短路电流的计算.ppt

4 短路电流的计算 4.1 概述 4.1.1 短路及其原因、后果 短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线 等）之间发生的低阻性短接。 主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏， 其次是人员误操作、鸟兽危害等。 短路后果： 短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘 损坏； 短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏 ； 短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行 ； 严重的短路会影响系统的稳定性； 短路还会造成停电； 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁 干扰等。 三相短路 4.1.2 短路的类型 两相短路 单相(接地)短路 单相短路 两相接地短路 两相接地短路 为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系 统的继电保护装置，需要计算三相短路电流； 在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短 路的短路电流值； 校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要 用到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量； 对瞬时动作的低压断路器，则需用冲击电流有效值 来进行其动稳定校验。 4.1.3 计算短路电流的目的 4.1.4 三相短路时的电压、电流曲线 无限大容量电源内阻抗为零的电源 。 当电源内阻抗为零时，不管输出的电流如何变动，电源内 部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。 图 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线 进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图。 短路计算点要选择得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。 4.2 短路电流的计算方法 在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的额定参 数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。 在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电 流的周期分量的幅值和有效值是不变的。 短路点的短路计算电压 取为线路首端电压，即取为比线路额定电压高5%。 与短路点的短路计算电压相对应的等效电抗值之和。 三相短路容量 4.2.1 标幺值法 按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sj 和基准电压Uj 。 基准容量，工程设计中通常取Sj =100 MVA。 基准电压，通常取短路点处的短路计算电压，即取Uj =Uc 。 选定了基准容量Sj和基准电压Uj以后， 基准电抗 ： 基准电流 ： 基准容量，工程设计中通常取Sj =100 MVA。 基准电压，通常取短路点处的短路计算电压，即取Uj =Uc 。 1. 电源 4.2.2 供电系统中各元件电抗标幺值 通常取Uj =Uc 。 系统变电所高压馈电线出口断路器的断流容量Sk 2.变压器 XT 可由变压变压 器的短路电压电压 百分值值近似地计计算 。 为变压器的短路电压（阻抗电压）百分值 SNT 为变压器的额定容量 3 .电力线路 求出短路电路中各主要元件的电抗标幺值以后，即可利用其等 效电路图进行电路化简，计算其总电抗标幺值 。 无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值按下式 计算： 由此可求得三相短路电流周期分量有效值为 三相短路容量的计算公式为 例 某供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10型。试求工 厂变电所高压10kV母线上k -1点和低压 380V母线上 k -2点的三相短路电流和 短路容量。（ ） 解： (1). 确定基准值 取 有 (2). 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1). 电力系统的电抗标幺值: 因此 由表5-17查得SN10-10型断路器的 2). 架空线路的电抗标幺值: 3). 电力变压器的电抗标幺值: 由表3-1查得 因此 绘短路等效电路图如图所示,并标出短路计算点 k -1和 k -2。 (3). 计算 k -1点的三相短路电流和短路容量 1). 总电抗标幺值 2). 三相短路电流周期器分量有效值 3).其他三相短路电流 4). 三相短路容量 (4). 计算k -2点的三相短路电流和短路容量 1). 总电抗标幺值 2). 三相短路电流周期分量有效值 4). 三相短路容量 3). 其他三相短路电流 电力系统发生短路故障时，短路电流是相当大的，短 路电流通过电器和导体，一方面要产生很大的电动力，即 力效应； 另一方面要产生很高的温度，即热效应。 4.3 电气设备的动稳定度和热稳定度校验 4.3.1 短路电流的力效应和热效应 供电系统短路时，短路电流特别是短路冲击电流将使相 邻导体之间产生很大的电动力，可使电器和载流导体遭受严 重的机械性破坏。 为此，要使电路元件能承受短路时最大电动力的作用， 电路元件必须具有足够的电动稳定度。 4.3.2 短路电流的力效应和动稳定度的校验 三相短路冲击电流。 分别为电器的动稳定电流的峰值和有效值。 或 三相短路冲击电流的有效值。 短路动稳定度的校验条件 导体通过正常负荷电流时，由于导体具有电阻，因此要 产生电能损耗。这种电能损耗转换为热能，一方面使导体温 度升高，另一方面向周围介质散热。当导体内产生的热量与 导体向周围介质散失的热量相等时，导体就维持在一定的温 度值。 由于短路后线路的保护装置很快动作，切除短路故障，所 以短路电流通过导体的时间不会很长，一般不超过23s。因 此在短路过程中，可不考虑导体向周围介质的散热，即近似 地认为导体在短路时间内产生的热量，全部用来使导体温度 升高。 4.3.3 短路电流的热效验和热稳定度校验 L ： 图 短路前后导体的温度变化 t1： 0 ： 导体在正常负荷时的温度 发生短路的时刻 t2 ： k ： 保护装置动作，切除短路故障 导体达到的最高温度值 周围介质的温度 假设在某一假想时间tima 内导体内通过短路稳态电 流 I 所产 生的热量，恰好等于实际短路电流ik 或 Ik(t) 在实际短路时间 tk 内在导体内产生的热量Qk，即 式中R 为导体的电阻； 图 短路发热 的假想时间 tima ： 为短路发热假想时间 对于一般高压断路器（如油断路器），可取toc = 0.2s； 对于高速断路器（如真空断路器、六氟化硫断路器），可取 toc = 0.10.15 s。 tima= tk +