1、第四章 短路電流分析與計(jì)算,短路的概念:所謂短路，是指電力系統(tǒng)除正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間的“短接”。,第一節(jié) 概 述,短路的產(chǎn)生原因 電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞 各種形式的過電壓（如雷擊） 絕緣材料的自然老化、臟污、直接機(jī)械損傷等 沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備中的缺陷,設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行不良所致 運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉倒閘 線路檢修后未拆除地線就加上電壓等誤操作 鳥獸跨接在裸露的載流部分 風(fēng)、雪、雹等自然現(xiàn)象,短路的種類 三相短路 兩相短路 兩相接地短路 單相接地短路,各種短路的示意圖和代表符號(hào)如下：,短路的現(xiàn)象及后果 伴隨短路所發(fā)生的基本現(xiàn)象 ：電流劇烈增加，系統(tǒng)中的電壓將急劇下降。 短路

2、所引起的后果： 短路點(diǎn)的電弧有可能燒壞電氣設(shè)備，同時(shí)很大的短路電流通過設(shè)備會(huì)使發(fā)熱增加，當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，可能使設(shè)備過熱而損壞； 很大的短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，要引起導(dǎo)體間很大的機(jī)械應(yīng)力，如果導(dǎo)體和它們的支架不夠堅(jiān)固，則可能遭到損壞；,短路時(shí)，系統(tǒng)電壓大幅下降，對(duì)用戶工作影響很大。系統(tǒng)中最主要的負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢及設(shè)備損害； 有可能使并列的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，引起大片地區(qū)停電； 不對(duì)稱短路引起的不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡磁通，會(huì)在鄰近的平行線路內(nèi)（如通信線路或鐵道信號(hào)系統(tǒng)）感應(yīng)很大的電動(dòng)勢。這將造成通信的干擾并危及設(shè)備和人身的安全。,第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)三相

3、短路過渡過程分析,無限大容量電源,這是一個(gè)相對(duì)的概念。當(dāng)電源容量足夠大時(shí)，其等值內(nèi)阻抗就很小，短路回路中線路、變壓器等的等值阻抗比電源內(nèi)阻抗大得多，電源母線電壓變化甚微，這種電源就稱為無限大容量電源。,無限大電源用,三相短路暫態(tài)過程分析,三相電路對(duì)稱，可只討論一相（如A相）。,（1）短路前的穩(wěn)態(tài),式中Um為電源電壓幅值，它恒定不變； Im為短路前電流幅值； 短路前回路的阻抗角； 短路前瞬間電源電壓的初相角。,（2）短路后的過渡過程,它的解為,短路前,短路后,因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?，必?即,從而得到,3.產(chǎn)生最大短路全電流條件,(2)d/2，即短路回路近似為純感性電路；,(1) Im0，即短路前

4、電路為空載；,(3)0，即發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值恰好為0。,將以上條件代入全電流公式，得,可見，短路后經(jīng)過半個(gè)周期即出現(xiàn)短路全電流的最大瞬時(shí)值。,4短路沖擊電流和沖擊系數(shù),短路沖擊電流是指短路電流的最大可能瞬時(shí)值。,沖擊電流,式中 Kch為短路電流沖擊系數(shù)； Idz為短路電流周期分量有效值。 當(dāng)短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)時(shí)，Kch1.8，ich2.55Idz,短路沖擊電流主要用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定性。,5短路全電流最大有效值,它出現(xiàn)在過渡過程的第一個(gè)周期。其值為,為了簡化計(jì)算，假設(shè)非周期分量的數(shù)值在第一個(gè)周期內(nèi)是恒定不變的，等于它在tT/2時(shí)的瞬時(shí)值。則,當(dāng)Kch1.8，Ich1.52I

5、dz,短路全電流有效值常用來檢驗(yàn)電氣設(shè)備的斷流能力或動(dòng)穩(wěn)定性。,可見，對(duì)于無限大電源供電系統(tǒng)，若要求Kch和ich，只要求出周期分量有效值Idz即可。,式中 UB為電源額定電壓； Zd為由電源至短路點(diǎn)的總阻抗， 也稱為短路回路總阻抗。,第三節(jié) 短路回路總阻抗的求取,1計(jì)算短路電流基本假設(shè),（1）以網(wǎng)絡(luò)平均電壓取代元件的額定電壓,假定處在同一電壓級(jí)中的各元件的額定電壓都相等，即在數(shù)值上取其額定電壓的平均值，并把它稱為網(wǎng)絡(luò)平均電壓。,（2）高壓電網(wǎng)計(jì)及電抗,因此,2.各元件統(tǒng)一基準(zhǔn)值電抗標(biāo)幺值的計(jì)算,這是精確算法。,在短路計(jì)算中采用近似算法，即認(rèn)為在同一標(biāo)稱電壓電網(wǎng)中的各元件，其額定電壓都等于網(wǎng)絡(luò)

6、平均電壓，基準(zhǔn)電壓也取網(wǎng)絡(luò)的平均電壓。在此條件下，上式可簡化為,常用的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式見表43,3. 具有變壓器的多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值等值電路的建立,用表43的公式計(jì)算出各元件的電抗標(biāo)幺值后，無需再考慮用變壓器的變比進(jìn)行歸算，直接將其連成等值電路即可。,4. 短路回路總電抗標(biāo)幺值的計(jì)算,(1) 繪制計(jì)算電路圖,(2)短路計(jì)算點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行方式確定,(3) 繪制等值電路圖,(4)等值電路的歸并與簡化,例題 圖中在d點(diǎn)發(fā)生三相短路，請計(jì)算短路回路的總電抗 標(biāo)幺值。,解：選Sj100MVA，UjUpj,等值電路及其簡化過程為,第四節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算,有名制法 選定短路點(diǎn)所在電壓

7、級(jí)作為基本級(jí) 將各元件的阻抗用變壓器的近似變比歸算到基本級(jí) 求出電源至短路點(diǎn)的總阻抗 短路周期電流有效值為,取Kch1.8，則ich2.55Idz，Ich1.52Idz,在選擇斷路器時(shí)，需要校驗(yàn)它的斷路能力，要求計(jì)算短路點(diǎn)的短路容量。三相短路容量為：,標(biāo)幺制法,若電源至短路點(diǎn)的總電抗的標(biāo)幺值已經(jīng)求出，則短路電流周期分量有效制的標(biāo)幺值為,三相短路容量的標(biāo)幺值為,例題 圖示的無限大容量電源供電系統(tǒng)中，降壓變電所低壓側(cè)發(fā)生三相短路，試計(jì)算短路周期電流有效值Idz和短路沖擊電流ich，短路全電流最大有效值Ich，短路容量Sd。（取Kch1.8）,解：（1）用有名制法,短路發(fā)生在10.5kV側(cè)，所以選10.5kV為基本電壓級(jí)。,線路電抗,變壓器電抗,兩臺(tái)變