电力电路短路电流计算PPT模板下载

短路电流计算阵地供配电第3章第3——3节主要内容第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流计算第四节短路电流的效应线路1WL的电抗𝑋1WL归算到短路点所在电压等级的电抗𝑋1WL′𝑋1WL′=𝑋1WL∙𝑈av2𝑈av12∙𝑈av3𝑈av22∙𝑈av4𝑈av32S1WL2WLUUav1av22T1TUav33WL4WLUav4(3)K1WL的标幺值电抗为𝑋1WL∗=𝑋1WL′𝑍d=𝑋1WL′𝑆d𝑈d42=𝑋1WL∙𝑈av2𝑈av12∙𝑈av3𝑈av22∙𝑈av4𝑈av32∙𝑆d𝑈d42𝑋1WL∗=𝑋1WL𝑆d𝑈d12第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算短路回路各元件电抗标幺值的计算线路的电阻标幺值和电抗标幺值𝑅WL∗=𝑅WL𝑍d=𝑅0𝑙𝑆d𝑈d2𝑋WL∗=𝑋WL𝑍d=𝑋0𝑙𝑆d𝑈d2压器的电抗标幺值𝑋T∗=𝑋T𝑍d=𝑈K%100∙𝑈d2𝑆N𝑈d2𝑆d=𝑈K%100∙𝑆d𝑆N电抗器的电抗标幺值𝑋L∗=𝑋L𝑍d=𝑋L%100∙𝑈N.L3𝐼N.L𝑈d2𝑆d=𝑋L%100∙𝑈N.L3𝐼N.L∙𝑆d𝑈d2第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算电力系统的电抗标幺值短路回路各元件电抗标幺值的计算无限大容量系统𝑋S=0已知系统电抗有名值𝑋S𝑋S∗=𝑋S𝑆d𝑈d2已知系统出口断路器的短路容量𝑆oc𝑋S∗=𝑋S𝑆d𝑈d2=𝑈d2𝑆oc∙𝑆d𝑈d2=𝑆d𝑆oc已知系统的短路容量𝑆K𝑋S∗=𝑆d𝑆K第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算短路回路总阻抗𝑍K∗=𝑅K∗2+𝑋K∗2若𝑅K∗13𝑋K∗，𝑍K∗≈𝑋K∗短路回路各元件电抗标幺值的计算第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算无限大功率电源系统发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，短路电流的有关物理量𝐼″、𝐼sh、𝑖sh、𝐼∞和𝑆K都与短路电流周期分量有关。因此，只要算出短路电流周期分量的有效值，短路其它各量按前述公式很容易求得，采用的标幺值计算。三相短路电流计算第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算𝐼K=𝑈av3𝑍K=𝑈d3𝑍K∗𝑍d=𝑈d3𝑍K∗∙𝑆d𝑈d2=𝑆d3𝑈d∙1𝑍K∗由于𝐼d=𝑆d3𝑈d,𝐼K=𝐼d𝐼K∗𝐼K=𝐼d𝑍K∗=𝐼d𝐼K∗𝐼K∗=1𝑍K∗三相短路电流计算三相短路电流周期分量有效值短路电流周期分量有效值的标幺值等于短路回路总阻抗标幺值的倒数第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算𝑆K=3𝑈av𝐼K=3𝑈d𝐼d𝑍K∗=𝑆d𝐼K∗=𝑆d𝑆K∗𝑆K=𝑆d𝑍K∗三相短路电流计算冲击短路电流𝑖sh=2𝐾sh𝐼K𝐼sh=1+2𝐾sh−12𝐼K或𝑖sh=2.55𝐼K𝐼sh=1.51𝐼K（高压系统）𝑖sh=1.84𝐼K𝐼sh=1.09𝐼K（低压系统）三相短路容量第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算三相短路电流计算短路电流的计算步骤画出短路计算系统图，包含所有与短路计算有关的元件，标出元件的参数，短路点。画出短路计算系统图的等值电路图，一个元件用一个电抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。选基准容量和基准电压，计算元件的标幺值电抗。简化等值电路图，求出短路总阻抗标幺值。简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或Y-Δ变换、等电位法等。计算短路电流标幺值，短路电流有名值和短路其它各量。即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算试求图中供电系统总降变电所10kV母线上K1点和车间变电所380V母线上K2点发生三相短路时的短路电流和短路容量，以及K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流。三相短路电流计算短路电流的计算步骤第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算SQF1WL2T1T2WL3TK(3)2SOC=1000MVA5km0.4Ω/km2500kVA35/10.5kVU%＝6.5K1km0.38Ω/km800kVA10/0.4kVK(3)1U%＝4.5K试求图中供电系统总降变电所10kV母线上K1点和车间变电所380V母线上K2点发生三相短路时的短路电流和短路容量，以及K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流。第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算1.由短路电流计算系统图画出短路电流计算等效电路图。2.取基准容量𝑆d=100MVA，基准电压𝑈d1=37kV，𝑈d2=10.5kV，𝑈d3=0.4kV，计算各元件电抗标幺值。3.计算K1点三相短路时的短路电流𝐼K1∗、𝐼K1、𝑖sh.K1、𝑆K14.计算K2点三相短路时的短路电流𝐼K2∗、𝐼K2、𝑖sh.K2、𝑆K25.计算K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流𝐼K2′第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算供配电系统发生三相短路时，接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。电动机对三相短路电流的影响同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一般只考虑电动机对冲击短路电流的影响。第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算无限大功率电源供电系统两相短路电流𝐼K(2)=32𝐼K(3)𝑖sh(2)=32𝑖sh(3)𝐼sh(2)=32𝐼sh(3)目的：用于继电保护灵敏度的校验两相短路电流计算两相短路电流与三相短路电流的关系𝐼K(2)=𝑈av2𝑍K=𝑈d2𝑍K第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算大接地电流系统或三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流计算𝐼K(1)=𝑈av3𝑍φ−0=𝑈d3𝑍φ−0𝑍φ−0=𝑅φ+𝑅02+𝑋φ+𝑋02第三节无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电器设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应。电器设备和导体应能承受这两种效应的作用，满足动、热稳定的要求。第四节短路电流的效应导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时，特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决定，大小相等𝐹=2𝐾f𝑖1𝑖2𝑙𝑎×10−7短路电流的电动力效应两平行载流导体间的电动力第四节短路电流的效应三相平行载流导体间的电动力三相平行的导体中流过的电流对称，中相导体受到的电动力最大𝐹=3𝐾f𝐼m2𝑙𝑎×10−7短路电流的电动力效应第四节短路电流的效应短路电流的电动力短路电流的电动力效应1.三相短路产生的最大电动力𝐹(3)=3𝐾f𝑖sh(3)2𝑙𝑎×10−72.两相短路产生的最大电动力𝐹(2)=2𝐾f𝑖sh(2)2𝑙𝑎×10−7由于𝑖sh(2)=32𝑖sh(3)，因此𝐹(2)=32𝐹(3)第四节短路电流的效应短路发热的特点短路电流的电动力效应1.正常运行时，导体通过负荷电流，产生热能使导体温度升高，同时向导体周围介质散失。当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。2.短路时由于继电保护装置动作切除故障，短路电流的持续时间很短，可近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的很大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热，即短路发热是一个绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度变化。第四节短路电流的效应短路热平衡方程短路电流的电动力效应短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度变化0.24𝐼K(𝑡)2𝑅d𝑡𝑡2𝑡1=𝑐𝑚d𝜃𝜃K𝜃L将𝑅=𝜌01+𝛼𝜃𝑙𝑆,𝑐=𝑐01+𝛽𝜃,𝑚=𝛾𝑙𝑆带入，0.24𝐼K(𝑡)2𝜌01+𝛼𝜃𝑙𝑆d𝑡𝑡2𝑡1=𝑐01+𝛽𝜃𝛾𝑙𝑆d𝜃𝜃K𝜃L1𝑆2𝐼K(𝑡)2d𝑡𝑡2𝑡1=𝑐0𝛾0.24𝜌01+𝛽𝜃1+𝛼𝜃d𝜃𝜃K𝜃L=𝑐0𝛾0.24𝜌0𝛼−𝛽𝛼2ln1+𝛼𝜃+𝛽𝛼𝜃𝜃K𝜃L=𝐴K−𝐴L第四节短路电流的效应短路产生的热量第四节短路电流的效应短路电流的热效应一般采用等效方法计算，用稳态短路电流计算实际短路电流产生的热量。由于稳态短路电流不同于短路全电流，需要假定一个时间，称为假想时间𝑡ima。在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流𝐼K(𝑡)在实际短路持续时间内所产生的热量。短路电流产生的热量𝐼K(𝑡)2d𝑡𝑡K0=𝐼∞2𝑡ima短路产生的热量短路电流的热效应短路发热假想时间可按下式计算𝑡ima=𝑡K+0.05𝐼′′𝐼∞2𝑡K为短路持续时间，它等于继电保护动作时间𝑡op和断路器断路时间𝑡oc之和，即𝑡K=𝑡op+𝑡oc在无限大功率电源供电系统中发生短路，由于𝐼′′=𝐼∞，𝑡ima=𝑡K+0.05当𝑡K1s时，可以近似认为𝑡ima=𝑡K。第四节短路电流的效应导体短路发热温度为使导体短路发热温度计算简便，工程上一般利用导体发热系数𝐴与导体温度𝜃的关系曲线𝐴=𝑓𝜃来确定短路发热温度𝜃K短路电流的热效应由𝜽𝑳求𝜽𝑲的步骤如下：由导体正常运行时的温度𝜃L查出导体正常发热系数𝐴L计算导体短路发热系数𝐴K𝐴K=𝐴L+𝐼∞2𝑆2𝑡ima由𝐴K从𝐴=𝑓𝜃曲线查得短路发热温度𝜃K第四节短路电流的效应熟悉短路的种类、原因，无限大功率电源供电系统的特征、无限大功率电源供电系统三相短路的特点、最严重三相短路电流的条件，两相短路电流与三相短路电流的关系三相短路产生的最大电动力，短路热稳定最小截面。小结要求掌握短路回路元件的标幺值阻抗和三相短路电流、冲击短路电流和短路容量的计算。非常感谢聆听阵地供配电第3章第3——3节