1、第四章短路電流計(jì)算，類(lèi)：通信03-1，2教工：昌石耀辦公室：電氣建筑423，62337736，第四章短路電流計(jì)算，4.1概述4.2短路電流瞬變過(guò)程4.3短路元件參數(shù)計(jì)算4.4以上電源系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算4.4以上4.1.1 . 1短路的原因4.1.3短路的危險(xiǎn)4.1.4短路的預(yù)防和限制措施4.1.5短路電流計(jì)算的目的4.1.6短路電流計(jì)算的基本假設(shè)4.1.7短路電流計(jì)算的重要規(guī)律，4 . 1 . 1短路的原因，短路定義故障表示工作中的電源系統(tǒng)或工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的想象或上肢之間發(fā)生的金屬性異常連接。短路原因電氣絕緣損壞電氣設(shè)備載流量部分的絕緣損壞。此損壞可能是設(shè)備絕緣材料的自然老化造成的?；蛘呓^緣

2、強(qiáng)度不足，被正常電壓破壞。設(shè)備被正常絕緣和各種形式的過(guò)電壓(包括雷電過(guò)電壓)破壞；輸電線(xiàn)路破損、碼頭或外力機(jī)械損壞引起的短路。工人誤操作工人不符合安全操作規(guī)定，人為誤操作可能導(dǎo)致短路。風(fēng)、雷、冰雹、霧等自然現(xiàn)象，以及鳥(niǎo)和野獸暴露的相線(xiàn)之間，或相線(xiàn)和地面物體之間。4.1.2段落類(lèi)型，中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)三相段落二相段落中性點(diǎn)接地系統(tǒng)三相段落二相段落單相段落單相段落二相接地段落電路，1 .三相段落三相段落表示供電系統(tǒng)中三相導(dǎo)線(xiàn)之間的同步短連接。系統(tǒng)中每個(gè)相位的阻抗相同，從電源到負(fù)載3保持對(duì)稱(chēng)，因此也稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)短路。2.兩相短路指三相電源系統(tǒng)中任意兩相發(fā)生的短連接。兩相段落是不對(duì)稱(chēng)段落。3 .單相接地短路

3、單相接地短路意味著中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的任意相位通過(guò)場(chǎng)地和電源中性點(diǎn)發(fā)生短連接。4.兩相接地短路兩相接地短路是中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)中不同兩相單相接地形成的相間短路。指中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中兩相短路接地的情況。短路類(lèi)型，中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障電流不大，因此稱(chēng)為異常運(yùn)行狀態(tài)，不屬于短路故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在短路發(fā)生類(lèi)型方面，單相短路或接地的發(fā)生率最高；如果查看出現(xiàn)段落的部分，則線(xiàn)(尤其是架空線(xiàn))產(chǎn)生的段落或接地比率最大。我國(guó)的中壓系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，主要是為了避免單相接地引起的停電。1 .短路電流增加會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)熱，電氣設(shè)備損壞。2.短路電流流動(dòng)的線(xiàn)路引起大電壓降，使電網(wǎng)電壓突然下降，電機(jī)速度

4、下降，甚至停止旋轉(zhuǎn)。短路電流還會(huì)在電氣設(shè)備中產(chǎn)生很多機(jī)械力(或電氣動(dòng)力)。這種機(jī)械力會(huì)使電氣設(shè)備的載流量部件變形，甚至損壞。4.1.3短路的危險(xiǎn)，4 .發(fā)生單個(gè)相對(duì)短路時(shí)，不平衡電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的不平衡磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線(xiàn)路、鐵路信號(hào)系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)和其他弱控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾信號(hào)，從而導(dǎo)致通信失真、控制失敗和設(shè)備故障。5 .短路發(fā)生在電源附近，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)可能導(dǎo)致運(yùn)行電力系統(tǒng)原始并行同步(其他發(fā)電機(jī)的幅度、頻率、波形、初始相位角度等完全匹配)的發(fā)電機(jī)不同步，電力系統(tǒng)的熱(電網(wǎng)中其他地區(qū)、其他發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電機(jī)不能并行運(yùn)行)，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。4.1.4預(yù)防和限制短路措施，認(rèn)真執(zhí)行操作程序

5、，繼續(xù)學(xué)習(xí)提高電氣行業(yè)從業(yè)人員的質(zhì)量。嚴(yán)格遵守操作技術(shù)規(guī)定及安全規(guī)定，防止誤操作。發(fā)生段落時(shí)，采取有效措施將段落的影響限制在最低限度。設(shè)備維護(hù)、檢查、檢查、事故預(yù)測(cè)和預(yù)防。使用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷路器快速隔離故障。在短時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到正常值。增加短路的阻抗，例如在電路中安裝限流反應(yīng)器。選擇和驗(yàn)證各種電氣裝置，例如斷路器、變壓器、電抗器、母線(xiàn)等，以計(jì)算4.1.5短路電流。合理配置繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置。作為選擇和評(píng)價(jià)電力主接線(xiàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。4.1.6段落電流計(jì)算的基本假設(shè)，忽略磁路的飽和和滯后現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)的組件參數(shù)持續(xù)忽略組件的電阻R，只考慮組件的電抗X(通常是電阻小于電抗的高壓電網(wǎng)的各種電

6、氣組件)，即使在短路電流計(jì)算R=X/3時(shí)，也忽略電阻，誤差只增加5%。忽略短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻轉(zhuǎn)換電阻是指在被外來(lái)物體進(jìn)行短連接時(shí)，通過(guò)相與相之間短連接的電阻，如外來(lái)物體的電阻、對(duì)地短路的接地電阻、對(duì)弧短路的弧電阻等。一般來(lái)說(shuō)，金屬短路僅在某些繼電保護(hù)計(jì)算中考慮過(guò)渡電阻。按對(duì)稱(chēng)分析非對(duì)稱(chēng)故障中出現(xiàn)局部不對(duì)稱(chēng)的情況除外，實(shí)際電力系統(tǒng)一般可以視為三相對(duì)稱(chēng)。定義磁通和鏈磁通的回路斜坡w的乘積稱(chēng)為磁通 (= w)。磁通守恒定律任何封閉回路都不能發(fā)生磁通變異。如果外力傾向于在封閉回路中使磁鏈發(fā)生突變，則回路中會(huì)產(chǎn)生自由電流以抵消這種突變趨勢(shì)。4.1.7短路電流計(jì)算的重要規(guī)律磁通保存定律，磁通保存的物理意義顯

7、示磁鏈能量的大小，磁力是磁鏈能量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。如果發(fā)生磁通量變異，顯然不可能在某一時(shí)刻產(chǎn)生無(wú)限的磁力，磁通量守恒定律的物理意義就在這里。通常封閉回路中的電流總是由電源產(chǎn)生，由電源產(chǎn)生并維持的電流稱(chēng)為強(qiáng)制電流；未保持電源的電流稱(chēng)為自由電流。自由電流不能保持電源，在電路電阻中的損耗會(huì)導(dǎo)致逐漸衰減。4.2.2三相短路瞬態(tài)分析，4.2.1無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路的瞬態(tài)過(guò)程4 . 2 . 2三相短路電流極值條件分析4.2.3三相短路電流特征值，電力系統(tǒng)三相短路后系統(tǒng)：正常運(yùn)行狀態(tài)-瞬態(tài)過(guò)程-短路穩(wěn)定狀態(tài)電流：正常負(fù)載電流-電流突然增加(瞬態(tài)過(guò)程)-新值，4.2.1無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)現(xiàn)象，短路電流

8、變化的暫態(tài)過(guò)程相對(duì)于電源系統(tǒng)的容量更為復(fù)雜。無(wú)限大容量系統(tǒng)有限容量系統(tǒng)，無(wú)限大容量系統(tǒng)無(wú)限替代是理想的相對(duì)概念。這意味著電源系統(tǒng)的容量比用戶(hù)容量大得多，在發(fā)生三相短路的情況下，電源系統(tǒng)的阻抗比短路的總阻抗小得多，因此，無(wú)論用戶(hù)負(fù)載如何變化或出現(xiàn)短路，系統(tǒng)的總線(xiàn)電壓基本上都可以保持不變。沒(méi)有真正無(wú)限容量的電源。工程計(jì)算處理方法如果電源系統(tǒng)容量超過(guò)用戶(hù)容量的50倍，或者電源系統(tǒng)的阻抗不超過(guò)短路總阻抗的5% 10%，則可以將其視為無(wú)限大容量電源系統(tǒng)。無(wú)限大容量系統(tǒng)的三相短路瞬態(tài)，電路對(duì)稱(chēng)，單相討論，短路瞬態(tài)過(guò)程分析(定性分析)，短路的阻抗遠(yuǎn)小于正常工作電路的阻抗，因此，根據(jù)系統(tǒng)無(wú)限大容量電源的作用，

9、產(chǎn)生大于正常工作電流的交流短路電流，由于該電流是電源產(chǎn)生的，因此被稱(chēng)為短路電流的必要組成部分，因?yàn)樵撾娏魇钦医涣麟娏?，短路瞬變分?定性分析)在短路后，正弦交流電流振幅和相位角度均發(fā)生變化，正弦交流電流發(fā)生突變。也就是說(shuō)，磁鏈可能會(huì)發(fā)生急劇的變化，根據(jù)磁通量守恒定律，短路中會(huì)產(chǎn)生自由電流，抵消這個(gè)突變。這種電流不維持電源，因此被稱(chēng)為短路電流的自由成分。因?yàn)椴皇墙蛔儬顟B(tài)，所以也稱(chēng)為短路電流的非周期元件。短路前電壓和電流(已知條件)，其中短路狀態(tài)過(guò)程分析(定量分析)，三相短路后電路方程可根據(jù)KVL使用，短路狀態(tài)過(guò)程分析(定量分析)，恒系數(shù)線(xiàn)性一階非齊次微分方程由常規(guī)解決方案和特殊解決方案(非周期

10、元件或自由元件)兩部分組成：三相短路電流周期元件和非周期元件的總和稱(chēng)為三相短路電流。檢查a的值并確定積分常數(shù)a檢查t=0(即短路發(fā)生瞬間)前后的i(t)大?。弘娐肪哂须姼?，并且電感期間電流不能變化，短路前電流的方程式，周期分量，非周期分量，短路前電壓電流的波形，短路電流特征，i(t)是周期組件和非周期組件的嵌套。周期組件由電源電壓和電路阻抗決定，其大小保持不變。非周期組件在短路電阻r中發(fā)生損失，以指數(shù)方式衰減，經(jīng)過(guò)一定周期后，非周期組件衰減，此后只剩下周期組件，轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束，電路中的電流進(jìn)入正常狀態(tài)。電流變化過(guò)程是正常狀態(tài)交流電流(小)-瞬態(tài)電流-正常狀態(tài)交流電流(大)。三相短路電流最大條件最

11、大值出現(xiàn)在第一峰值，即該時(shí)刻周期組件振幅和非周期組件大小的總和。三相短路全電流的最大值是分析非周期性組件的最大值，作為確定系統(tǒng)和位置發(fā)生的短路的條件。4.2.2三相短路電流極值條件分析，在由架空線(xiàn)路組成的中高壓系統(tǒng)中，線(xiàn)路阻抗的電抗分量大于電阻分量，根據(jù)三相短路前電流表示分析，短路電流獲取最大值的條件與第二項(xiàng)相關(guān)，與第一項(xiàng)無(wú)關(guān)。嚴(yán)格地說(shuō)，對(duì)于Im，我們必須找到微分，使導(dǎo)數(shù)等于0。用數(shù)學(xué)方法解決很難！)，IPM“im”，因此首先考慮第二個(gè)Ipmcos。要獲得最大值，需要=0。問(wèn)題：=0是什么意思？段落在電壓超過(guò)0時(shí)發(fā)生，第一個(gè)項(xiàng)目為-Imsin 00900，因此值總是小于0。要獲得最大值，請(qǐng)問(wèn)i

12、m=0問(wèn)題：im=0意味著什么？(短路前系統(tǒng)空載)，項(xiàng)目的實(shí)際處理，短路電流獲取最大值的條件：短路前空載；相位電壓超過(guò)0會(huì)發(fā)生短路。結(jié)論，三相短路電流達(dá)到最大值時(shí)的波形圖，三相短路全電流最多只能發(fā)生在一相，不能實(shí)現(xiàn)三相同時(shí)滿(mǎn)足。短路電流沖擊值ish定義：短路電流可能發(fā)生的最大瞬時(shí)值。計(jì)算：如短路電流波形所示，短路電流的瞬時(shí)最大值發(fā)生在短路發(fā)生后的約反周期中。此時(shí)，t=0.5t=0.01 s，4.2.3三相短路電流特征值，三相短路電流周期分量振幅，沖擊系數(shù)，三相短路電流周期分量有效值，Ksh和衰減時(shí)間常數(shù)T=L/R之間的關(guān)系，大于L的中高壓系統(tǒng)，Ksh=，短路沖擊電流有效值Ish，Ish主要用于

13、確定短路沖擊電流中設(shè)備的熱穩(wěn)定性。三相短路電流周期組件有效值表示第一周期內(nèi)三相短路全電流的有效值。計(jì)算段落后振幅最大的期間(即第一個(gè)期間)的段落電流周期組件有效值的公式。在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，短路電流周期組件振幅保持不變，相應(yīng)的計(jì)算公式、短路電流部分瞬態(tài)值I/、三相短路電流周期組件的有效值Ip、短路發(fā)生后5 7個(gè)周期、短路電流的非周期組件幾乎衰減，只剩下短路電流的周期組件。簡(jiǎn)單地稱(chēng)為三相短路電流Ik(3)或Ik。I=IP，三相穩(wěn)態(tài)短路有效值I，定義：系統(tǒng)特定點(diǎn)的短路容量，具有短路點(diǎn)的電壓等級(jí)的平均電壓，特定點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電流穩(wěn)態(tài)值，物理意義：無(wú)限大容量電源在短路點(diǎn)提供的表觀(guān)功率。短路容量。計(jì)

14、算短路電流時(shí)，作用于短路點(diǎn)的電壓是該電壓等級(jí)的線(xiàn)路電壓的平均Uav。例如，在特定電壓等級(jí)的線(xiàn)路末端，電網(wǎng)的額定電壓為UN，線(xiàn)路起始端電壓為1.1UN，線(xiàn)路平均電壓為，4.3短路組件參數(shù)的計(jì)算。4.3.1段落電路計(jì)算方法簡(jiǎn)介4.3.2一般值方法4.3.3標(biāo)準(zhǔn)或值方法4.3.4段落電路中每個(gè)元件的阻抗標(biāo)準(zhǔn)或值計(jì)算，計(jì)算段落電流時(shí)在高壓系統(tǒng)中忽略R1/3X中的r，在低壓系統(tǒng)中忽略X1/3R中的x，因此產(chǎn)生的誤差很小。對(duì)于高壓系統(tǒng)，對(duì)于低壓系統(tǒng)，電源和短路點(diǎn)之間的電抗、電源和短路點(diǎn)之間的電阻、4.3.1短路計(jì)算方法介紹、著名的值方法、標(biāo)準(zhǔn)或值方法、短路容量方法、各種電氣設(shè)備的電阻和電抗以及其他電氣參數(shù)

15、顯示為短路容量時(shí)的短路容量法。各種電氣設(shè)備的電阻和電抗以及其他電氣參數(shù)顯示為相對(duì)值時(shí)的公稱(chēng)或值方法。如果各種電氣設(shè)備的電阻、電抗和其他電氣參數(shù)以公稱(chēng)單位值表示，則稱(chēng)為公稱(chēng)值方法。介紹了短路計(jì)算方法，應(yīng)用領(lǐng)域著名值方法主要用于1kv以下低壓供電系統(tǒng)的短路電流計(jì)算；標(biāo)準(zhǔn)值法主要用于高壓電源系統(tǒng)的短路電流計(jì)算。4.3.2定義阻抗實(shí)際值計(jì)算的著名值方法。各阻抗的單位通過(guò)歐姆，也稱(chēng)為歐姆方法。原理知道線(xiàn)路電壓，計(jì)算短路的總阻抗，根據(jù)歐姆定律求出短路電流。已知電流(安培)等于電壓(伏特)除以阻抗(歐姆)。實(shí)際歐姆定律、單線(xiàn)圖中三相系統(tǒng)的三相一線(xiàn)表示的三相短路電流公式、如果k點(diǎn)發(fā)生三相短路，則三相短路電流的有效值必須轉(zhuǎn)換為具有短路點(diǎn)的電路的平均電壓、短路電路的總電阻和總電抗、樣式的r、x都必須轉(zhuǎn)換為具有短路點(diǎn)的電壓等級(jí)。如果短路包含變壓器，則必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對(duì)于高壓供電系統(tǒng)，電阻可以忽略，例如，兩相短路電流計(jì)算公式，負(fù)載電抗比短路電抗大得多，因此可以將非短路相位中的電流視為零(對(duì)于實(shí)際AB相短路條件，也稱(chēng)為負(fù)載電流，非場(chǎng)相位電流)。因此，如果(忽略電阻)、阻抗轉(zhuǎn)換、圖中所示的供電電路具有變壓器，并且存在目前短路，并且根據(jù)上述公式計(jì)算，則必須轉(zhuǎn)換R1。根據(jù)變壓器折算原理，例如，在電路中計(jì)算短路電流的示例，在圖中，如果R1=100 32;152、R2=1