(shí)，即當(dāng) t=0時(shí)，初相角 ?=0。 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 三、有關(guān)短路的物理量 短路電流周期分量 ： 短路電流非周期分量 ： 短路全電流 ： 短路沖擊電流 ： 短路穩(wěn)態(tài)電流 ： 短路沖擊電流有效值 ： 2 tfi2zkt ??? iII2shzsh )1(21 ??? kIIz t 0 z t zI I I I? ? ? ?? ? ?)1( fifi 0zmsh TT eIeiIi ?????fiz iiik ??? ?klzmz s in ??? ??? tIififi0fi Tteii ??電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 第三節(jié) 無限大電源條件下短路電流的計(jì)算方法 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 一 、 標(biāo)幺值法 在無限大容量電源供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí) ， 短路電流的周期分量的幅值 和 有效值是不變的 。 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 按標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí) ， 一般是先選定基準(zhǔn)容量 Sj和基準(zhǔn)電壓 Uj，基準(zhǔn)電流 Ij和基準(zhǔn)電抗 Xj 2kl2klav)3(k 3 XRUI?? Nav UU ?klav)3(k3 XUI ?)()(與實(shí)際值同單位該量的基準(zhǔn)值任意單位該量的實(shí)際值某量的標(biāo)幺值 ?jj SSS ??jj UUU ??jj III ??jj XXX ?? 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 二 、 供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)幺值 1） 輸電線路 ??? ?? jjjjIUSSS ??? ?? jjjj XIUUU*2jjj jJUUXIS??????復(fù)數(shù)量的標(biāo)幺值表示法可分別用其實(shí)部和虛部或模數(shù)對(duì)基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值來表示 sjeQPjQPSSS ?22j????? ????? zjeXRjXRZ jXRZ ?22j????? ??????2jj0 USlxX ??2avj0 USlx?圖 3－ 5 多級(jí)電壓的供電系統(tǒng)示意圖 電氣工程系 供電技術(shù)電子課件 X 2a v 3a v 42a v 2a v 32a v 1a v 2l139。l1