【正文】 個獨立的 回路，一個仍與電源相連接，另一個則成為沒有電源的 短接回路。但是，由于電路中存 在著電感，根據(jù)楞茨定律，電流又不能突變，因而引起 一個過渡過程，即短路暫態(tài)過程，最后達到一個新穩(wěn)定 狀態(tài)。 A相短路電流應滿足微分方程： md s in ( )dkk l k l k liL R i U ω t αt ? ? ?u sin( )mU ω t α?? 解這個標準非齊次一階微分方程，得 ： ? ? ? ?s in s inf i f ittTTmk k l p m k lklUi t c e I t c eZ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?短路前瞬間的電流 ： 設(shè)在 t＝ 0時短路 短路后瞬間的電流 ： ? ?p m k lI sin c0i ? ? ? ? ?＋mmsi n( ) si n( )0iI ω t α φ I α φ? ? ? ? ?解得常數(shù)： ? ? ? ?sin sinm p m k lc I I? ? ? ?? ? ? ?00ii?＋ 因 將 c代入 ,得 短路全電流的瞬時表達式 : pm m pmsi n( ) si n( ) si n( ) ektTk k l k lp apiI ω t α φ I α φ I α φi + i???? ? ? ? ? ? ????p pm sin ( )kliI ω t α φ? ? ?a p m p ms in ( ) s in ( ) eftTkliI α φ I α φ???? ? ? ???短路全電流＝ 短路電流的周期分量 ＋ 短路電流的 非 周期分量 21 周期分量，是幅值不變，并以 50Hz的頻率呈周期變化。 從圖中可以看出，與無限大容量電源系統(tǒng)相連電路的電流 在暫態(tài)過程中包含兩個分量，即周期分量和非周期分量。 而已。為了維持電流的連續(xù)性，將在短路回路中產(chǎn)生一自感電流來阻止短路電流的突變 。 初始值為最大或者為零的 情況，只能在一相中出現(xiàn)， 其它兩相因有 120176。即： t=。 k??在高壓電路三相短路時： 在低壓電路三相短路時： 8 s shT 。 t=： 2pmpt pII = I? 計算沖擊電流有效值的目的主要是用于校驗電氣設(shè)備及載流導體的動穩(wěn)定性。 因為短路回路幾乎成純電感性，短路電流周期分量滯 后發(fā)電機電勢近 90176。然而激磁繞組 和阻尼繞組中的感應電流由于沒有外來電源的維持，且回 路中又存在電阻，它們都要隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減，由它 們產(chǎn)生的磁通和也隨之衰減；電樞反應的去磁作用相對增 強，發(fā)電機氣隙合成磁場減弱，使發(fā)電機的端電壓降低，從 而引起短 路電流周期分量的衰減。 阻尼繞組感應電流衰減得較快，其速度取決于阻尼繞組 的等效電感和電阻的比值，該比值稱為次暫態(tài)時間常數(shù) 。 同無限大容量系統(tǒng)的情況一樣，若短路前負荷電流為零， 短路瞬間恰好發(fā)生在發(fā)電機電勢過零點，則產(chǎn)生的短路電 流周期分量起始值最大。 因此，只要求出由電源到短路點的總阻抗 Zk，就可計算 出短路電流周期分量的有效值 Ip(3)，從而得出沖擊電流 ish 和穩(wěn)態(tài)短路電流。A” ； 設(shè)備容量為 “ kW” 或 “ kV 在供電系統(tǒng)中，當 k點發(fā)生三相短路時，其短路電流周期分 量的有效值可由歐姆定律直接求得，即 : ( 3 ) a r a rkk l k lUUI3 Z 3 X??在高壓電網(wǎng)有： 在低壓電網(wǎng)有： ( 3 ) a r a rkk l k lUUI3 Z 3 R??注意根據(jù)前面的約定： 46 兩相短路 : ( 2 ) ( 3 ) ( 3 )ark k kklU 3I I 0 . 8 6 6 I2 Z 2? = ＝Xl Xf k)2(si1lUXl k)2(si1lU47 供電系統(tǒng)中常用元件阻抗的計算方法 已知短路點的電壓，若求短路電流，關(guān)鍵先求出短路回 路中的阻抗，即可計算短路電流值。 變壓器的短路阻抗值百分比是變壓器的一個重要參數(shù)，它表明 變壓器內(nèi)阻抗的大小，即變壓器在額定負荷運行時變壓器本身的阻 抗壓降大小。 電抗器的電抗值是以其額定值的百分數(shù)形式給 出，其值可由下式求出： NLNL%3LLUXXI?LX52 線路電抗 線路電抗取決于導線間的幾何均距、線徑及材 料。一般來說，高壓側(cè)選在高壓母線位 置，低壓側(cè)選在低壓母線位置；系統(tǒng)中裝有限流電抗器時， 應選在電抗器之后。 對于供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當做無限大容量 電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻 抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。 解： 繪出等效電路圖 60 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 電力系統(tǒng)電抗為 : X1=U2av1/Sk=(Ω) 架空線路電抗為 : X2=X0l= 5=(Ω) 繪 k1點的等效電路圖如上所示。 6kV側(cè)母線 C通過串有電抗器 L的兩條電纜向車間變電所 D供電。 查得 SNl010Ⅱ 型斷路器的斷流容量 %5u??500OCS MVA?%5u??66 標幺值計算法 標幺值 進行運算的物理量，不是用具體單位的值，而是用 相對值表示，這種計算方法叫做標么值法。 選擇相應的基準值 , 基準容量 Sre、基準電壓 Ure、 基準電流 Ire 、基準電抗 Xre。 有時也取某電廠裝機總?cè)萘孔鳛榛鶞嗜萘?。 reSre av 3UU＝2a v 311a v 1llUXXU??? ?????2* r e a v 3 r e r e r e1 1 1 1 0 12 2 2 2r e a v 1 r e a v 1 a v 1l l l lS U S S SX X X X X lU U U U U???? ? ? ?????其標幺值為： ? 第 1段線路電抗歸算至短路點為： 79 標幺值下不同電壓等級的各元件電抗如何計算？ ? 同理，第 2段線路電抗歸算至短路點為： 2a v 3a v 2l2 l2UXXU??? ?????2* r e a v 3 r e r e r e022 2 2 2r e a v 2 r e a v 2 a v 2l 2 l 2 l 2 l 2S U S S SX X X X X lU U U U U???? ? ? ?????其標幺值為： 80 標幺值下不同電壓等級的各元件電抗計算的 結(jié)論： 在標么值計算中，不論短路點發(fā)生在哪個電壓等級段，求 某一線段元件的電抗標么值： ① 取同一個基準容量（系統(tǒng)為基準容量）； ② 取元件所在線段的平均電壓為基準電壓； ③ 電抗標么值＝該線路電抗乘以基準容量，除于該線路段的 平均電壓的平方值。 4）根據(jù)各元件的串、并聯(lián)關(guān)系，算出短路回路的總電抗標幺 值 ； 5) 計算出短路電流周期分量標幺值 ： 6）計算短路電流、短路容量 : **k **U1IXX??? ＝*?X( 3 ) ( 3 ) ( 3 ) ( 3 )。 37 kV 。 查得 SNl010Ⅱ 型斷路器的斷流容量 %5u??500OCS MVA?%5u??* resrekSXS?re0 2re* llr ereXSX = X lXU?* reT r e kNT% SXu S?* r e N Lrer e N L%LL IUXX UI?92 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計算 當電源容量有限時，在短路的暫態(tài)過程中短路電流周期 分量的有效值是隨時間而變化的。 當 時，可認為短路點遠離發(fā)電機，即短路電流 不衰減，可按無限大容量電源情況直接計算。其具體計算步驟如下。 若所選基準容量 ，由等值電路計算出的短路回路總電抗標幺值必須進行歸算，變換成以發(fā)電機額定容量之總和為基準值下的標幺值，即 (347) *?Xre NSS??re avUU?*?Xre NSS??** NrereSXXS????99 (2) 根據(jù) 值，由相應的計算曲線查出不同時間的短路電流周期分量標幺值 ；若計算次暫態(tài)電流 ，查 的曲線；若計算穩(wěn)態(tài)短路電流 ，查 的曲線。 對容量較大電動機對短路點的影響必須考慮。 異步電動機次暫態(tài) 電勢標幺值 通常取值 : * ???E電動機向短路點反饋的沖擊電流： —— 電動機次暫態(tài)電勢，一般取值 。 不對稱故障分析的方法？ 將不對稱短路產(chǎn)生的 三相不對稱 電量，分解為 三組對稱的量 ， 分別 是 正序分量 ， 負序分量 和 零 序分量 。這樣的一組三相對稱相量 稱為 正序分量， 用 表示。 a(0)U b(0)U c(0)U(0)U(0)U112 供電系統(tǒng)三相的關(guān)系 三相短路對稱運行時，負序和零序電流為零。 將不對稱的量 ， 分解為三組對稱量計算 ， 最后 再將這三組對稱量疊加起來 ， 還原原來的量值 ， 這種計算方法稱對稱分量法 。其余兩相不為 0。 118 序阻抗 為了計算不對稱故障時的短路電流，同樣將 短路阻抗分解為三組對稱的阻抗。 1X119 負序電抗 凡是靜止的三相對稱結(jié)構(gòu)的設(shè)備，如架空線、 電纜線路、變壓器、電抗器、電容器等，其負序 電抗等于正序電抗，這是因為上述元件的自感和 互感系數(shù)與相序無關(guān) 。 121 （ 1）輸電線路的零序電抗 在實際工程計算中 ， 多采用近似公式計算 。零序電抗主要由定子繞組所決定，一般為 或按廠家提供的數(shù)據(jù) 0G( ~ )XX ???124 當一個阻抗對稱的三相系統(tǒng)由正常的對稱狀態(tài) 變成不對稱的故障狀態(tài)時，可將其不對稱電壓及 電流系統(tǒng)分解成三個對稱系統(tǒng)，即正序、負序和 零序系統(tǒng)。所不同的是短路點處作 用著正序電壓 。在上述求解過程中，共有 12個未知數(shù) 131 計算不對稱短路電流的步驟 1）分析短路性質(zhì)，列出短路點處的邊界條件 2）制作系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò)圖，并根據(jù)系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò)圖，列出可列出序電壓方程， 3）求解短路電流。 kAI0?k B k CII??ABC邊界條件 kAkB kCkB kCI0IIUU????? ????133 短路電流的電動力效應與熱效應 134 由于供電系統(tǒng)發(fā)生短路時，要有相當大的短路電流通過電器和導體。 為了正確選擇電氣設(shè)備及載流導體，保證電氣設(shè)備可 靠地工作，必須用短路電流的電動力及熱效應對電氣設(shè)備 進行校驗。 (3)shI (3)shi用 或 校驗設(shè)備的電動力稱為動穩(wěn)定校驗 136 導體在電磁場中受到電動力 F按左手定則確定： ?s i nB I LF ?的夾角（度）－導體與磁感應強度間通過導體的電流（安）—平方米）磁感應強度（韋伯—導線長度（米）—?IBl/137 72 1 2 1 2s in 9 0 2 1 0 ( )lF B i l i ia?? ? ? ? 牛 頓 兩根平行載流導體間的電動力 平 導體 1在 a處產(chǎn)生的磁感應強度為 B， 71110702 1 0 /24 1 0 /1/rriiBaa???????? ? ??－－（ 韋 伯 平 方 米 ）＝ — 真 空 導 磁 率 （ 亨 米 ）＝ — 空 氣 相 對 導 磁 率 （ 亨 米 ）－ 兩 導 體 間 中 心 距 離 （ 厘 米 ）1i2i2F1Fal導體 2受到的電動力： 138 ?結(jié)論： ?兩導體中流過的電流互為同向時，兩力相吸。可以證明，中間相的導體受力最大。因此，成套設(shè)備的動穩(wěn)定性，常用設(shè)備極限通 過電流來表示