供配电技术讲义3.ppt

3.5 短路电流的热效应和力效应 3.5.1 短路产生的效应及电气设备进行校验的必要性 　　当电流通过电气设备和载流导体时，电气设备或载流导体相互间存在的作用力称为电动力。正常时因工作电流不大，电动力不易被察觉。当供电系统发生短路时，特别是流过短路冲击电流的瞬间，产生的电动力最大，可能导致导体变形或破坏电气设备，所以要求电气设备必须有足够承受电动力的能力，即动稳定性。另外，当系统发生短路时，通过导体或电气设备的短路电流要比正常工作电流大很多倍，强大的短路电流所产生的热量会使导体或电气设备的温度急速升高，加速绝缘老化，使绝缘强度降低，过高的温度甚至会使绝缘损坏，所以要求导体或电气设备必须有足够承受高温的能力，即热稳定性，才能可靠地工作。 　　注意：在计算短路电路阻抗时，若电路中含有电力变压器，则各元件阻抗都应统一换算到短路点的短路计算电压，阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。阻抗换算的公式为 (3-24) (3-25) 式中，R、X和UC为换算前元件的电阻、电抗和元件所在处的短路计算电压； R′、 X′和　　为换算后元件的电阻、电抗和短路点的短路计算电压。 　　实际上，短路计算中所考虑的几个元件的阻抗，只有电力线路和电抗器的阻抗需要换算； 而电力系统和电力变压器的阻抗，由于其计算公式中均含有　　，因此在计算阻抗时，公式中的UC直接用短路点处的短路计算电压，就相当于阻抗已经换算到短路点一侧了。 　　3. 用欧姆法计算三相短路电流的步骤 　　(1) 绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的主要参数都表示出来，并将各元件依次编号。 　　(2) 确定短路计算点。短路计算点要使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。 　　(3) 绘出等效电路图，并计算电路中各元件的阻抗。在等效电路图上，只需将所计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，一般序号为分子，阻抗值为分母。 　　(4) 化简等效电路，求出等效总阻抗。对一般用户的供配电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量系统，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出等效总阻抗。 　　(5) 计算短路电流和短路容量，并将计算结果列成表格。 　　【例3-1】 有一地区变电所通过一条长4 km的6 kV电缆线路供电给某厂一个装有两台并列运行的S9-800型主变压器的变电所。地区变电站出口断路器的断流容量为300 MV·A。试 计算该厂变电所6 kV母线上k-1点短路和变压器380 V低压母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。 　　解： 由题意画出短路计算电路图，如图3-4所示。 图3-4 例3-1的短路计算电路 　　(1) 求k-1点的三相短路电流和短路容量(UC1=6.3 kV)。 　　① 计算短路回路中各元件的电抗和总电抗。 　　电力系统的电抗： 由式(3-18)可得 　　查表3-1得X0=0.08 Ω/km，故式(3-22)可得电缆线路的电抗为 X2=X0L=0.08×4=0.32 Ω 　　画出k-1点的等效电路图，如图3-5(a)所示，其短路回路的总阻抗为 XΣ(k-1)=X1+X2=0.45 Ω 图3-5 例3-1的短路等效电路图(欧姆法) 　　② 计算k-1点的三相短路电流和短路容量。 　　三相短路电流周期分量的有效值为   　　三相短路次暂态电流和稳态电流为  　　三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为 　　三相短路容量为 　　(2) 求k-2点的三相短路电流和短路容量(UC2=0.4 kV)。 　　① 计算短路回路中各元件的电抗及总电抗。 　　电力系统的电抗： 可由式(3-18)求得  　　由表3-1可查得X0=0.08 Ω/km， 故电缆线路的电抗为  　　电力变压器的电抗。由附表3可查出该变压器的Uk%=4.5，所以电力变压器的电抗为  　　画出k-2点的等效电路图，如图3-5(b)所示。其短路回路总阻抗为  　　② 计算k-2点的三相短路电流和短路容量。 　　三相短路电流周期分量的有效值为  　　三相短路次暂态电流和稳态电流为 　　三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为  　　三相短路容量为  　　在工程设计说明书中，要列出短路计算表，如表3-2所示。 3.3.2 标幺制法计算三相短路电流 　　标幺制法又称相对单位制法，因其短路计算中的物理量采用标幺值而得名。 　　1. 标幺值 　　任一物理量的标幺值　　是它的实际值A与所选定的基准值Ad的比值，即 　　　　　　　　　　　　 (3