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电力系统短路;内容;4-1 故障概述;表1-1 各种短路的示意图和代表符号;对称短路:;①绝缘材料的自然老化,设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。
②恶劣天气:雷击造成的闪络放电或避雷器动作,架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
③人为误操作,如运行人员带负荷拉刀闸,线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。
④挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
;(1)电流剧增:设备发热增加,若短路持续时间较长,可能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应,导体间还将产生很大的机械应力,致使导体变形甚至损坏。
(2)电压大幅度下降,对用户影响很大。
(3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时,并列运行的发电机可能失去同步,破坏系统运行的稳定性,造成大面积停电,这是短路最严重的后果。
(4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势,影响通讯.
;;无限大功率电源(又称恒定电势源),是指端电压幅值和频率都保持恒定的电源,其内阻抗为零。;短路前电路处于稳态,以a相为例: ;;短路电流的强制分量或稳态分量(特解), 并记为 ;非周期电流 :
短路电流的自由分量或直流分量,记为 ;;;指短路电流最大可能的瞬时值,用iim 表示。
其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度(机械强度)。当电路的参数确定并已知时,短路电流周期分量的幅值是一定的,而短路电流的非周期分量则是按指数规律单调衰减的直流,因此,非周期电流的初值越大,暂态过程中短路全电流的最大瞬时值也就越大。;;将 , 和 =0代入式短路全电流表达式: ;;;三、短路电流的有效值→短路电流最大有效值
在短路过程中,任意时刻t的短路电流有效值,是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值,即
;对于周期电流,认为它在所计算的周期内是幅值恒定的,其数值即等于由周期电流包络线所确定的t时刻的幅值。因此,t时刻的周期电流有效值应为 ;正弦函数ipt在一个周期内的积分,其值为0;短路电流的最大有效值: ; 短路电流的最大有效值;短路容量也称为短路功率,???等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压(一般用平均额定电压)的乘积,即;五、有关短路的物理量归纳;结论;4-3 无限大容量电源条件下 短路电流的计算方法;基准容量,工程设计中通常取;第二章中:各元件电抗标幺值的近似计算公式: ; 2)电力线路的电抗标幺值;三、三相短路电流的计算;例题1:某厂一10/0.4kV车间变电所装有一台S9-800型变压器(△uk%=5),由厂10kV高压配电所通过一条长0.5km的10kV电缆(x0=0.08Ω/km)供电。已知高压配电所10kV母线k-1点三相短路容量为52MVA,试计算该车间变电所380V母线k-2点发生三相短路时的短路电流。 ;;;例2 某供电系统如图所示,由厂10kV高压配电所通过一条长5km的10kV电缆(x1=0.38Ω/km)供电.已知电力系统出口断路器的断开容量为500MV·A,试求变电所低压0.38kV母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。;(2)选取基准容量,一般取SB=100MV·A ,UB1= 10.5kV,UB2= 0.4kV,得 ;2)三相短路电流周期分量有效值: ;四、两相短路电流的估算 ;4-4 短路电流的效应;式中, a 为两平行导体间距离;l 为导体两相邻支点间距离,即档距;i1、i2 分别为两导体通过的电流,kf为形状系数; 在三相系统中,当三相导体在同一平面平行布置时,受力最大的是中间相。当发生三相短路故障时,短路电流冲击值通过导体中间相所产生的最大电动力为:;二、短路点附近交流电动机的反馈冲击电流影响; 当交流电动机进线端发生三相短路时,它反馈的最大短路电流瞬时值(即电动机反馈冲击电流)可按下式计算: ;1.在实际短路时间tk内,短路电流的热量为;2. 曲线法
在工程实际中,一般是利用图所示的曲线来确定θk 。该曲线的横坐标为导体加热系数K(104A2·S·mm-4),纵坐标为导体温度θ(0C)。;利用曲线由 θL 查 θk 的方法如下(如图所示)
1) 先从纵坐标上找到导体在正常负荷时的温度θL值。
2)由θL点作平行于K轴与曲线交于a点。
3)由a点作垂直于K轴交于KL 。
4)计算Kk :;小结 ;思考题与习题
4.1;3.某供电系统如图所示。由厂10kV高压配电所通过一条长5km的10kV电缆(x1=0.38Ω/km)供电己知电力系统出口处的短路容量为Sk=250MVA,试求工厂变电所10kV母线上k-1点短路的三相短路电流和短路容量;两台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压380V母线上k
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