第四章短路电流计算

1第四章短路电流的计算答案4-1供配电系统中常见的短路种类有那些？短路的主要危害是什么？答：供配电系统中常见的短路类型有：（1）中性点接地系统：三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路（2）中性点不接地系统：三相短路、两相短路危害：（1）短路电流远大于正常工作电流，其带来的力效应和热效应足以使设备受到破坏。（2）短路点附近的母线电压严重下降，使接于母线其他回路电压严重低于正常工作电压，影响设备的正常工作。（3）短路点处可能产生电弧。（4）不对称短路会在系统中产生复杂的电磁过程。（5）不对称短路会使磁场不平衡。4-2低压配电系统有哪两种分类方式？答：（1）带电导体系统型式（带电导体是指相线和中性线）（2）系统接地型式（配电系统中的保护线PE与系统中某一部分相连接的方式）4-3无限大容量电源系统有什么特征？如何确定一个系统是否可以等效为无限大容量的电源系统？答：无限大容量电源系统的特征是电力系统某局部无论发生了什么扰动，电源的电压幅值和频率均保持恒定。对于一个系统来说，若能找到一点，当供配电系统发生短路时，该点的电压可以小到忽略不计时，则这一点就可以看成是一个无限大容量电源系统。4-4短路冲击电流瞬时值ish和第一周期短路冲击电流有效值Ish各有什么不同？各有什么用途？答：ish是第一周期内全电流峰值，即瞬时最大短路电流值。它可用来校验母线及绝缘子的动稳定性。而Ish为三相短路时第一周期内的全电流有效值。它用于校验开关设备的动稳定性。4-5短路容量的物理意义是什么？工程上有什么用途？答：工程上，短路容量主要有以下两方面的应用：2l）作为电业部门提供的重要的系统技术参数之一，供用户使用。2）作为设备选择和保护整定的依据之一。4-6短路电流计算的标幺值法和有名值法各有什么优缺点？各自分别适用于什么情况？答：有名值法是指我们在计算阻抗时，用阻抗的实际值进行的计算。而标幺值是指以某一量值大小为基准的一个相对值。在工程上常用来计算短路电流。它有以下优点：（1）易于从量值上比较各种元件的特性参数。（2）便于从量值的角度判断电气设备和系统参数的好坏。（3）在有多个电压等级的电网中，能极大地方便短路电流的计算。4-7异步电动机对短路电流的大小有什么影响？答：如图4-19所示，当线路上a点发生短路时，大幅下降至接近于零。这时，接在母线正上的异步电动机定子和转子中的交流磁链都会发生突变，根据磁链守恒定律，异步电动机的定子和转子内部会产生自由电流分量来抵消这个突变；同时，由于机械惯性的作用，转子的转速不可能突变，所以转子和定子之间还维持相对运动，因而转子电流产生的磁场会在走子绕组中感应电势并形成电流，因此，这时异步电动机也会象一台发电机一样向短路点提供短路电流。由于异步电动机本身没有励磁电流，所以转子绕组和定子绕组中的电流很快会衰减到零。4-8不对称短路计算为什么不直接采用电路分析中的回路法、接点法等方法？答：当发生三相不对称短路时，会遇到以下问题：（1）变压器的参数阻抗未知。3（2）由于是不对称短路，所以在计算电抗时要分别计算自感和互感，使计算过程复杂。所以当遇到不对称短路的情况，不能采用电路分析中的回路法、节点法等方法计算。4-9采用正序等效定则计算不对称短路时，需要知道哪些参数？答：需要知道电源相电压正序分量、与短路类型相关的附加阻抗、相关的短路计算系数等参数。4-10试解释变压器的短路穿越电流的含义。答：在供配电系统中，变压器二次侧短路时，短路电流实际是从电源通过变压器一次侧后才流到短路点的，对于三相对称短路来说，一次侧短路电流与二次侧短路电流只是相差一个变比的倍数，但对于不对称短路来说，短路电流在一次侧的分布很可能与二次侧不相同，这与短路类型和变压器联结组别等有关。将变压器远离电源一侧短路时，靠近电源一侧流过的短路电流称为短路穿越电流。4-11用标幺值法计算如图所示系统中k、k1、k2点发生短路故障时，短路点处三相和两相稳态短路电流的大小；计算k1点三相短路时，流过变压器高压侧的稳态短路电流大小，并与k点短路情况进行比较；若考虑电动机的影响，试计算k1点三相短路时短路冲击电流瞬时值的大小。用标幺值解：（1）选取基值：MVASB100，kVUB351，kVUB5.102。（2）作出短路阻抗图：4X1*X2*X3*X4*R2*R4*系统电抗35kV架空线路阻抗变压器电抗10kV电缆线路阻抗kkk12（3）计算各元件阻抗标幺值：①系统电抗3025.010035/400351.1/1.1/2221max2121max21BBKTrBBKGSUSUSUSUX②35kV架空线LGJ-95的阻抗2939.010035/1036.0/22102BBLSULxX2694.010035/1033.0/22102BBLSULrR③变压器T的的电抗2222.2103150100101007100%/100%3622223TrBkBBTrTrkSSuSUSUuX④10kV电缆线路YJV-10kV（3×95）的阻抗2351.01005.10/7.2096.0/22204BBlSUlxX5608.01005.10/7.2229.0/22204BBlSUlrR（4）计算k点短路电流5964.02939.03025.021XXX52694.02694.0021RRR6544.02694.05964.02222XRZ5281.16544.0/1/1)3(ZIkkAUSIIBBkk52.23531005281.131)3()3(两相稳态短路电流kAIIkk18.252.22323)3()2(（5）计算k1点短路电流8186.22222.22939.03025.0321XXXX2694.002694.004321RRRRR8314.28186.22694.02222XRZ3532.08314.2/1/1)3(1ZIkkAUSIIBBkk94.15.1031003532.031)3(1)3(1对应变压器高压侧的三相稳态短路电流KAKIITKK582.0355.1094.131311（而此处k点短路电流为kA52.2）两相稳态短路电流kAIIkk68.194.12323)3(1)2(1若考虑电动机的影响，计算k1点三相短路时短路冲击电流瞬时值：由46.102694.08186.2RXRX，查Page95图4-8得7.1shkkAIkiKshksh66.494.17.122311kAAIKxEiMrMshMMMsh13.014.1305.1032535.19.419.022kAiiiMshKshsh79.413.066.41（6）计算k2点短路电流60537.32351.02222.22939.03025.04321XXXXX8302.05608.002694.004321RRRRR1645.30537.38302.02222XRZ3160.01645.3/1/1)3(2ZIkkAUSIIBBkk74.15.1031003160.031)3(2)3(2两相稳态短路电流kAIIkk51.174.12323)3(2)2(2用有名值解：（1）2K点短路①系统电抗：3335.05.35.104001.1351222max.21YKaNKSUX②架空线路L的阻抗：324.0355.101036.01222TOLKLXX297.0355.101033.01222TOLKLrR③变压器电抗：45.2103150100105.107100%362223TrTrKSUUX④电缆线路L的阻抗：2592.07.2096.04lxXol6183.07.2229.04lrRol所以：9153.06183.0297.042RRR3667.32592.045.2324.03335.04321XXXXX4889.33667.39153.02222XRZ7故：kAZUIKaNK74.14889.335.103232两相稳态短路电流kAIIkk51.174.12323)3(2)2(2（2）K1点短路297.02RR1075.345.2324.03335.0321XXXX1217.31075.3297.02222XRZkAZUIKaNK94.11217.335.103131对应变压器高压侧的三相稳态短路电流kAKIITKK582.0355.1094.131311两相稳态短路电流kAIIkk68.194.12323)3(1)2(1若考虑电动机的影响，计算k1点三相短路时短路冲击电流瞬时值：由46.10297.01075.3RX，查Page95图4-8得7.1shkkAIkiKshksh66.494.17.122311kAAIKxEiMrMshMMMsh13.014.1305.1032535.19.419.022kAiiiMshKshsh79.413.066.41（3）K点短路①系统电抗：7056.34001.1352max.21KaNSUX②架空线路L的阻抗6.31036.02LXXOL83.31033.02LrROL所以：3056.76.37056.321XXX3.32RR0163.83056.73.32222XRZkAZUIKaNK52.20163.833533而k1点短路对应此处（即变压器高压侧）的短路电流为kA582.0。两相稳态短路电流kAIIkk18.252.22323)3()2(4-12试计算图4-27所示系统中k1、k2点发生三相短路时短路电流的大小。（10kV侧可看成无限大容量电源系统，忽略母线阻抗，部分参数可查阅正文和附录）图4-27题4-12图解：（1）元件阻抗的计算①变压器的阻抗由SC-800/10变压器（D，Yn11）查P293附录10得：2.1%,6%,7500,155000IUWPWPKK所以mSUPRTrtrK875.1001875.08004.07500222221mSUUZTrTrK12012.01000000012.010800104.01005100%362221mRZX85.1101185.0001875.0012.022212119②隔离开关HD11（600A）的接触电阻：R2=0.15mΩ（查表4-1）③断路器ME-630/3(In=400A)的接触电阻:R3=0.4mΩ（查表4-1）④断路器ME-630/3(In=400A)的过电流线圈的电抗：X4=0.10mΩ（查表4-2）断路器ME-630/3(In=400A)的过电流线圈的电阻：R4=0.15mΩ（查表4-2）⑤电缆线路l=180m的阻抗{YJV—0.6/1KV(4×