第06章+船舶电力系统的短路计算.ppt

,第二章船舶电力系统短路计算1短路种类：三相短路d（3）两相短路d（2）单相短路d（1）两相接地短路d（1，1）陆地上110kV及以上系统都采用架空线路且都是中性点直接接地系统，发生单相接地短路的故障率最高65%）。船舶电力系统都采用电缆线路，并大多采用中性点绝缘系统，发生三相对称短路的故障率最高（80%）。,D（3）,D（2）,D（1，1）,D（1）,短路的原因：1）绝缘损坏；2）误操作；3）气候等影响3短路产生的后果:短路电流的热效应:通电导体产生的热量，由于短路电流很大，即使短路电流持续时间很短，也将使设备、导线急剧发热，甚至损坏设备，或引起火灾。2)短路电流的电动力效应:平行导体通过大电流时，导体间产生的电动力冲击很大，可使导体变形，甚至损坏，使事故扩大。3)短路时系统电压大幅度下降:母线电压大幅度下降。这样使用电设备不能正常工作。如异步电动机的力矩与电压的平方成正比，电压下降使电动机电磁力矩显著减小，转速随之下降，甚至停转，造成严重后果。4)由于短路，引起并联的发电机失去同步，破坏了同步发电机并联运行的稳定性，使系统产生振荡，甚至引起整个系统瓦解。,4船舶电力系统短路计算目的1)校核所选用的配电电器：自动空气断路器：短路接通能力短路T/2时，短路电流可能达到的峰值（即最大非对称短路电流）短路分断能力短路T/2时，对称短路电流（有效值）。2）校验和确定自动空气断路器瞬时脱扣器动作电流整定值，为电力系统选择性保护的设计和整定提供依据。3）为校核汇流排、支持绝缘子、互感器等电器元件的热稳定和电动力稳定提供依据。,5三相交流电网短路的过渡过程1）短路的过渡过程假设：电力系统的容量Sx=，电力系统的内部阻抗Zx=0，（无限大容量的电力系统）则U,f恒定,Ua,Ub,Uc,L,L,L,R,R,R,L,L,L,R,R,R,ia,ib,ic,f,ua=UmSin(t+)ub=UmSin(t+-120)uc=UmSin(t+120),短路前，电路处于稳态：u=UmSin(t+)i=ImSin(t+-)式中Im=Um/(R+R)+(L+L)=tg(L+L)/(R+R)设：t=0时发生短路，A相的电压方程为：Ri+Ldi/dt=UmSin(t+)(2)方程（2）的特解短路电流的周期分量iZ:iZ=IZmSin(t+-)(3)式中IZm=Um/R+(L)短路电流周期分量的幅值=tgL/R电路阻抗角电源电压的初始相角，即t=0时，A相电压的相位角，又称合闸角。,(1),方程（2）对应的齐次方程的通解非周期分量电流if-Z:由Ri+Ldi/dt=0得到if-Z=Cept=Cet/Ta(4)式中p=-R/L，是特征方程R+PL=0的根Ta=-1/p=L/R时间常数C积分常数，即非周期电流的起始值if-Z（0）短路的全电流id=iz+if-z=IzmSin(t+-)+Cet/Ta(5)i(0-)=i(0+),ImSin(-)=IzmSin(-)+CC=if-Z（0）=ImSin(-)IzmSin(-)将上式代入（5）式：id=IzmSin(t+-)+ImSin(-)-IzmSin(-)et/Ta(6)短路稳态电流I就是短路电流的周期分量I=IZ,相量图（旋转相量m、m、Zm在虚轴上的投影，分别为电源电压、短路前电流、短路后周期电流的瞬时电流。）t=0时刻2）短路冲击电流短路冲击电流短路电流的最大瞬时值icj,m,m,Zm,m-Zm,+1,j,i(0),if-Z(0),iZ(0),产生短路冲击电流的条件：（外部条件）（1）短路电路近似为纯感性电路，=90；（2）短路发生前，电路为空载，Im=0；（3）发生短路的瞬间（t=0），电压瞬时值为零，或该相的合闸相角=0。将=90，Im=0，=0代入（6）式：id=-IZmCost+IZmet/Ta(7)在Im=0，=0,=90,t=0时刻，短路电流的波形,t,id,iZ,if-Z,T/2,icj,if-Z(0),iZm,i,短路电流的最大瞬时值发生在路短后半个周期的时刻（产生冲击电流的内部条件）若f=50Hz，t=T/2=1/2f=0.01s将t=0.01s