第4章电力工程基础ppt.ppt

河北科技大学电气工程系 第四章 短路电流及其计算 4.1 概述 所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。 当电网发生三相短路时，短路点的电压突然下降， 若接在短路点附近的电动机反电势大于电网在该点的残余电压，则电动机将变为发电机运行，就要向短路点输送反馈电流。 例4-3：已知某降压变电所低压侧10KV母线采用矩形母线平放布置，母线的相间距离S=250mm，母线支持瓷瓶跨距l=1m，跨距数大于2。母线工作电流 。母线短路电流 ，继电保护动作时间 ，断路器分闸时间 。试选择母线截面并进行短路的动稳定和热稳定校验。 　若最大冲击短路电流发生在Ｂ相（　 ），则　　　　的合成值将比 略小，大约为 的　　倍。于是，三相平行母线的最大电动力可按下式计算： 　　　　　 3．短路时的动稳定校验 一般电器的动稳定校验：　　　　　 式中，　 、　 分别为电器的极限通过电流峰值和有效值。 ≥ ≥ 或　　　　　 4.8　短路电流的效应 母线的动稳定校验：　　　　　 ≤ 式中，　 为母线材料的允许应力； 为母线通过　 时产生的最大计算应力，按下式计算： 式中，Ｍ为母线通过　　时受到的最大弯曲力矩（N·m）。 当跨距数大于２时，　　　　 4.8　短路电流的效应 Ｗ为母线的截面系数（m3）。 图4-24 水平放置的母线 a）平放 b）竖放 当跨距数为1～2时， 当母线平放时，b＞h， 当母线竖放时，b＜h， 二、短路电流的热效应 1．短路时导体发热计算的特点 由于短路时间很短，可以认为短路过程是一个绝热过程； 由于导体的温度很高，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度而变化的； 由于短路电流的变化规律复杂，直接计算短路电流在导体中产生的热量是很困难的，通常采用等效发热的方法来计算。 4.8　短路电流的效应 ２．短路时导体的发热计算 　　图4-25表示短路前后导体的温度变化情况。 图4-25 短路前后导体的温度变化 短路时产生的热量　　　　　 假想时间： 　　　　　 　　　　　　短路稳态电流在假想时间内产生的热量与实际短路电流在短路持续时间内所产生的热量相等，即 4.8　短路电流的效应 式中，tima为假想时间，如图4-26所示。 由于 ∴ 设 则有： 4.8　短路电流的效应 图4-26 短路发热的假想时间 周期分量假想时间可表示为： 4.8　短路电流的效应 图4-27 装有自动调节励磁装置的同步发电机供电系统假想时间周期分量的变化曲线 令 ，可根据短路电流周期分量的变化曲线作出 与tima的关系曲线，如图4-27所示，则周期分量假想时间tima.p 可按t查曲线求出。 对无限大容量系统，可认为　　　　　 ，因此周期分量假想时间就等于短路的延续时间，即　　　　　 非周期分量假想时间只有在tk 1s时才考虑，可表示为： 　　对无限大容量系统，　　 ，　　　　　 因此，总的假想时间为 ： 短路时导体的最高温度　　　　　 　　由于短路时间很短，可认为短路电流产生的热量全部用来使导体的温度升高，而不向周围介质散热，则热平衡方程式可表示为： 4.8　短路电流的效应 则 即 令　　 　， 　　　， ∴ 　　工程上多采用查曲线的近似方法计算。图4-28是按铜、铝、钢的比热、密度、电阻率等的平均值作出的 　　　　 曲线。 4.8　短路电流的效应 则 图4-28 用来确定 的曲线 根据曲线确定　的方法（图4-29）　　　　 3．短路时的热稳定校验 根据正常负荷电流确定短路前导体的温度 　； 由纵坐标上　　　a点　　　； 由横坐标上　　　b点　　　。 利用下式计算短路时的加热系数 一般电器的热稳定校验： 　　　　 ≥ 式中，It为电器的热稳定试验电流；t为热稳定试验时间（s）。 4.8　短路电流的效应 图4-29 根据 确定 的步骤 母线、绝缘导线及电缆的热稳定校验： 　　　　 ≥ 式中， 为导体短路时的最高允许温度，查表4-7。 也可根据热稳定条件计算导体的最小允许截面积： 式中，C为导体的热稳定系数（ ），查表4-7； 为三相短路稳态电流（A）。 只要所选导线截面A＞Amin，热稳定就能满足要求。 例4-3 （书中111页） 4