短路电流计算何泽胜

2111短路电流计算一、短路的原因、类型及后果1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。2、短路的原因：⑴元件损坏如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路.⑵气象条件恶化如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等.⑶违规操作如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压.⑷其他原因如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等.3、三相系统中短路的类型：⑴基本形式:)3(k—三相短路；)2(k—两相短路；)1(k—单相接地短路；)1,1(k—两相接地短路；⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路；不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称;如两相短路、单相短路和两相接地短路.注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。4、短路的危害后果随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。（1）电动力效应短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。（2）发热短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。（3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃及周围设备.（4）电压大幅下降，对用户影响很大.（5）如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。这是短路故障的最严重后果。（6）不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。二、计算短路电流的目的及有关化简1、短路计算的目的a、选择电气设备的依据；b、继电保护的设计和整定；c、电气主接线方案的确定；d、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响；供配电系统三相短路电流计算一、“无限大”电力系统21221.定义：系统的容量S∞,系统的内阻抗0Z（0,0xR）.2.“无限大”电力系统的特点：外电路电流变动时，其端口电压不变。3．若系统阻抗不超过短路回路总阻抗的15%，则系统看作“无限大系统”实用计算中，将配电网中的系统母线看作无限大容量系统。等值电源内阻抗123////GGGGZZZZ二、供配电系统三相短路电流计算1.三相短路电流1）)sin(oumkkwtUdtdiLiR则：tLRoumoumkeZUwtZUi)sin()sin(＝npkpii其中：ou—短路时电源电压相位角(合闸相位角)Rxartgkpi—稳态分量，周期分量npi—暂态分量，非周期分量2）kpi的有效值2mKPKUIIZ2.冲击短路电流shi--------短路电流最大瞬时值当2ou时，短路瞬间npi最大，则ki也最大又当0,RxartgRX时，即,2tLRmmkeZUwtZUi)2sin(当sTt01.02时，ki最大。即：)1(201.001.0LRLRmsheZUeZUZUi＝shKPKI2shK冲击系数，aTsheK01.01，21shK一般:高压网中，aT＝0.05S时，则shK＝1.8当短路发生在单机容量为12MW及以上的发电机母线上时，短路冲击系数取1.99.1,1.0shaKT当短路发生在高压电网的其他各点时，短路冲击系数取1.8ktktimpimpIIKi69.22ktktimpimpIIKi55.222133在380/220V低压网中，短路冲击系数取1.33、冲击短路电流的有效值近似认为：22npkpktIII则：2)(21aTtKPkteII冲击电流全电流有效值：2)1(21shKPshKII短路冲击系数取1.9时短路冲击系数取1.8时短路冲击系数取1.3时4、三相短路电流公式：在K点发生三相短路时，如短路回路的阻抗R，X以表示，则三相短路电流的有效值为Eva－短路点所在线路的平均电压，VR，X－短路回路的总电阻和总电抗，。5、两相短路电流公式在K点发生两相短路时，如短路回路的阻抗R,X以表示，则两相短路电流为：式中：Uav短路点所在线路的平均电压对高压供系统，电阻可以忽略，则有6、运行方式ktimpII62.1ktimpII51.1ktimpII09.1ktktimpimpIIKi84.1222)3(3/XRUIavk(2)(3)2222332()222BCBCavAkkUUUUUIIRjXRjXRjXRXRX(2)2avkUIX2144“运行方式”是指由于电力系统各开关状态不同，造成短路回路阻抗的变化，分为最大运行方式和最小运行方式两种。前者用以计算可能出现的最大短路电流，作为选择电气设备的依据；后者用以计算可能出现的最小短路电流，作为校验继电保护装置动作性能的依据。最大运行方式实际是将供电系统中的双回路电力线路和并联的变压器均按并列运行处理，从而得到由短路点至系统电源的总阻抗最小，短路电流最大。同理，最小运行方式按实际可能的单列系统供电，阻抗最大，短路电流最小。标幺值法计算短路电流一、标么值的定义标么值是某些电气量的实际有名值与所选定的同单位规定值之比，即）基值（与实际值同单位）实际有名值（任意单位标幺值可见标么值是一个无单位的比值，而且，对同一个实际值，当所算的基值不同时其标幺值也不同。标么值的符号为各量符号加下角码“*”。二、标么值的转换计算短路电流时常涉及四个电气量，即电压U、电流I、功率S和电抗X。四量之间有欧姆定律和功率方程联相系，即IXU3和UIS3。用标幺值计算时，首先要选取四个电气量的基准值。这四个电气量的基准值可以任意选取，但应满足欧姆定律和功率方程式，即BBBXIU3（1）BBBUIS3(2)因此，四个基准值只可以任意选取其中的两个，另外两个必须按公式（1）和（2）确定。一般是选取基准功率和基准电压，基准电流和基准阻抗由公式求得，即BBBUSI3（3）BBBSUX2（4）故四个电气量对于选取的四个基准量的标幺值为BBUUU（5）BBSSS（6）BBBSUII3（7）21552BBBUSXX（8）三、标么值法计算的一般步骤1.选择基准量，一般为基准功率Sj和基准电压Uj。Sj可选100MVA，或选系统中某个元件的额定容量。基准电压应选短路点所在区段的平均电压值。2.计算系统各元件阻抗的标么值。3.绘制等效电路，图上按顺序标出其阻抗值。4.求电源点至短路点的总阻抗。5.求短路电流的周期分量、冲击电流和短路容量四、供电系统中各元件电抗标幺值的计算①输电线路输电线路的标幺值，取Uj=Uav，则有：②变压器变压器的电抗基准标幺值为③串联电抗器计算串联电抗器的主要作用是限制短路电流的大小，一般用混凝土浇灌固定，故又称为水泥电抗，其铭牌上给出的参数为额定电压UN.L(kV)、额定电流IN.L(kA)、电抗百分数XLR%。其中XLR%是以UN.L、IN.L为基值的标么值，当以Sj(MVA)、Uj(kV)为基值时，电抗标么值为：④电源Sk－电站出口断路器的短路容量（4）标幺值法三相短路电流的计算式无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算:由此可得三相短路电流周期分量有效值：三相短路容量：(3)(3)**33avjjkavzUISSUIXX*000022333LjjLjjjavjjjjSSxlxlXXxlxlSXUUUIUU2.*.2%%100100kNTjkNTTTjavNTjuUSuSXXXUSSjNLNLjLRjjNLNLLRLRUIUIXSUIUXX100%3100%2*22*javavSSjkjkSUUXXXSSS2(3)(3)*133javavzzjjjSUUIIISXXXU(3)(3)*jzzjIIIIX2166五、例题某供电系统：A是电源母线，l1为架空线，l2为电缆，L为电抗器，整个系统并列运行。参数如下，试求短路点分别发生在K1、K2和K3点时的三相短路电流。Sk=560MVA，l1=20km，x01=0.4Ω/km，SNT=5600kVA，Δuk%=7.5，UNLR=6kV，INLR=200A，XLR%=3%，l2=0.5km，x02=0.08Ω/km1212**21021**100,376.3,1.56,9.16/100/5600.17910.420100/370.584%0.075100/5.61.34100%0.039.1jjjjjsjkjlavjLRLRNLRjkTNTSMVAUkVUkVIkAIkAXSSSXxlUSIXUSIXX解：基准值的选取，则电源的电抗架空线的电抗变压器电电器的电抗抗抗*2202220.080.5100/6.6/0.21.3730.101jlavSXxlU电缆电抗2177K1点等值电路图：K2点等值电路图：*1***1(3)*111(3)(3)11(3)(3)11(3)*1111112.12/20.1790.584/22.121.563.312.552.553.318.441.511.513.315.002.1210021223kslkkdshkshkkkdKIXXXIIIkAiIkAIIkASISMVAKK点短路时的短路电流，点同理。2188解3)计算系统各元件阻抗的标幺值，在等效电路图上标出其阻抗值。例：设供电系统图如图3-7a所示，数据均标在图上，试求3231kk及处的最大和最小运行方式下的三相短路电流及最小运行方式下的两相短路电流。AMV100jS1)选31kkA9.16kA3.63100j1I处，取Uj1=6.3kV则32kkA34.441kA4.03100j2I对于处，取Uj2=0.4kV则2)绘制等效电路图，图上给各个元件编号。解：2199图3例3－1的供电系统图b）等效电路图3)求电源点至短路点的总阻抗。(3)1k32k4)求短路电流的周期分量，及短路容量。(3)1k处的短路参数：最大运行方式时：j1max3kmax1000.5200SXSj1min3kmin1000.6166.7SXS146.03710054.022av1j1012USlxX222.215.31001007100%NT1jk13SSuX2.03.6100108.022av2j2024USlxX5.511001005.5100%NT2jk25SSuX2min1min458.668XXXX1maxmax230.50.1462.2222.868XXXX1minmin230.60.1462.2222.968XXXX2max1max452.8680.25.58.568XXXX211010最小运行方式时:同理32k点的短路参数为：3z1max1max110.3492.868IX33z1maxz1maxj10.3499.16kA3.197kAIII33z1minz1minj10.3379.16kA3.086kAIII3z1min1min110.3372.968IX23z1minz1min0.8660.8663.086=2.672kAII2z2min0.86616.65=14.42kAI3z2min0.115144.34kA16.65kAI3z2max0.117144.34kA16.89kAI3z2ma