短路电流及其计算课件.pptVIP

短路电流及其计算 第一节 短路与短路电流的有关概念 在供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况，最严重的故障是短路故障。 本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流（简称短路电流），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。 什么是短路？现场目击2现场目击1 所谓短路（short circuit），是指不同电位的导体间的低阻性短接。2.短路的原因 电器绝缘损坏； 运行人员误操作 ； 其他因素(鸟兽跨越) 。一、短路概述 1.什么是短路 3.短路的类型 对称短路：三相短路 不对称短路：两相短路、两相接地短路和单相短路三相短路是指供配电系统三相导体间的短路，用k（3）表示，如图3-1a所示。 两相短路是指三相供配电系统中任意两相导体间的短路，用k（2）表示，如图3-1b表示。 两相接地短路是指中性点不接地系统中任意两相发生单相接地而产生的短路，用k（1，1）表示，如图3-1e,f所示。 单相短路是指供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路，用k（1）表示，如图3-1c,d所示。 在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算 4.短路的危害短路电流的热效应使设备急剧发热，可能导致设备过热损坏 ；短路电流产生很大的电动力，可能使设备永久变形或严重损坏 ；短路时系统电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作 ；短路可能使电力系统的运行失去稳定 ；不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作 。 5.短路电流计算目的 选择和校验各种电气设备，例如断路器、互感器、电抗器、母线等 ；继电保护装置的整定计算；作为选择和评价电气主接线方案的依据 。 二、无限大容量电力系统中三相短路的物理过程(一）无限大容量供电系统的概念 三相短路是电力系统最严重的短路故障，三相短路的分析计算又是其它短路分析计算的基础。 短路时，发电机中发生的电磁暂态变化过程很复杂，为了简化分析，假设三相短路发生在一个无限大容量电源的供电系统。 所谓“无限大容量系统”是指端电压保持恒定，内部阻抗为零，容量无限大的系统。 无限大容量系统： 实际上，任何电力系统都有一个确定的容量，并有一定的内部阻抗。当供配电系统容量较电力系统容量小得多，电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5~10%，或短路点离电源的电气距离足够远，发生短路时电力系统母线电压降低很小，此时可将电力系统看作无限大容量系统，从而使短路电流计算大为简化。 供配电系统一般满足上述条件，可视为无限大容量供电系统系统进行短路分析和计算。 图3-2是电源为无限大容量系统的供电系统发生三相短路的系统图和三相电路图。图中RWL、XWL为线路的电阻和电抗， RL、XL为负载的电阻和电抗。由于三相电路对称，可用单相等值电路图进行分析，如图3-2b所示。 正常运行时电源相电压：正常负荷电流：——电源电压的初始相角，亦称合闸角；式中： Im——短路前电流的幅值——短路前回路的阻抗角（二）短路电流的数学表达式： t=0时刻无穷大容量电力系统中发生三相短路，拿出一相来分析：短路后电路中的电流应满足： 微分方程的解就是短路的全电流，它由两部分组成：第一部分是微分方程的特解，它代表短路电流的周期分量；第二部分是对应齐次方程的一般解，它代表短路电流的非周期分量。 短路的全电流可以用下式表示式中： ——短路电流周期分量的幅值——短路后回路的阻抗角——短路回路时间常数短路回路的总阻抗： 由于电路中存在电感，而电感中的电流不能突变，则短路前瞬间（用下标0－表示）的电流i0－应该等于短路发生后瞬间（用下标0＋表示）的电流i0＋，当t=0时C由初始条件决定，C即短路电流非周期分量的初始值inp0。 因此，短路的全电流为 三、与短路有关的物理量 1．短路电流周期分量 说明：ip是一个幅值不变的正弦电流，称之为短路电流周期分量 ，同时它又是短路电流的稳态分量 ，另外这个分量还是外加电压在短路回路内强迫产生的，故又称为强制分量。 说明：通常所说短路电流即指短路电流周期分量 。周期分量 的大小由电源电压和短路回路的总阻抗决定。2．次暂态短路电流 次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值,用 I″表示。短路电流稳态值（steady－state value）是指短路进入稳态后