第七章 路电流分析与计算.ppt

第七章 短路电流分析与计算 本章主要内容有：关于短路的一些基本概念、常用的三相短路电流的计算方法、简单不对称短路时短路点的电流和电压。 第一节 概述 一.短路类型 短路是指相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。 三相系统短路故障的类型 对称短路：三相短路； 其它短路称为不对称短路。 最常见的短路：单相接地短路，约65％； 三相短路：约5％，但对电力系统影响最严重。 二.短路发生的原因 产生短路的主要原因是电气设备和载流导体的绝缘被损坏。 三.短路对设备及系统的危害 1. 短路电流将引起发热效应 2．短路电流将引起电动力效应 3．短路使网络电压降低 4．短路可能使系统运行的稳定性遭破杯 5．短路可能干扰通信系统 四、计算短路电流的目的 短路电流计算结果是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据； 是电力系统继电保护设计和整定的基础； 是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。 第二节 无限大容量电源供电系统 无限大容量电源：简称无限大电源，指S＝∞、U＝常数、等值内阻抗Z＝0（或X＝0）的电源。 “无限大”容量电源仅是一种相对概念。当电源容量足够大时，若等值内阻抗不超过短路回路总阻抗的（5～10）％ ，在电源外部发生短路时则电源母线上的电压变化甚微，即可认为它是一个恒压源(无限大容量电源)。 一、无限大容量系统三相短路 三相短路电流的计算公式： Ik: 突然短路电流的瞬时值 短路发生时的电源电压相位角 冲击短路电流ish 短路电路ich最大可能的瞬时值叫短路冲击电流(在短路发生后半个周期是0.01s瞬间。总的短路电流将达到最大，值略小于周期分量幅值的两倍，这个短路电流称为冲击短路电流。 冲击短路电流与回路中的电抗和电阻的相对大小有关) 短路全电流最大有效值Ich 短路电流的最大有效值，也叫冲击电流的有效值 短路前 电路处于稳定状态。由于三相对称，可只讨论单相电路如A相，另外两相由对称关系来决定。短路前A相的电压、电流为 假定t＝0时刻发生三相短路 A相的微分方程式为 其解就是短路的全电流，它由两部分组成： id=idz+idf 周期分量idz ：又称短路电流的强制分量 非周期分量idf：又称短路电流的自由分量 短路全电流的瞬时值是周期分量与非周期分量之和；周期分量的幅值是不变的常数，而非周期分量是按指数规律衰减的直流电流，经过几个周期后，它就衰减得很小直至为0；短路全电流是一个以非周期分量为对称轴变化的非周期函数。当非周期分量衰减至0时，过渡过程结束。电路中的电流进入稳态，稳态电流就是短路电流的周期分量。 二.产生最大短路全电流条件 短路全电流最大必须非周期分量最大。非周期电流有最大初值的条件应为 (1) 相量差 有最大可能值； (2) 相量差 在t＝0时与时间轴平行。 短路全电流最大的条件： 1)短路前电路为空载，即Im＝0； 2)短路回路近似等于纯电感回路，即?d＝π/2; 3)在发生短路瞬间，电压瞬时值恰好过0，即电压的合闸相角α=0。 最大短路全电流： 短路后经过半个周期即 出现短路全电流的最大 瞬时值 ，例如“无载合 闸严重短路”。 三.短路冲击电流ich和冲击系数Kch 短路冲击电流：指短路电流最大可能的瞬时值，用ich表示。 其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。 四.短路全电流最大有效值 也叫冲击电流有效值，指第一个周期内瞬时电流的均方根值，即 短路全电流的最大有效值常用于校验某些电气设备的断流能力或耐力强度。 无限大电源系统，若求ich和Kch，只需求出周期分量有效值Idz即可。 Upj——网络的平均电压，kV。 求Idz的关键是计算短路回路总阻抗|Zd∑|。 第三节 短路回路总阻抗求取 一.计算短路电流基本假设 1．以网络的平均电压Upj取代元件的额定电压 为简化计算，假定各元件额定电压相等（等于额定电压平均值）， Upj ＝1.05UB 2．高压电网只计及电抗（且变压器不计励磁支路，线路不计对地电容）。 只有当Rd∑1/3Xd∑时高压电网才计及电阻。1kV以下低压系统才计及电阻。 二.各元件统一基准值电抗标么值的计算 不同基准值的电抗标么值换算公式为： 短路计算中，采用近似计算法，即同一标称电压电网中的元件，额定电压都等于网络的平均电压，基准电压也取平均电压，故 有限容量电源供电的电力系统三相短路电流 系统的母线的端电压换或等值发电机的电势在整个短路的暂态过程是一个变化值 三相短路电流周期分量幅值换偶有效值变化的情况还与同步发电机是否装有自动调节励磁装置有关 三相短路电流的一般计算