99短路电流的计算

§1-1概述一、短路的概念和类型1．短路概念是指三相系统中相与相导体之间的非正常连接。2．短路类型三相短路——d(3)、两相短路——d(2)、单相短路——d(1)、两相接地短路——d(1.1)。第一章短路电流计算)3(d（要求：会用实用计算法查运算曲线计算三相短路电流)二、短路的危害及预防1．原因主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。(如直接遭受雷击等过电压；绝缘材料的自然老化和污秽、运行人员维护不周及直接的机械损伤等)。2．后果（1）短路时有电弧产生，烧坏故障元，烧坏周围设备和人员。（2）造成导体过热甚至熔化;很大的电动力使导体变形或损坏。（3）系统电压将大幅度下降，可能破坏部分或全部用户的供电。（4）短路时，系统功率分布的突然变化和电压严重下降，可能破坏各种电厂并联工作的稳定性，使整个系统被解列。三、短路电流计算的目的和基本假设(一)短路电流计算目的（1）电气主接线方案的比较和选择；（2）电气设备和载流导体选择；（3）继电保护装置的选择和整定计算；（4）接地装置的设计；（5）系统运行故障情况的分析等。(二)短路电流实用计算的基本假设条件（1）系统在正常运行时是三相对称的。（2）系统各元件的磁路不饱和，即各元件的电抗值与电流大小无关，所以在计算中可以应用叠加原理。（3）各元件的电阻，计算中略去不计，但在计算短路电流的衰减时间常数时应计及电阻的作用。（4）输电线路的电容忽略不计。（5）变压器的励磁电流略去不计，相当于励磁阻抗回路断开，这样可以简化变压器的等值电路。（6）电力系统中所有发电机电势的相位在短路过程中都相同，频率与正常工作时相等，不考虑短路过程中发电机转子之间摇摆现象对短路电流的影响。(二)短路电流实用计算的基本假设条件§1-2短路电流的实用计算方法一、计算短路电流的标么值法1.标么值标么值=实际有名值/基准值额定标么值=实际有名值/额定值(各标么值间换算原则：不论基准值如何改变，标么值如何不同，但有名值不变)2.基准值的选择例：发电机电压10.5KV，选取基准值10KV，则发电机电压的标么值为？额定标么值为？（要求：会计算短路回路总电抗的标么值)二、电力系统各主要元件的电抗标么值要求：掌握发电机、变压器、电抗器、架空线路及电缆线路等主要元件电抗的确定。1、发电机电抗在三相短路电流的实用计算中，发电机的电抗为纵轴次暂态电抗x”k，是额定标么值。发电机及其等值电路（a）发电机；（b）等值电路双绕组变压器及其等值电路三绕组变压器和自耦变压器以及它们的等值电路2、电力变压器100%*deTUX%)%%(2001*IIIdIIIIIdIIIdIIUUUXXII*、XIII*以此类推电抗器是用来限制短路电流的电器，等值电路用其电抗表示之。产品目录中给出电抗器的电抗百分值，一般约为3%～10%。3、电抗器4、架空线路和电缆线路架空线路和电缆线路的等值电路，用它们的电抗表示。在短路电流实用计算中，通常采用每千米电抗平均值。例：如图所示，选取，求图中各元件的电抗标么值PjjUUMVAS,100ejdSSXXX*//*2*1=0.216ejdSSUXX100%*5*4=0.3305.1101001005.10*7X2*33100%PjeeLUSIUXX=0.52三、计算电路图要求：知道计算电路图和等值电路图的含义，会将计算电路图化简为所需要的等值电路图。是一种简化了的单线图，仅画出与计算短路电流有关的元件及它们之间的相互连接，并注明各元件有关的技术数据，图中各元件还要按顺序注明编号。图上标注平均额定电压。四、等值电路及其化简1.等值电路的绘制应根据各短路点分别绘出，图中各元件用各自等值电抗的标么值表示，用分数形式标注元件顺序编号和电抗标么值，分子为序号，分母为电抗标么值2、等值电路的化简1）串联电路2）并联电路3）等电位点可用直线相连4）Y—Δ电路的等值变换5）法nxxxx21nxxxx111121Y312312312333123122312231231231121XXXXXXXXXXXXXXXXXX213133113232233212112XXXXXXXXXXXXXXXXXXY—Δ电路变换Y法321111xxxYYxxxd311Yxxxd322MVASj100PjUU短路电流实用计算中，一般选取各元件电抗标么值则按下列公式计算。2*//*//)(jeejdjdUUSSXX（1）发电机（2）变压器ejdjTSSUX100%*（3）电抗器2*3100%PjeeLjLUSIUXX（4）架空线和电缆2*PjjUSXX例：试求上图中点和点短路时，短路回路总电抗d1点短路回路总电抗628.052.0108.0*3*8*9*XXXX§2.3无限大容量电源供电电路内三相短路要求：知道无限大容量电源含义，掌握无限大容量电源内三相短路各电气量的计算一、无限大容量电源电源的内阻抗则电源的端电压在短路时恒定不变。S0Z0,0RX二、短路电流的变化规律三、短路电流各量的计算1．周期分量)sin(32tZUiPZIIIItZZ//XUP3用标么值计算时，如取PjUU**1XIZ则无限大容量电源供电电路内三相短路电流变化曲线2．非周期分量aTwtZfZfeii0最严重00ZZfiiZZfIIi22//03．短路冲击电流TZZcheIIi01.022ZchTZIKeI2)1(201.0冲击系数TcheK01.01无限大电源取1.8，则chKZZchIIi55.228.14．短路全电流的有效值tfZtZttdtdtIIdtiTI2222215．母线剩余电压XIUsy3***XIUsyX为母线至短路点的电抗6．短路功率ZPdIUS3***1XISZd例：如图所示计算电路，试计算：（1）当d1点三相短路时，短路点的稳态短路电流，短路冲击电流，稳态时变压器110KV侧母线的剩余电压。（2）当d2点三相短路时，通过架空线的稳态短路电流和通过电抗器的短路冲击电流。MVASj100PjUU解：取21.01151004.0702*1X7.0151001005.10*4*3*2XXX164.13.61003.03610042*5X348.03.6100069.022*7*6XXd1点短路回路总电抗443.037.021.03*2*1*XXX257.2443.011**XI)(684.203.63100257.2*KAIIIj)(744.52684.2055.2KAich110KV母线的剩余电压)(563.60115257.237.0KVUsyd2点短路时的计算（略）§2.4有限容量电源供电电路内三相短路要求：知道有限大容量电源含义，掌握有限大容量电源内三相短路各电气量的计算一、短路电流的变化情况有自动调节励磁装置时无自动调节励磁装置时二、周期分量有效值的实用计算法——运算曲线法短路电流周期分量的大小与电源本身的容量及电源到短路点的远近距离有关1.计算电抗2*PejsUSXXjejjsSSXX**当的基准功率为时jX*jS2.运算曲线),(**tXfIjsZ表明这种函数关系的曲线叫运算曲线3．实用计算法步骤(1)根据计算电路作出等值电路图，化简电路，求得短路回路总电抗。(2)将归算为计算电抗。(3)根据计算电抗，查相应的运算曲线，得所求t秒周期分量有效值的标么值，然后乘以基准电流，即可求得有效值的有名值。注意，此处(4)一般当≥3时，可将电源当作是无限大容量电源计算。*X*X*jsX*tZItZIePejIUSI3*jsX三、短路电流其它量的计算1．非周期分量同无限大容量电源，按最严重情况考虑TtTtfZtfZeIeii//022．冲击短路电流//2IKichchTcheK01.013．短路全电流2//)1(21chchKII四、多电源系统用运算曲线计算短路电流要求：会用运算曲线法计算多电源系统内三相短路（一）同一变化法将所有电源合并为一个等效发电机，查同一的运算曲线，来决定短路电流周期分量。（误差太大）（二）个别变化法先将系统中所有发电机，按类型及距离短路点远近分为几组，一般分2～3组，每组用一个等效发电机代替，然后对每一等效发电机用相应的运算曲线，分别求出所供短路电流。短路点的短路电流等于各等效发电机所供短路电流之和（1）根据计算电路作等值电路图。将发电机分组，分组的原则，宜将与短路点直接相连的同类型发电机（汽轮发电机或水轮发电机）并为一组；与短路点距离差别较小的同类型发电机并为一组。如有无限大容量电源时，应单独作为一个电源进行计算。（2）按分组情况逐步化简电路，将所有中间节点消去，仅保留电源和短路点的节点。最后形成各电源仅经一电抗与短路点直接相连。（3）求各支路的计算电抗，然后利用各支路的计算电抗，分别查相应的运算曲线，求得各电源支路所供周期分量有效值的标么值。具体步骤如下:例：求如图所示计算电路中d点三相短路时的和。计算所需数据标明在图中。//Ichi解：取MVASj100PjUU122.085.0/12510018.021XX416.08.0/2510013.043XX087.01501001001365XX333.05.311001005.1087XX151.02301002004.029X113.02301001504.0210X076.02301001004.0211X034.0076.0113.0151.0076.0151.01110911913XXXXXX025.0076.0113.0151.0076.0113.011109111014XXXXXX139.0034.02087.02122.022135115XXXX192.02333.0025.0271416XXX208.02416.02117XX311.0139.0192.005.0192.005.0151612161218XXXXXX865.005.0192.0139.0192.0139.0121615161519XXXXXX无限大容量电源：)(68.175.103100311.013118//KAUSXIjjC火电厂1H54.210085.0/1252865.01191jHHjsSSXX4.01*//HI查运算曲线)(47.65.10385.0/12524.0311*//1//KAUSIIjHHH火电厂2H13.01008.0/252208.02172jHHjsSSXX34.82*//HI查运算曲线)(525.285.1038.0/25234.82//KAIH短路点的总次暂态短路电流为：)(675.52525.2847.668.172//1//////KAIIIIHHC短路点冲击电流等于各电源支路所供冲击电流之和)(467.1647.68.121KAiHch)(635.76525.289.122KAiHch)(1.138635.76467.164521KAiiiiHchHchCchch总的不对称短路计算略讲简化为：两相短路计算电流取相应的三相短路电流值的倍23