短路电流的计算

,短路电流的计算,第一节概述,一、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，人员误操作、雷击或过电压击穿，以及鸟兽危害等。,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。,二、短路的类型,三相短路,两相短路,单相(接地)短路,单相短路,两相接地短路,两相短路接地,1、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；2、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；3、校验电气设备及载流导体的动稳定和热稳定性，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容量；4、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。,三、计算短路电流的目的,四、相关短路电流计算值,第二节无限大电源条件下短路电流的计算方法,一、无限大容量电源供电系统的概念,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。,无限大容量电源短路电流变化曲线,三相短路电流常用的计算方法有欧姆法和标幺制法两种。欧姆法是最基本的短路计算方法，适用于两个及两个以下电压等级的供电系统；而标幺制法适用于多个电压等级的供电系统。短路计算中有关物理量一般采用以下单位：电流为“kA”（千安）；电压为“kV”（千伏）；短路容量和断流容量为“MVA”（兆伏安）；设备容量为“kW”（千瓦）或“kVA”（千伏安）；阻抗为“”（欧姆）等。,一、标幺值法,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。短路电流的周期分量的计算公式为：,在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故,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，基准电流Ij和基准电抗Xj,其中，是短路点所在网路段的平均额定电压，取,二、供电系统中各元件电抗标幺值,1）输电线路,图35多级电压的供电系统示意图,S、U、I、X需要满足以下关系式：,选取基准值时，只要选定两个，另外两个可以通过计算得到。,基准容量一般取100MVA，基准电压取短路点所在网路段的平均额定电压。,2）变压器,3）电抗器,4）电源,三、求电源至短路点的总电抗,计算出每个元件的电抗后，就可以画出由电源至短路点的等效电路图。图3-6就是图3-5的等效电路图。求总电抗时，可根据元件间的串、并联关系求出总的电抗标幺值。,。,图36图35所示系统的等效电路图,四、短路参数的计算,三相短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或断开容量(或称遮断容量)是否满足可靠工作的要求。,三相短路容量的标幺值：,三相短路容量的实际值：,三相短路电流的实际值：,三相短路电流的标幺值：,标幺值法计算短路电流公式简明、清晰、数字简单，特别是在大型复杂、短路计算点多的系统中，优点更为突出。所以标幺值法在电力工程计算中应用广泛。,供电系统的短路电流大小与系统的运行方式有很大的关系。系统的运行方式可分为最大运行方式和最小运行方式。最大运行方式下电源系统中发电机组投运多，双回输电线路及并联变压器均全部运行。此时，整个系统的总的短路阻抗最小，短路电流最大。反之，最小运行方式下由于电源中一部分发电机、变压器及输电线路解列，一些并联变压器为保证处于最佳运行状态也采用分列运行，这样将使总的短路阻抗变大，短路电流也相应地减小。在用户供电系统中，用最小运行方式求，供继电保护校验灵敏度用。,用标幺值法计算短路电流的步骤：根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值。等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、-Y或Y-变换、等电位法等。按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、短路冲击电流和三相短路容量。,图37例31的供电系统图a)电路图,1)选,处，取Uj1=6.3kV则,2)计算系统各元件阻抗的标幺值，绘制等效电路图，图上按顺序标出其阻抗值。,解：,图37例31的供电系统图b）等效电路图,3)求电源点至短路点的总阻抗。,4)求短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量。,处的短路参数：,最大运行方式时：,最小运行方式时:,第三节有限容量短路电流计算,一、有限容量系统概念,定义在以电源容量为基准的短路计算电抗Xc3时，可视为近端短路。特点在整个短路过程中，电源母线电压不能维持不变，短路电流周期分量衰减，电源内阻抗不能忽略。,有限容量电源短路电流变化曲线,二、有限容量短路电流查表法计算步骤,三、分布系数法,分布系数应用场合,第四节感应电动机对短