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第3章 电力系统短路的基本知识 第3章 电力系统短路的基本知识 3-1 短路的一般概念 3.1.1 概念所谓短路，是指一切不正常的相与相之间和相与地面之间的通路。短路是电力系统中最严重的故障，对电力系统有极大的危害。短路发生的原因是多种多样的。其中重要的原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。 第3章 电力系统短路的基本知识 引起绝缘损坏的原因多半是过电压和绝缘的自然老化。 运行人员带负荷拉刀闸也是短路发生的原因之一。 引起短路的原因还有电气设备的机械损伤。 鸟兽造成的短路等。 第3章 电力系统短路的基本知识 在电力系统中。可能发生的短路有： 三相短路、 单相短路接地、 两相短路和 两相短路接地。 其中，三相短路是电力系统中最严重的短路形式，但发生的几宰很低；单相短路接地是最常见的 第3章 电力系统短路的基本知识 第3章 电力系统短路的基本知识 短路发生的地点、短路持续的时间、短路发生的类型直接决定了短路的危害程度。短路危害可能是局部性的，也可能是全局性的。一般而言，短路的危害主要表现在如下几个方面：(1)由于短路电流是正常电流的十几倍或几十倍，从而使电气设备的载流部分承受巨大的电动力，可能破坏电气设备的机械结构。第3章 电力系统短路的基本知识 (2)如果短路持续的时间过长，在电器设备上将产生巨大的热量，可能烧毁电气设备。 (3)短路发生时，系统的节点电压将下降。这对用户电动机的影响很大。系统中80％以上的负荷是电动机。当节点电压下降后，电动机的转速将下降，甚至停转。这时由于电动机的转子转速与定于的同步旋转磁场的相对转速过大，有可能烧毁电动机。即便烧不毁电动机，电动机的运行性能也特大大下降。第3章 电力系统短路的基本知识 (4)当短路发生的地点距离发电机很近，而短路的持续时间又很长时，原来并联运行的同步 发电机有可能失去同步，从而破坏电力系统的稳定．造成系统的大面积停电，并且使电力系统重新正常运行的时间也很长，这是短路故障的员严重的后果。 (5)当短路发生时，二相不对称电流在输电线路上特产生很大的磁场,这将严重影响输电线路附近的通信线路的通信质量。 第3章 电力系统短路的基本知识 3.1.2 短路计算的任务短路计算是电力系统中的基本计算之一。它的任务主要有：(1)在选择电气设备时，要保证所选的电气设备有足够的动稳定性和足够的热稳定性。这需要以短路电流为主要依据。(2)为了保证电力系统安全运行，要配置备种继电保护和自动装置，并且要正确签定其参数，必须以短路电流为依据。(3)在设计发电厂和变电站的电气主接线时，需要对各种可能的设计方案进行详细的技术经济比较，以便确定最佳设计方案，这也需要以短路电流为依据。(4)在电力系统的其他计算中，也常常需要进行短路电流的计算。 第3章 电力系统短路的基本知识 3.1. 3 短路电流计算中的几点假设 为了工程的实用计算，常常采取以下简化假设：1）短路过程中各台发电机之间不发生摇摆。也就是说，在整个短路的过程中，各台发电机转子的电气转速是相同的，即各台发电机发出的频率是相同的，并认为各台发电机的电动势均为同相位。 对短路点而言，这样计算所得的短路电流比实际短路电流要大一点。 第3章 电力系统短路的基本知识 2）负荷只作近似估计。或作为恒定电抗，或作为临时的附加电源，或干脆忽略不计。 3）在短路计算中，不考虑磁路的饱和．系统中各元件的参数是恒定的，可以利用更加定理。 4）在不对称短路计算中，除了短路点不对称外，其他部分仍然认为是对称的。 5）系统巾的各元件的等效电路通常采用最简单的形式，以便简化计算。 6）发生的短路一律按金属性短路处理。实际上短路点常常有过渡电阻相连接。 第3章 电力系统短路的基本知识 3.2 网络的变换和化简当进行短路电流的计算时，首先根据网络的元件参数，做出网络的等效电路。然后，再进行网络的化简。下面介绍几种常见的化简方法。 等值电源法就是用戴维宁定理来处理网络的化简问题。设网络有n条有源支路并联．通过 a、b两点和外电路相连接，如图,用戴维宁定理可以进行如下的简化。 第3章 电力系统短路的基本知识 第3章 电力系统短路的基本知识 3.2.2 星网变换法这种方法通常是将星形网络变换成网形网络，以减少网络的节点数。网络的变换图如图第3章 电力系统短路的基本知识 3.2.3 利用网络的对称性化简在实际的电力系统中，可能遇到对称的网络，特别是发电厂和变电站的主接线更是如此。利用网络的对称性化简网络可使网络得到迅速简化。在图网络中，如果所有发电机的电动势都为E，电抗都为XG；所有变压器的高压侧、中压侧和低压侧的电抗分别为X1、X2、X3，电抗器的电抗为XL。这样的网络对某些短路点而言是对称的。图(b)是该系统的等效电路，对短路点