短路的原因、后果及其形式ppt课件

第8讲,短路的原因、后果及其形式,1,难重点一览,重点：短路的形式。难点：电力系统三相短路的物理过程及其物理量。,2,一、短路的原因短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。造成短路的主要原因：1）是电气设备载流部分的绝缘损坏；2）工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压设备接人较高电压的电路中，也可能造成短路；3）鸟兽跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，也是导致短路一个原因。,3,二、短路的后果短路后，在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安，如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。2）短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。3）短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。,4,4）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。5）不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。,5,三、短路的形式在三相系统中，短路的形式有：三相短路两相短路单相短路两相接地短路等。,6,无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量一、无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的510，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。对一般工厂供电系统来说，由于工厂供电系统的容量远比电力系统总容量小，而阻抗又较电力系统大得多，因此工厂供电系统内发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎维持不变，也就是说可将电力系统视为无限大容量的电源。,7,图3-2a是一个电源为无限大容量的供电系统发生三相短路的电路图。图中RWL、XWL为线路（WL）的电阻和电抗，RL、XL为负荷（L）的电阻和电抗。由于三相短路对称，因此这一三相短路电路可用图3-2b所示的等效单相电路来分析研究。,供电系统正常运行时，电路中的电流取决于电源电压和电路中所有元件包括负荷在内的所有阻抗。当发生三相短路时，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路电流根据欧姆定律要突然增大。但是由于电路中存在着电感，根据楞次定律，电流不能突变，因而引起一个过渡过程，即短路暂态过程。最后短路电流达到一个新的稳定状态。,8,短路有关的物理量（）短路电流周期分量,假设在电压u=0时发生三相短路，如图3-3所示。短路电流周期分量为,式中，为短路电流周期分量幅值,为短路电路的总阻抗模,为短路电路的抗角。,9,由于短路电路的，因此故短路初瞬间（t=0时）的短路电流周期分量为：式中，I为短路次暂态电流有效值，即短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。,10,（二）短路电流非周期分量由于短路电路存在电感，因此在突然短路时，电感上要感生一个电动势，以维持短路初瞬间（t=0时）电路内的电流和磁链不致突变。电感的感应电动势所产生的与初瞬间短路电流周期分量反向的这一电流，即为短路电流非周期分量。,11,短路电流非周期分量的初始绝对值为,短路电流非周期分量是按指数函数衰减的，其表达式为,式中称为短路电流非周期分量衰减时间常数，或称为短路电路时间常数，它就是使inp由最大值按指数函数衰减到最大值的1/e0.3679倍时所需的时间。,12,（三）短路全电流,短路电流周期分量ip与非周期分量inp之和即为短路全电流ik。某一瞬时t的短路全电流有效值Ik(t)，是以时间t为中点的一个周期内的ip有效值Ip(t)与inp在t的瞬时值inp(t)的方均根值，即,13,（四）短路冲击电流,短路冲击电流为短路全电流中的最大瞬时值。由图3-3所示短路全电流ik的曲线可以看出，短路后经半个周期（即0.01s），ik达到最大值，此时的短路全电流即短路冲击电流ish,式中，Ksh称为短路电流冲击系数。,14,（五）短路稳态电流短路稳态电流是短路电