短路電流的計算ppt課件(已修改)
2025-05-13 22:21 本頁面
【正文】 第 5章 短路電流的計算 ?短路故障的基本概念 ?短路電流的計算 ?短路電流的效應 第 1節(jié) 概述 一、短路的原因 ?短路 ：電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。 ?設備原因 ： 電氣設備絕緣自然老化、由于質量原因導致被正常電壓擊穿、操作過電壓、雷電過電壓、絕緣受到機械損傷等。 ?人為操作原因 ： 運行人員違規(guī)操作，如帶電拉、合開關，檢修之后忘記拆除地線合閘等。 ?自然原因 ： 鳥獸跨越不同相的裸露導體。 ?引起短路的主要原因 ：電氣設備載流部分絕緣損壞 二、短路的后果 1. 短路電流的熱效應 2. 短路電流的力效應 3. 影響電氣設備的正常運行 4. 破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性 5. 造成電磁干擾 短路時系統(tǒng)電流急劇增加，比正常電流大很多，電壓大幅度下降，三相短路時短路點電壓甚至降到零。 三、短路的種類 短路的類型 a）三相短路 b）兩相短路 c）單相接地短路 d）兩相接地短路 ?對稱性短路：三相短路 K(3):最嚴重短路故障 不對稱性短路： 兩相接地短路 K(1,1) ?單相短路 K(1)：最常見短路故障 兩相短路 K(2) 短路計算目的 ： ?為采取限制短路電流的措施提供依據(jù)； ?為正確選擇和校驗各種電氣設備、載流導體和繼電保護裝置提供依據(jù)，以防止故障的擴大，保證電力系統(tǒng)的安全運行。 第 2節(jié) 無限大容量系統(tǒng) 三相短路過程分析 一、無限大容量系統(tǒng)的概念 無限大容量系統(tǒng)（無限大功率電源） ：供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)大得多的電力系統(tǒng)。 特點 ： 1）電源母線電壓保持恒定，近似為恒壓源 2）容量無限大 3）內部阻抗為零 近似條件 ：當電源內阻抗不超過短路回路總阻抗的5%～ 10%，就可認為該系統(tǒng)是無限大功率電源。 作用 ：排除母線電壓及電源阻抗對電路電流計算的影響，簡化分析與計算。 二、無限容量系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 短路前， A相電壓與電流分別為： )s in ( ?? ?? tUu mA )s in ( ??? ??? tIi mA22 )()( XXRRUI mm ?????? RR XX ?? ??? ? 1t a n?1. 當系統(tǒng)正常運行時 短路后， A相電流應滿足以下方程： )s in ( ?? ??? tUdtdiLRi mkk解微分方程為： nppTtnpkpmk iiitIi a ???????e)s i n ( 0???22/ XRUI mpm ?? ?90)/(t a n 1 ?? ? RXk?RLT a /?0npi ：短路電流非周期分量初值 2. 當系統(tǒng)發(fā)生短路時 短路前瞬間與短路后瞬間電路電流相同 短路前瞬間電流 ： )s in ()0( ?? ??? mA Ii短路后瞬間電流 ： 0)s i n ()0( npkpmk iIi ???? ??0)s i n ()s i n ( npkpmm iII ???? ????)s i n ()s i n ( 0 kpmmnp IIi ???? ?????nppTtkpmmkpmkiiIItIi a?????????? e)]s i n ()s i n ([)s i n ( ???????短路全電流 =穩(wěn)態(tài)分量 +暫態(tài)分量 =周期分量 +非周期分量 =強制分量 +自由分量 )s in ( ??? ??? tIi mA aTtnpkpmk itIi????? e)s i n ( 0??? 當非周期分量電流的初始值最大時，短路全電流的瞬時值為最大，短路情況最嚴重。 )s i n ()s i n ( 0 kpmmnp IIi ???? ????mU?mI? pmI?0npi α φ k φ?非周期分量的幅值 ，等于相量 和 在縱軸上投影之差。 0npimI? pmI??非周期分量初值并不是固定的，與短路時刻的初相位、短路前工作電流等因素有關系。 通過分析可知，最嚴重三相短路條件為： ?短路前空載 （ Im=0） 或 。 ?短路瞬間電壓瞬時值剛好過零值，即當 t=0時 ，合閘相位角 ； ?短路回路純感性，即 。 1c o s ??0??）（ ?900c o s ?? kk ??aaTtppTtpmpmkItIItIi//e2c o s2 ec o s??????????aTtkpmmkpmkIItIi/e)]s i n ()s i n ([ )s i n ( ???????????????無限容量系統(tǒng)三相短路時短路電流的變化曲線 三相短路沖擊電流 在最嚴重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時值稱為沖擊電流，用 ish表示 。 ish發(fā)生在短路后約半個周期（ ） 。 pshTpmTpmpmsh IKIIIi aa 2)e1(e????? ??aTshKe1 ??? ：短路電流沖擊系數(shù) aTtpmpmk ItIi???? ec o s ?三、與短路有關物理量 當電阻 R=0時 21 / ??? ? aTsh eK???? RXRLT a ?意味著短路電流非周期分量不衰減 當電抗 Ｘ =0時 0??? RXRLT a ?意味著不產生非周期分量 因此： 1＜ Ksh ＜ 2 11 / ??? ? aTsh eKpsh Ii ??在高壓電網(wǎng)中短路時，取 Ksh= ?在發(fā)電機端部短路時，取 Ksh= psh Ii ??在低壓電網(wǎng)中短路時，取 Ksh= psh Ii ?三相短路沖擊電流有效值 任一時刻 t的 短路電流的有效值 是指以時刻 t為中心的一個周期內短路全電流瞬時值的方均根值。 ?????????2222d)(1d1 22TTTTttnptptttkkt tiiTtiTI為了簡化 Ikt的計算，可假定在計算所取的一個周期內周期分量電流的幅值為常數(shù)（ Ipt=Ip），而非周期分量電流的數(shù)值在該周期內恒定不變且等于該周期中點的瞬時值（ Inpt=inpt）。 2222nptpnptptkt iIIII ????當
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