短路电流计算PPT课件.ppt
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1、第三章第三章 短路电流计算短路电流计算第一节第一节 概述概述 第二节第二节 无限大容量电源供电系统短路过程分析无限大容量电源供电系统短路过程分析 (重点重点)第三节第三节 高压电网短路电流计算高压电网短路电流计算 (重点重点)第四节第四节 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算 (重点重点/难点难点)第五节第五节短路电流的效应短路电流的效应 (重点重点)第一节第一节 概概 述述一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短短路路指指供供电系系统中中不不同同电位位的的导电部部分分(各各相相导体体、地地线等)之等)之间发生的低阻性短接。生的低阻性短接。主要原因主要原因:电气气设备载流部分的
2、流部分的绝缘损坏坏,其次是人其次是人员误操作、操作、鸟兽危害等。危害等。短路后果:短路后果:短路电流短路电流产生的生的热量,使导体热量,使导体温度急温度急剧上升,会使上升,会使绝缘损坏;坏;短路电流短路电流产生的生的电动力,会使力,会使设备载流部分流部分变形或形或损坏;坏;短路会使系短路会使系统电压骤降,影响系降,影响系统其他其他设备的正常运行;的正常运行;严重的短路会影响系重的短路会影响系统的的稳定性;定性;短路短路还会造成停会造成停电;不不对称短路的短路称短路的短路电流会流会对通信和通信和电子子设备等等产生生电磁干磁干扰等。等。二、短路的类型二、短路的类型三相短路三相短路两相短路两相短路续
3、上页续上页正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。正确选择和校验电器、电线电缆及其保护装置。三、计算短路电流的目的单相单相(接地接地)短路短路单相短路单相短路两相接地短路两相接地短路两相接地短路两相接地短路第二节第二节 无限大容量电源供电系统无限大容量电源供电系统 的短路过程分析的短路过程分析一、无限大容量电源供电系统的概念一、无限大容量电源供电系统的概念 无无限限大大容容量量电源源指指电源源内内阻阻抗抗为零零,供供电容容量量相相对无无限大的限大的电力系力系统,电源母源母线上的上的输出出电压不不变。二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析续上页续上页等效电路的电压方程为等效电路的电压方程
4、为 解之得解之得,短路电流为短路电流为则则得短路得短路电流流 当当t0时,由由于于短短路路电路路存存在在着着电感感,因因此此电流流不不会会突突变,即即ik0=i0,可求得积分常数,即可求得积分常数,即式中,式中,ip为短路电流周期分量为短路电流周期分量;inp为短路电流非周期分量。为短路电流非周期分量。短路前负荷电流为短路前负荷电流为续上页续上页 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图:无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图:i,u三、有关短路的物理量三、有关短路的物理量 短路电流周期分量短路电流周期分量:短路电流非周期分量短路电流非周期分量:短路全短路全电流流:短路冲
5、短路冲击电流流:短路短路稳态电流流:短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值:短路次暂态电流短路次暂态电流短路冲短路冲击系数系数ksh可查曲线或计算可查曲线或计算 第三节第三节 高压电网短路电流计算高压电网短路电流计算一、一、标幺值法标幺值法 在在无无限限大大容容量量电源源供供电系系统中中发生生三三相相短短路路时,短短路路电流的周期分量的幅流的周期分量的幅值和和有效有效值是不是不变的。的。在高压电路的短路计算中,通常只计电抗,不计电阻。故在高压电路的短路计算中,通常只计电抗,不计电阻。故 按按标标幺幺值值法法进进行行短短路路计计算算时时,一一般般是是先先选选定定基基准准容容量量Sd和和基基准电压准
6、电压Ud。标幺值标幺值续上页续上页基准容量取基准容量取基准电流基准电流 二、供电系统各元件电抗标幺值二、供电系统各元件电抗标幺值 1 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值 基准基准电压取元件所在取元件所在处的短路的短路计算算电压为基准基准电压,即,即基准电抗基准电抗 式中,式中,Sk为为电力系力系统变电所高所高压馈电线出口出口处的短路容量的短路容量。续上页续上页 2 2)电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值式中,式中,L为线路长度,为线路长度,x0为线路单位长度的电抗,可查手册。为线路单位长度的电抗,可查手册。3 3)电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值因因为 所以所以 标幺幺值
7、三、三相短路电流的计算三、三相短路电流的计算三相短路三相短路电流电流周期分量有效周期分量有效值的的标么么值:由此可得三相短路由此可得三相短路电流周期分量有效流周期分量有效值:其他其他短路短路电流:流:三相三相短路短路容量容量:(对高压系统)(对高压系统)(对低压系统)(对低压系统)例例3-1 某某供供电电系系统统如如图图所所示示。己己知知电电力力系系统统出出口口处处的的短短路路容容量量为为Sk=250MVA,试试求求工工厂厂变变电电所所10kV母母线线上上k-1点点短短路路和和两两台台变变压压器器并并联联运运行行、分分列列运运行行两两种种情情况况下下低低压压380V母母线线上上k-2点点短短路
8、路的三相短路电流和短路容量。的三相短路电流和短路容量。例例3-13-1解:1.1.确定基准确定基准值 续上页续上页2.2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值 2 2)电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值 3 3)电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值续上页续上页3.求求k-1点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标么值)总电抗标么值2)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3)其他三相短路电流)其他三相短路电流 4)三相短
9、路容量)三相短路容量 续上页续上页4求求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电流和短路容量 两台变压器并联运行情况下:两台变压器并联运行情况下:1)总电抗标么值)总电抗标么值 2)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3)其他三相短路电流其他三相短路电流 4)三相短路容量三相短路容量 续上页续上页两台变压器分列运行情况下:两台变压器分列运行情况下:1)总电抗标么值)总电抗标么值 2)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3)其他三相短路电流其他三相短路电流 4)三相短路容量三相短路容量 补补 例例 某某 用用 户户 3
10、5/10kV总总 降降 压压 变变 电电 所所 装装 有有 一一 台台 S9-3150/35/10.5kV变变压压器器,Uk%=7。采采用用一一条条5km长长的的35kV架架空空线线路路供供电电,x0=0.4/km。从从总总降降压压变变电电所所出出一一路路10kV电电缆缆线线路路(x0=0.08/km)向向1km远远处处的的S9-1000/10/0.4kV车车间间变变压压器器,Uk%=5)供电。已知地区变电所出口处短路容量为供电。已知地区变电所出口处短路容量为400MVA,试试(1)计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值;)计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值;(2)计计算算总总降降压压变变电电
11、所所10kV母母线线k-1处处的的三三相相短短路路电电流流Ik,ish,I(3)计算车间变电所)计算车间变电所0.38kV母线母线k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik,I。补例补例续上页续上页解:(解:(1 1)计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值;)计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值;1 1)电力系统的电抗标幺值)电力系统的电抗标幺值 2)35kV电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值 3 3)35kV电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值续上页续上页 4)10kV电力力线路的路的电抗标幺值电抗标幺值 5 5)10kV电力力变压器的器的电抗标幺值电抗标幺值(2)计算)计算k-1处的三相
12、短路电流处的三相短路电流Ik,ish,I 续上页续上页(3)计算)计算k-2处的三相短路电流处的三相短路电流Ik,I。四、两相短路电流的估算 在在远远离离发发电电机机的的无无限限大大容容量量系系统统中中发发生生两两相相短短路路时时,其其两两相短路电流可由下式求得相短路电流可由下式求得:而三相短路电流而三相短路电流 所以所以 第四节第四节 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算一、低压电网短路计算的特点 1.1.配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑;配电变压器一次侧可以作为无穷大容量电源供电来考虑;2.2.电阻值较大,电抗值较小;电阻值较大,电抗值较小;3.3.低压系统元件电阻
13、多以毫欧计,用有名值法比较方便。低压系统元件电阻多以毫欧计,用有名值法比较方便。4.4.因低因低压系系统的非周期分量衰减快,的非周期分量衰减快,ksh值在在11.3范围范围。5.5.在在计算算单相短路相短路电流流时,假,假设计算温度升高,算温度升高,电阻阻值增大增大。二、三相短路电流的计算二、三相短路电流的计算 电源源至至短短路路点点的的总阻阻抗抗包包括括变压器器高高压侧系系统、变压器器、低低压母母线及及配配电线路路等等元元件件的的阻阻抗抗;开开关关电器器及及导线等等接接触触电阻阻可可忽略不忽略不计。续上页续上页1 1高压侧系统的阻抗高压侧系统的阻抗3 3母母线及及电缆的阻抗,其的阻抗,其单位
14、位长度度值可可查手册手册。2 2变压器的阻抗变压器的阻抗应计及的及的电阻、阻、电抗(抗(单位均位均为 )有)有 归算到低算到低压侧的高的高压系系统阻抗可按下式阻抗可按下式计算:算:归算到低算到低压侧的的变压器变压器阻抗可按下式阻抗可按下式计算:算:两相短路两相短路电流流 三、单相短路电流的计算 根根据据对对称称分分量量法法,单相短路电流为单相短路电流为工程计算公式为工程计算公式为正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗 低低压压侧侧单单相相短短路路电电流流的的大大小小与与变变压压器器单单相相短短路路时时的的相相零零阻阻抗抗密切相关。密切相关。高压系统、变压器、母线及电缆高压系统、变压器
15、母线及电缆的相零电阻的相零电阻高压系统、变压器、母线及电缆高压系统、变压器、母线及电缆的相零电抗的相零电抗负荷负荷ABCNO电源电源 例例3 3-2-2 某某用用户户10/0.38kV变变电电所所的的变变压压器器为为SCB10-1000/10型型,Dyn11联联结结,已已知知变变压压器器高高压压侧侧短短路路容容量量为为150MVA,其其低低压压配配电电网网络络短短路路计计算算电电路路如如图图所所示示。求求短短路路点点k-1处处的的三三相相和单相短路电流。和单相短路电流。例例3 32 2 解解:1、计计算算有有关关电电路路元件的阻抗元件的阻抗 1)高高压压系系统统阻阻抗抗(归归算算到到400V
16、侧)侧)续上页续上页相零阻抗相零阻抗(Dyn11联接接)2 2)变压器的阻抗()变压器的阻抗(归算到低算到低压侧)因因零零序序电流流不不能能在在高高压侧流流通通,故故高高压压侧侧系系统统的的相相零零阻阻抗按每相抗按每相阻阻抗抗值的的2/3计算算,即,即 续上页续上页2 2.三相短路回路三相短路回路总阻抗阻抗及及三相短路三相短路电流流 相零阻抗为相零阻抗为 3)3)母母线的阻抗的阻抗 续上页续上页 3.3.单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流单相短路回路总相零阻抗及单相短路电流 单相短路电流为单相短路电流为 单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电抗为单相短路回路总相零电阻为单相短路回路总相
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