【正文】 短路電流在其回路中所產(chǎn)生的熱及電動(dòng)力效 應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破懷。 短路的基本類型： 短路的種類 ④ 兩相接地短路 (1,1)k① 三相短路 (3)k ② 兩相短路 (2)k③ 單相短路 (1)k6 短路可分為 對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路兩大類 型。 ② 雷擊或過電壓擊穿 、 風(fēng)災(zāi)引起斷線等 。 3 短路電流的基本概念 產(chǎn)生短路電流的原因 什么是短路？ 短路，就是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在 電氣上被短接，如相與相之間、相與地之間的短 接等。其特征就是短接前后兩點(diǎn)的電位差會(huì)發(fā)生 顯著的變化，電流增大 。 ③ 工作人員誤操作 ， 如帶負(fù)荷拉刀閘 、 檢修線 路或設(shè)備未拆除地線就合閘供電 。 其中三相短路為對(duì)稱短路 ， 其余均稱為不對(duì)稱短路。 短路的危害 8 ① 熱效應(yīng)： 短路電流通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍，使設(shè)備過熱，導(dǎo)致絕緣加速老化或損壞。 短路的危害 9 計(jì)算短路電流的目的 在供電系統(tǒng)和變電所的設(shè)計(jì) 、 運(yùn)行中，進(jìn)行短路電流計(jì)算 用于 ： ①作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。 ④ 保護(hù)電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài) 下不損壞，盡量減少因短路故障產(chǎn)生的危害。 什么是短路電流的暫態(tài)過程 ？ 短路發(fā)生后 ， 電流在短時(shí)間內(nèi)突然增大 ， 經(jīng)過 一段時(shí)間 ， 短路電流有所減少 ， 系統(tǒng)又重新穩(wěn)定 在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài) 。 短路使線路負(fù)荷突然減少 ， 勢(shì)必造成短路電流的 增大 ， 但是感性負(fù)載抵制電流的突變 ， 這對(duì)矛盾的 存在導(dǎo)致了電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的發(fā)生 。 暫態(tài)過程，不僅與供電系統(tǒng)的阻抗參數(shù)有關(guān)， 而且還與系統(tǒng)的電源容量大小有關(guān)。 由于 P ≥ΔP，可認(rèn)為在短路過程中無限大容量電源系統(tǒng) 的頻率是恒定的。 然而對(duì)于容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力 系統(tǒng)，當(dāng)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。 設(shè)取 A相分析。 與電源相連的回路由于負(fù)荷阻抗和部分線路阻抗被短 路 ,所以電路中的電流要突然增大。 定量分析： 三相對(duì)稱，取 A相分析。 短路電流各分量的波形圖 ? ?si nmi I t? ? ?? ? ? k p spi i i??kpii?正常 m sin( )uU ω t α??23 上圖表示了無限大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路前后電流、 電壓的變化曲線。 ?短路電流各分量的相量圖 )s i n ( ??? ?? tUu m圖中表明：一相的短路電流情況，其他兩相只是在相位上相差 120176。 故在發(fā)生突然短路的瞬間（ 0時(shí)），由于短路后的周期分量電流突然增大，與短路前的電流不等。 27 在三相電路中，各相的非 周期分量電流大小并不相等。 在 T/2處，出現(xiàn)短路電流的幅值最大。 得 最大短路電流的沖擊電流： 高、低壓電路 的取值與 電流沖擊值 shksh sh p pi 2 k I = 5I? s shT 。 22222211d ( ) dTTt+ t+k t k p t a p tTTt tI = i t i i tTT???? 簡化計(jì)算，取 時(shí)刻的瞬時(shí)值作為一個(gè)周期內(nèi)的有效值，得短路全電流有效值近似式子： tI 22k t p t a p tII??? ? 222 a p 0 . 0 1 pI 1 2 1s h p t s hI I I k?? ? ? ? ?1 . 8 , 1 . 5 21 . 3 , 1 . 0 9s h s h ps h s h pk I Ik I I????在 高 壓 系 統(tǒng) 中 ，在 低 壓 系 統(tǒng) 中 ， 短路電流最大有效值發(fā)生在短路后第一個(gè)周期內(nèi)，稱為短路全電流的最大有效值，簡稱沖擊電流的有效值。 因?yàn)閷?duì)電源來說，相當(dāng)于在發(fā)電機(jī)的端頭處短路， 這 使同步發(fā)電機(jī)的定子電流激增，產(chǎn)生很強(qiáng)的電樞反應(yīng)磁通 。 故在短路瞬間，發(fā)電機(jī)端電壓不會(huì)突變。 在 衰減完后，激磁繞組的感應(yīng)電流 繼續(xù)衰減的過 程稱為暫態(tài)過程，衰減完后，短路便進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。 水輪發(fā)電機(jī)， s； 汽輪發(fā)電機(jī)， s。 dT?)3~(??dT)~(??dTI?E?dX?41 為方便計(jì)算，假設(shè)電源相對(duì)我們的供電系統(tǒng)是一個(gè)無窮 大系統(tǒng)，電路發(fā)生短路時(shí)，電源電壓保持不變。 短路計(jì)算中有關(guān)物理量一般采用以下單位： 電流為 “ kA” ；電壓為 “ kV” ； 短路容量和斷流容量為 “ MV 即 Uar ＝ 我國電力系統(tǒng)各電壓等級(jí)的平均額定電壓規(guī)定如下 ： 電網(wǎng)額定電壓（ kV） 6 10 35 110 220 330 500 電網(wǎng)平均額定電壓（ kV） 37 115 230 345 525 44 ② 由電源至短路點(diǎn)之間的短路阻抗 : k l k l1XR3?22k l k l k lZ R X??k l k l1RX3?在高壓電網(wǎng)有 ： 可忽略 Rkl kl klZX?在低壓電網(wǎng)有： 可忽略 Xkl kl klZR?klXklRklZ分別是 電源至短路點(diǎn)之間的總短路阻抗、 總短路電抗、總短路電阻 有名值計(jì)算法 ( 3 ) av22av33???kkl klklUIRXUZ 有名值法又稱歐姆法，是因其短路計(jì)算中的阻抗都采用有名 單位 “ 歐姆 ” 而得名。它是指將變壓器二次繞阻短路，在一次繞阻施加電壓，當(dāng)二次 繞阻通過額定電流時(shí)，一次繞阻施加的電壓與額定電壓之比的百分 數(shù)。如果在 某些場合需要使用實(shí)際數(shù)值計(jì)算，當(dāng)然要換算，其公式為 : 2avT T kNT%? ? ? UX Z u S51 3. 電抗器的電抗 電抗器是用來限制短路電流的電感線圈，只有 當(dāng)短路電流過大造成開關(guān)設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟(jì) 時(shí)，才在線路中串接電抗器。 電抗等效換算的條件是換算前后的功率損耗， 即： ?? 22a v a vUUXX???22avavUXXU?? ?折算前的功率 ＝折算后的功率 214123422321211 ?????????????????????????????????avavlavavavavavavll UUXUUUUUUXX ＝’2avUX2avUX??2??? ????短 路 點(diǎn) 平 均 電 壓折 算 后 電 抗 ＝ 折 算 前 電 抗折 算 前 平 均 電 壓即： 57 (1) 繪出計(jì)算電路圖 將短路計(jì)算中各元件的額定參數(shù)都表示出來，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)應(yīng)選擇在可能產(chǎn)生 最大短路電流的地方。 (4) 將等效電路化簡，求系統(tǒng)總阻抗。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量為 500MVA，試計(jì)算變電所 10kV母線上 k1 點(diǎn)短路和變壓器低壓母線上 k2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。 其總電抗為 : X∑2=X1′+X2′+X3′+X4′ = 104+ 103+ 105+ 103 =(Ω) ② 計(jì)算 k2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量的有效值為 : I(3)k2=Uac2/(√3X∑2)=(kA) 三相短路沖擊電流為： i(3)sh=″ (3)= =(kA) 三相短路容量為： S(3)k2=√ 3UaC2 I(3)k2= √ 3 =(MVA) 64 例 31 供電系統(tǒng)示意圖， A是電源母線，通過兩路架空線向設(shè)有兩臺(tái)主變壓器 T的工礦企業(yè)變電所 35kV母線 B供電。 試用歐姆制法計(jì)算系統(tǒng)中 k1點(diǎn)和 k2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。 值同單位）該量的基準(zhǔn)值（與實(shí)際位）該量的實(shí)際值（任意單＝某量的標(biāo)幺值 *67 用標(biāo)幺值參數(shù)時(shí)，首先要選擇基準(zhǔn)值 短路計(jì)算，參與計(jì)算的實(shí)際值有容量 S、電壓 U、 電流 I和電抗 X。 選線路各級(jí)平均電壓為基準(zhǔn)電壓各級(jí) ； 選 基準(zhǔn)容量為 100MVA或 1000MVA。 選本系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量 ，基準(zhǔn)電壓為短路點(diǎn)處的平均 電壓 。 82 標(biāo)幺值下短路電流計(jì)算步驟 1）根據(jù)系統(tǒng)中各元件的連接關(guān)系作出等值電路圖； 2） 選定基準(zhǔn)量 : 3）計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值，并表示在等值電路圖上。k im im kI I i S100reS MVA? re a rUU?3rerearSIU?*re(3)kkI I I?83 例 32 用標(biāo)幺值法計(jì)算短路參數(shù) 解： 1）畫系統(tǒng)等值電路圖 ~ 35KV 6KV SK A B T C K D l1 l2 k1 k2 k3 84 解： 2）選定基準(zhǔn)量 : r e r e 1 r e 2100 MV A 。 試用標(biāo)幺制法計(jì)算系統(tǒng)中 k1點(diǎn)和 k2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。所有曲線只作到 為止。 3* ??X31 * ?? ?X3* ??X 圖 314短路電流平均計(jì)算曲線 97 簡單有限容量電源系統(tǒng)短路電流計(jì)算方法 在簡單有限容量電源系統(tǒng)中，用容量較大類型 的發(fā)電機(jī)曲線進(jìn)行近似計(jì)算，這種方法也稱為綜 合變化法。 求出各元件的電抗標(biāo)幺值后，根據(jù)短路點(diǎn)到大容量發(fā)電機(jī)之間各元件的連接關(guān)系，再計(jì)算出短路回路的總電抗標(biāo)幺值 。 同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很快衰減， 一般只考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響，如圖所示。 異步電動(dòng)機(jī)的影響 異步電動(dòng)機(jī)的等值電路及相量圖 異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì) : ?s i n11 XIUE ??????s 2 ms1s 2 mXXXXXX?? ?? ?異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗 : 異步電動(dòng)機(jī)的 次暫態(tài)電抗的 額定標(biāo)幺值 : ****qq1UX = 0 .2II?? ??異步機(jī)啟動(dòng)電流的標(biāo)幺值， 通常取 5。 106 不對(duì)稱故障分析 什么是不對(duì)稱短路？ 不對(duì)稱短路主要是 兩相短路 和大電流接地系統(tǒng) 中的 單相接地 和 兩相接地 故障。 107 ? 對(duì)稱分量的概念 108 將不對(duì)稱短路產(chǎn)生的 三相不對(duì)稱 電量，分解為 三組對(duì)稱的量 ，表示如下： 109 1. 正序分量 什么是正序分量 ？ 幅值相等，相位互差 120?，相序?yàn)轫槙r(shí)針 （與 電源電壓相序相同） 。 a(2)Ub(2)U c(2)U(2)U(2)U111 3. 零序分量 什么是負(fù)序分量？ 三個(gè)大小相等、相位相同 ，這樣 一組相量稱為 零序分量 ， 用 表示。 U U U U? ? ? ?（ ） （ 2） （ ） （ ）；0a ( 0 ) b 0 c 0 a 0U U U U? ? ?（ ） （ ） （ ）＝零序 114 根據(jù)三相電路理論 正序分量，負(fù)序分量和零 序分量 存在如下關(guān)系 ???????????????????????221021c02120210210210UaUaUUUUUUaUaUUUUUUUUUUUUcccbbbbaaaa?????????????????????以矩陣形式表示為 ???????????????????????????????2102211111UUUaaaaUUUcba??????115 各序分量的計(jì)算式為 上式為求電壓分量 ， 求電流分量時(shí) ， 是同樣 ， 的形式 。 當(dāng) A相線路發(fā)生單相接