电网短路电流计算.ppt
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1、第九章第九章 电网短路电流计算电网短路电流计算一、短路原因及短路类型一、短路原因及短路类型1 1、短路原因、短路原因 1 1电气设备、元件的损坏电气设备、元件的损坏 2 2自然的原因自然的原因 3 3人为事故人为事故2 2、短路类型、短路类型 1 1三相短路三相短路 K K(3 3)22两相短路两相短路 K K(2 2)3 3单相短路单相短路 K K(1 1)4 4二相带接地短路二相带接地短路 K K(1 1,1 1)二、短路的后果及短路计算目的二、短路的后果及短路计算目的后果:后果:1.1.产生很大的电动力和很高的温度,使故障产生很大的电动力和很高的温度,使故障元件和短路电路中的其它元件损坏
2、。元件和短路电路中的其它元件损坏。2.2.电压骤降,影响电气设备的正常运行。电压骤降,影响电气设备的正常运行。3.3.造成停电事故。造成停电事故。4.4.造成不对称电路,其电流将产生较强的不造成不对称电路,其电流将产生较强的不平衡磁场,对附近的通信设备、信号系统平衡磁场,对附近的通信设备、信号系统及电子设备等产生干扰。及电子设备等产生干扰。5.5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性,严重的短路运行电力系统运行的稳定性,使并列运行发电机组失去同步,造成系统使并列运行发电机组失去同步,造成系统解列。解列。短路计算短路计算目的:目的:1.1.选择和校验电气设备。选择和校验电气设备。2.2.继电保护装
3、置的整定计算。继电保护装置的整定计算。3.3.设计时作不同方案的技术比较。设计时作不同方案的技术比较。供电线路发生单相短路的几率最高;但以供电线路发生单相短路的几率最高;但以发生三相短路时造成的后果最为严重。发生三相短路时造成的后果最为严重。9.1 9.1 三相交流电网三相交流电网 短路的过渡过程短路的过渡过程一、短路电流的过渡过程的分析一、短路电流的过渡过程的分析 “无限大容量电源无限大容量电源”:系统内部短路发生变化,:系统内部短路发生变化,系统电源电压维持不变。系统电源电压维持不变。三相短路等效电路如图示三相短路等效电路如图示 过渡过程:电路阻抗过渡过程:电路阻抗 Z=Z=(R+RR+R
4、WLWL)+j+j(X+XX+XWLWL )Z Z/=R RWLWL+jX+jXWLWL 由三相对称电路分析由三相对称电路分析设:三相短路等效电路图三相短路等效电路图无限大容量系统发生三相短路前后的电压无限大容量系统发生三相短路前后的电压 电流曲线电流曲线再设再设t=0s t=0s 时发生短路时发生短路解方程解方程 1 1 特解特解 其中其中 2 2 通解通解:电感电路中的电流不能发生突变电感电路中的电流不能发生突变 即即t=0t=0、0 0+时时,短路全电流的计算公式短路全电流的计算公式:=L/R 在电源电压及短路地点不变的情况下,在电源电压及短路地点不变的情况下,要使短路全电流达到最大值。
5、必需具备要使短路全电流达到最大值。必需具备以下的条件:以下的条件:短路前为空载。短路前为空载。设电路的感抗远大于电阻,即短路阻抗设电路的感抗远大于电阻,即短路阻抗角为角为90900 0。短路发生于某相电压瞬时值过零值时。短路发生于某相电压瞬时值过零值时。有关短路的物理量有关短路的物理量1 短路电流的周期分量短路电流的周期分量2 短路电流的非周期分量短路电流的非周期分量3 短路全电流短路全电流 4 短路冲击电流短路冲击电流 稳态电流 I由电感引起的衰减电流由电感引起的衰减电流 短路时,短路电流最大可能值称为短路时的冲击电流短路时,短路电流最大可能值称为短路时的冲击电流冲击电流出现在第一个半周期时
6、间冲击电流出现在第一个半周期时间 f=50 t=T/2=0.02/2=0.01sf=50 t=T/2=0.02/2=0.01s5、电流冲击系数和冲击电流、电流冲击系数和冲击电流冲击电流出现在短路后第一个半周时间冲击电流出现在短路后第一个半周时间为短路电流冲击系数为短路电流冲击系数短路电流周期分量的有效值短路电流周期分量的有效值。k k=L/R =L/R 当电路中无电阻,为纯电感时,当电路中无电阻,为纯电感时,k k K Kshsh=2=2当电路中无电感当电路中无电感 ,为纯电阻时,为纯电阻时,k k K Kshsh=1=1 短路冲击系数短路冲击系数 1 1K Kshsh22 对高压系统对高压系
7、统 0.05s =1.8,0.05s =1.8,对低压系统对低压系统 0.008s =1.30.008s =1.3,短路电流最大有效值短路电流最大有效值 :=1.8=1.3在高压电网在高压电网 在低压电网在低压电网 6 6、短路稳态电流、短路稳态电流 :经过经过 t=0.2st=0.2s后,短路电流非周期分量衰后,短路电流非周期分量衰减完毕,短路电流为稳态短路电流,在无限减完毕,短路电流为稳态短路电流,在无限大容量系统中,短路电流周期分量有效值在大容量系统中,短路电流周期分量有效值在电流全过程中始终不变,则:电流全过程中始终不变,则:9.2 9.2 三相短路电流的计算三相短路电流的计算 概述概
8、述 计算短路电流,首先要绘出计算电路图。在计算短路电流,首先要绘出计算电路图。在图上将计算短路电流所需要考虑的各元件的额定图上将计算短路电流所需要考虑的各元件的额定参数都表示出来,并将各元件依次编号,然后确参数都表示出来,并将各元件依次编号,然后确定短路计算点,短路计算点要选择得使需要进行定短路计算点,短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。短路电流计算的方法有:短路电流计算的方法有:欧姆法、标幺制和短路容量法等。欧姆法、标幺制和短路容量法等。根据短路电流的特点,工程设计中采用的单位:根据短路电流的特点,工程设计中采用
9、的单位:KA KV MVA KW KVAKA KV MVA KW KVA短路电流计算的几点说明短路电流计算的几点说明由电力系统供电的民用建筑内部发生短路时,由电力系统供电的民用建筑内部发生短路时,其容量远比系统容量要小,而阻抗则较系统阻其容量远比系统容量要小,而阻抗则较系统阻抗大得多,短路时,系统母线上的电压变动很抗大得多,短路时,系统母线上的电压变动很小,可认为电压维持不变,即系统容量为无限小,可认为电压维持不变,即系统容量为无限大。大。在计算高压电路中的短路电流时,只需考虑对在计算高压电路中的短路电流时,只需考虑对短路电流值有重大影响的电路元件。由于发电短路电流值有重大影响的电路元件。由于
10、发电机、变压器、电抗器的电阻远小于其本身电抗,机、变压器、电抗器的电阻远小于其本身电抗,因此可不予考虑。但当架空线和电缆较长,使因此可不予考虑。但当架空线和电缆较长,使短路电路的总电阻大于总电抗的短路电路的总电阻大于总电抗的1/31/3时,仍需时,仍需计入电阻。计入电阻。1 1、欧姆法、欧姆法 在无限大容量系统中发生三相短路时,其在无限大容量系统中发生三相短路时,其三相短路电流周期分量有效值。三相短路电流周期分量有效值。U UC C短路点的短路计算电压短路点的短路计算电压 线路首端发生短路时最严重。因此按线路线路首端发生短路时最严重。因此按线路首端电压考虑,首端电压考虑,U UC C比比U U
11、N N高高5%5%U UC C:0.4 0.69 3.15 6.3 10.5 37.KV0.4 0.69 3.15 6.3 10.5 37.KV如不计电阻,则:如不计电阻,则:在高压电路中:在高压电路中:XR XR 一般只计电抗,不计一般只计电抗,不计R R在低压电路中:只有短路电路的在低压电路中:只有短路电路的R RXX/3/3 时时 才需要考虑才需要考虑R R各电路元件电抗的计算各电路元件电抗的计算1 1、电力系统的阻抗、电力系统的阻抗系统系统R R一般很小,不予考虑一般很小,不予考虑 X XS S=U=UC C2 2/S/SococU UC C短路计算电压,可直接采用短路点的短短路计算电
12、压,可直接采用短路点的短路计算电压路计算电压S Sococ系统出口断流容量,查手册系统出口断流容量,查手册2 2、电力变压器的阻抗、电力变压器的阻抗 变压器的阻抗变压器的阻抗R RT T,可由变压器的短路可由变压器的短路损耗损耗PPK K近似计算近似计算 RTPK(UC/SN)2U UC C短路点电压短路点电压 S SN N变压器的额定容量变压器的额定容量 PPK K变压器的短路损耗,查手册变压器的短路损耗,查手册 变压器的电抗,可由变压器短路电压变压器的电抗,可由变压器短路电压(即阻抗电压)(即阻抗电压)U UK K%近似计算近似计算 XT(UK%/100)UC2/SN U UK K%变压器
13、短路电压变压器短路电压%可查有关手册可查有关手册 3 3、电力线路的阻抗、电力线路的阻抗 线路的电阻线路的电阻R RWLWL可有已知截面的导线或电缆的可有已知截面的导线或电缆的单位长度电阻单位长度电阻R R0 0求求 R RWLWL=R=R0 0L L 线路的电抗线路的电抗 X XWLWL=X=X0 0L L R R0 0 、X X0 0数据数据 从导线参数查从导线参数查电力线路单位长度电抗平均值线路结构单位长度电抗平均值(/km)220/380V6-10KV35-110KV架空线路0.320.350.40电缆线路0.0660.080.12注意:在计算短路电路的阻抗时,例如电注意:在计算短路电
14、路的阻抗时,例如电路内含有变压器,则电路中各元件的阻路内含有变压器,则电路中各元件的阻抗都应该统一换算到短路点的短路计算抗都应该统一换算到短路点的短路计算电压去。电压去。R R、X X、U UC C换算前换算前 RR、XX、UUC C换算后换算后 例例4-14-1:某供电系统如图所示,已知电力系统:某供电系统如图所示,已知电力系统出口断路器为出口断路器为SN10-10SN10-10型。试求工厂变电所型。试求工厂变电所高压高压1010KVKV母线上母线上K-1K-1点和低压点和低压380380V V母线上母线上K-2K-2点短路的三相短路电流和短路容量。点短路的三相短路电流和短路容量。解解:1
15、1、求、求K-1K-1点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量1 1)求各元件的电抗及总电抗)求各元件的电抗及总电抗电力系统的电抗:电力系统的电抗:SN10-10SN10-10型断路器的断流型断路器的断流容量容量S SOCOC=500MVA=500MVA架空线路的电抗架空线路的电抗 X X0 0=0.38/km=0.38/km K-1K-1点总电抗点总电抗 2 2)三相短路电流和短路容量)三相短路电流和短路容量架空线路的电抗架空线路的电抗 电力系统的电抗电力系统的电抗 2 2、求、求K-2K-2点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量短路容量短路容量 三相短路电流三相短
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