短路电流计算.pdf

1考试大纲要求：4.5 短路电流计算4.5.1 了解实用短路电流计算的近似条件4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法4.5.3 了解短路容量的概念4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路4.5.6 掌握简单电网的正、负、零序序网的制定方法4.5.7 了解不对称短路的故障边界条件和相应的复合序网4.5.8 了解不对称短路的电流、电压计算4.5.9 了解正、负、零序电流、电压经过Y/11变压器后的相位变化微信关注电力图书馆公众号24.5.1 了解实用短路电流计算的近似条件1短路计算的基本假设条件（1）磁路的饱和、磁滞忽略不计。系统中各元件的参数便都是恒定的，可以运用叠加原理。（2）系统中三相除不对称故障处以外都可当作是对称的。因而在应用对称分量法时，对于每一序的网络可用单相等值电路进行分析。（3）各元件的电阻略去不计。如果，即当短路是发生在电缆线路或截面较小的架空线上时，特别在钢导线上时，电阻便不能忽略。此外，在计算暂态电流的衰减时间常数时，微小的电阻也必须计及。（4）短路为金属性短路。XR31微信关注电力图书馆公众号32无限大功率电源所谓无限大功率电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源输出功率（电流及电压）的变化（），远小于电源所具有的功率，即存在如下的关系，则称该电源为无限大功率电源，记作。无限大功率电源的特点是：（1）由于，所以可以认为在短路过程中无限大功率电源的频率是恒定的。（2）由于，所以可以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压也是恒定的。（3）电压恒定的电源，内阻抗必然等于零。因此可以认为无限大功率电源的内电抗。SQjPSSSSSPPQQ0X4.5.1 了解实用短路电流计算的近似条件微信关注电力图书馆公众号4标么值计算法计算短路电流的步骤如下：1.选择基准电压和基准容量基准电压可以选择短路点所在的电网额定电压。基准容量可以选择100MVA或系统短路容量。BUBSdS4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法微信关注电力图书馆公众号52.求元件的电抗标么值（1）电力系统的电抗标么值电力系统的电抗标么值（）或（4-5-2）式中基准容量，MVA。系统高压输电线出口断路器的启断容量，MVA；系统短路容量，MVA。BUU ocBBBocBSSSSSUSUXXX22*dBBBdBSSSSSUSUXXX22*BSOCSdS4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法微信关注电力图书馆公众号6（2）变压器电抗标么值（4-5-3）式中变压器的额定容量，kVA；变压器的百分阻抗值。NBkBBNNkTSSUUSSUUX100%100%22*NS%kU4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法微信关注电力图书馆公众号7（3）架空、电缆线路电抗标么值（4-5-4）式中线路单位长度的电抗值，/km，可查找有关线路参数；线路长度，km；线路平均额定电压，kV。20*USLXXBlL0lXLU4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法微信关注电力图书馆公众号8（4）电抗器电抗标么值电抗器的百分比电抗（）是以电抗器额定工作电压和额定工作电流为基准的，它归算到新的基准下的公式为（4-5-5）式中电抗器的额定电压，kV；电抗器的额定电流，kA；电抗器的百分阻抗值。%kX2*3100%BBNNkKUSIUXxNUNI%kX4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法微信关注电力图书馆公众号93求短路回路总电抗标么值从电源到短路点前的总电抗是所有元件的电抗标么值之和。4求三相短路电流周期分量有效值XIkt1*4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法三相短路电流周期分量的标么值为（4-5-7）三相短路电流周期分量的有名值为由上式可以看出，计算短路电流关键在于求出短路回路总电抗标么值。BBBBktktUSXXIIII31*微信关注电力图书馆公众号104.5.3 了解短路容量的概念短路容量数值为（4-5-8）式中短路处的额定电压，kV；t时刻短路电流周期分量的有效值，kA。在标么制中，若取，则（4-5-9）短路容量的标么值和短路电流的标么值相等。（4-5-10）ktNktIUS3NUktINBUU*133XIIIIUIUSSSktBktBBktNBktkt*XSSISBBktkt微信关注电力图书馆公众号11)sin(tUum)sin(0tIim一、短路暂态过程分析一、短路暂态过程分析短路前222)()(LLRRUImmRRLLarctg)(04.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号12a相短路电流TatpmmpmaeIItIi/0)sin()sin()sin(4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号13二、短路冲击电流和最大有效值电流二、短路冲击电流和最大有效值电流短路冲击电流ish短路电流最大可能的瞬时值TatpmmpmaeIItIi/0)sin()sin()sin(当t0.01s时出现最大值：出现条件：90短路前空载（Im=0）=0aTtpmpmaeItIicos 故有pmshpmTTpmpmshIKIeeIIiaa)1(01.001.04.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号14冲击系数Ksh：aTsheK01.01且有：1Ksh2ish用途：校验电气设备和载流导体在短路时的电动力稳定度。工程计算时：在发电机电压母线短路，取Ksh=1.9；在发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后发生短路时，Ksh=1.8；在低压地点短路时，Ksh=1.34.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系22当Ksh=1.9时，ish=1.9Ip=2.69Ip；Ksh=1.8时，ish=1.8Ip=2.55Ip；Ksh=1.3时，ish=1.3Ip=1.84Ip；2微信关注电力图书馆公众号15短路全电流的最大有效值Ish：出现在短路后的第一周期内，又称为冲击电流的有效值。pshnptpnptpmshIKiIiIi22)01.0(2)1(stnppshnptIIKi因此222)1(212)1(shppshpshKIIKII故有当Ksh=1.9时，Ish=1.62Ip；Ksh=1.8时，Ish=1.52Ip。Ksh=1.3时，Ish=1.09IpIsh用途：校验电气设备热稳定。4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系最大有效值电流Ish短路全电流的最大有效值微信关注电力图书馆公众号16【例】某供电系统如图所示。已知电力系统短路容量为500MVA，试求配电所10kV母线上k-1点短路，车间变电所低压380V母线上k-2点短路时，三相对称短路电流和短路容量【例】某供电系统如图所示。已知电力系统短路容量为500MVA，试求配电所10kV母线上k-1点短路，车间变电所低压380V母线上k-2点短路时，三相对称短路电流和短路容量。4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号17解：（1）选定基准值已知500MVA，为计算方便取100MVA；对k-1点短路10.5kV；k-2点短路0.4kV。解：（1）选定基准值已知500MVA，为计算方便取100MVA；对k-1点短路10.5kV；k-2点短路0.4kV。dSbS1kbU2bkU4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号18（2）计算元件的电抗标么值1）电力系统（2）计算元件的电抗标么值1）电力系统20.0500100SSXdbs 723.15.10100538.0USLxX221b101L1L 0363.05.101005.008.0USLxX222b202L2L 2）架空线路3）电缆线路2）架空线路3）电缆线路4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号194）电力变压器4）电力变压器5.41000101001005.4SS100%UX3TbkT 5）绘出短路电路等效电路图。5）绘出短路电路等效电路图。4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号20（3）求K-1点短路电路总电抗标么值（3）求K-1点短路电路总电抗标么值923.1723.12.0XXX1Ls1K KA86.2923.15.5XIIKA5.55.103100U3SI1K1bK1dk1bKb1bK（4）求K-1点对称短路电流有效值（4）求K-1点对称短路电流有效值4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号21短路瞬时冲击电流瞬时值为短路瞬时冲击电流瞬时值为KA29.786.255.2I55.2i1dK1chK KA347.486.252.1I52.1I1dK1chK 短路电流的最大有效值为（5）求K-1点短路容量短路电流的最大有效值为（5）求K-1点短路容量4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号22K-2点:MVASkAIkAikAIXdkshkshkdkk46.15100468.6133.2432.2209.107.4132.2284.132.224.03100468.61468.65.4036.0732.12.022222*4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系微信关注电力图书馆公众号234.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路一、对称分量法任意一组不对称的三相相量可以分解成三组对称的三相相量。微信关注电力图书馆公众号24微信关注电力图书馆公众号253U0单相接地的故障报警启动信号由零序电压获知单相接地的故障报警启动信号由零序电压获知00003)()()(UUUUUUUUUUUUUCCCBBBAAACBA4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路微信关注电力图书馆公众号26ABCABCY、线路上不会有零序分量流通线路上不会有零序分量流通4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路微信关注电力图书馆公众号27微信关注电力图书馆公众号28微信关注电力图书馆公众号294.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路微信关注电力图书馆公众号301111122aaaacbaIII=021aaaaIIII0212aaabIIaIaI0221aaacIIaIaI为简化，引入运算符“a”,a=ej120,则：021aaaaIIII021bbbbIIII021ccccIIII矩阵形式：021aaaIII4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路微信关注电力图书馆公众号31分解：任一组不对称的三相相量可分解为三组对称的三相相量。1111122aaaaT=111113122aaaaT-1=111113122aaaacbaIII021aaaIII4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路微信关注电力图书馆公众号32静止元件中（线路，变压器等）正序和负序电量的自感与互感关系是一样的旋转元件中（发电机电动机等），正负序所形成的旋转磁场旋转方向不一样4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路微信关注电力图书馆公众号332.变压器的各序电抗正序电抗：=T负序电抗：2=1=T零序电抗，0 1。变压器的零序电抗与变压器的三相绕组接线方式和变压器铁心的结构有关。4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路微信关注电力图书馆公众号34xx0mx)0(xxxxxxxm0)0(/x0mx)0(x开路x0)0(mxxxx0mx)0(xx(b)(b)YY/0(a)(a)/0Y00/YY(c)(c)要看外电路能否再提供一个接地点，若外电路