工厂供电第四章

1、第四章,短路电流计算及变配电所电,气设备选择,第一节,短路的原因、后果和形式,第二节,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,第三节,无限大容量电力系统中,短路电流的计算,第四节,短路电流的效应和稳定度校验,第五节,变配电所电气设备的选择与校验,返回,目录,第一节,短路的原因、后果和形式,一、短路的原因,（,1,）电气设备绝缘损坏。,（,2,）有关人员误操作。,（,3,）鸟兽为害事故。,二、短路的后果,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,短路和两相接地短路等，如图,4-1,所示。,第一节,短路的原因、后果和形式,返回本,图,4-1,短路的形式（虚线

2、表示短路电流路径）,章目录,K,（,3,）,-,三相短路,K,（,2,）,-,两相短路,K,（,1,）,-,单相短路,K,（,1.1,）,-,两相接地短路,第二节,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。,第二节,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,图,4-2a,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。由于三相短路对称，因此这一三

3、相短路电路可用图,4-2b,所示的等效单相电路来分析研究。,图,4-2,无限大容量电力系统发生三相短路,a,）三相电路图,b,）等效单相电路图,第二节,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,图,4-3,表示无限大容量系统中发生三相短路前后的电压、电,流变动曲线。,图,4-3,无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流变动曲线,第二节,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,二、短路的有关物理量,1.,短路电流周期分量,2.,短路电流非周期分量,3.,短路全电流,4.,短路冲击电流,5.,短路稳态电流,短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路,全电流，其有效

4、值用,I,?,表示。,返回本,章目录,第三节,无限大容量电力系统中短,路电流的计算,一、概述,进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，如图,4-4,所示。,图,4-4,例,4-1,的短路计算电路,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,二、采用欧姆法进行三相短路计算,1.,电力系统的阻抗计算,2.,电力变压器的阻抗计算,3.,电力线路的阻抗计算,如果线路的结构数据不详，,X,0,可按表,4-1,取其电抗平均值。,表,4-1,电力线路每相的单位长度电抗平均值,(,单位:/km),线,路,结,构,35kV,及以上,架空线路,电缆线路,0.40,0.12,线,路,电,压,220/380V,0.

5、32,0.066,6,10kV,0.35,0.08,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,例,4-1,某工厂供电系统如图,4-4,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,短路和低压,380V,母线上,k-2,点短路的三相短路电流和短路容量。,解：,1.,求,k-1,点的三相短路电流和短路容量（,U,c,1,?,10.5,kV,）,（,1,）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗,（,2,）计算三相短路电流和短路容量,2.,求,k-2,点的短路电流和短路容量（,U,c2,=0.4kv,）,（,1,）计算短路电路中各元件的电抗及总

6、电抗,（,2,）计算三相短路电流和短路容量,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如表,4-2,所示。,表,4-2,例,4-1,的短路计算表,短路计算点,三,相,短,路,电,流,/ kA,三相短路,容量,/MV,A,(3),I,sh,I,k-1,k-2,(3),k,I,(3),I,(3),?,i,(3),sh,S,(3),k,3.08,33.7,3.08,33.7,3.08,33.7,7.85,62.0,4.65,36.7,56.0,23.3,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,三、采用标幺制法进行三相短路计算,任一物理量的标幺值,A,

7、d,?,，为该物理量的实际值,A,与所选定,的基准值,A,d,的比值，即,A,?,A,d,?,A,d,按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量,S,d,和,基准电压,U,d,。,基准容量，工程设计中通常取,S,d,?,100,MVA,。,基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即取,U,d,?,U,c,。,选定了基准容量和基准电压以后，基准电流则按下式计算：,S,d,S,d,I,d,?,?,3,U,d,3,U,c,基准电抗则按下式计算：,U,X,d,?,?,3,I,d,S,d,U,d,2,c,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,例,4-2,试用标幺制法计算例,4-1,所示供电

8、系统中,k-1,点和,k-,2,点的三相短路电流和短路容量。,解：（,1,）确定基准值,（,2,）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值,绘短路等效电路图如图,4-6,所示，图上标出各元件的序号和,电抗标幺值，并标明短路计算点。,图,4-6,例,4-2,的短路等效电路图（标幺制法）,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,（,3,）计算,k-1,点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流,和短路容量,（,4,）计算,k-2,点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流,和短路容量,四、两相短路电流的计算,在无限大容量系统中发生两相短路时（参看图,4-7,），其短,路电流可由下式求得：,图,4-7,无

9、限大容量电力系统中发生两相短路,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,五、单相短路电流的计算,在大接地电流的电力系统中或三相四线制低压配电系统中,发生单相短路时，根据对称分量法可求得其单相短路电流为,I,(1),k,?,3,U,?,Z,1,?,?,Z,2,?,?,Z,0,?,在工程设计中，常利用下式计算单相短路电流,I,(1),k,?,U,?,Z,?,?,0,或按下式计算：,Z,?,?,0,?,(,R,T,?,R,?,?,0,),2,?,(,X,T,?,X,?,?,0,),2,单相短路电流与三相短路电流的关系如下：,第三节,无限大容量电力系统中短路,电流的计算,在远离发电机的用户变电所

10、低压侧发生单相短,时，,Z,1,?,?,Z,2,?,，因此单相短路电流为,I,(1),k,?,3,U,?,2,Z,1,?,?,Z,0,?,三相短路时，三相短路电流为,I,(3),k,因此,I,k,(1),(3),I,k,Z,1,?,3,?,Z,0,?,2,?,Z,1,?,(3),k,?,U,?,Z,0,?,?,Z,1,?,，故,由于远离发电机发生短路时，,I,(1),k,?,I,返回本,章目录,第四节,短路电流的效应和稳定度,校验,一、概述,通过上述短路计算得知，供电系统中发生短路时，短路电,流是相当大的。如此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，即电动效应；另一方面要产生很

11、高的温度，,即热效应。,二、短路电流的电动效应和动稳定度,（一）短路时的最大电动力,由“电工原理”课程可知，处在空气中的两平行导体分别,通以电流、（单位为,A,）时，两导体间的电磁互作用力即电动,力（单位为,N,）为,l,?,7,F,?,?,0,i,1,i,2,?,2,i,1,i,2,?,10,2,?,a,a,l,第四节,短路电流的效应和稳定度,校验,（二）短路动稳定度的校验条件,1.,一般电器的动稳定度校验条件,按下列公式校验：,(3),(3),I,max,?,I,sh,i,max,?,i,sh,或,2.,绝缘子的动稳定度校验条件,按下列公式校验：,其中,F,为三相短路时作用于绝缘子上的计算

12、力；如果母线,(3),(3),在绝缘子上为平放（图,4-8a,），则,F,c,?,F,；如果母线为,(3),(3),竖放（图,4-8b,），则,F,c,?,1.4,F,。,（三）对短路计算点附近交流电动机反馈冲击电流的考虑,(3),c,F,al,?,F,(3),c,第四节,短路电流的效应和稳定度,校验,图,4-8,水平排列的母线,a,）平放,b,）竖放,第四节,短路电流的效应和稳定度,校验,三、短路电流的热效应和热稳定度,（一）短路时导体的发热过程和发热计算,当线路发生短路时，短路电流将使导体温度迅速升高。,图,4-10,表示短路前后导体的温度变化情况。,图,4-10,短路前后导体的温度变化,第四节,短路电流的效应和稳定度,校验,（二）短路热稳定度的校验条件,1.,一般电器的热稳定度校验条件,I,t,?,I,2,t,(3)2,?,ima,t,2.,母线及绝缘导线和电缆等导体的热稳定度校验条件,?,k,.max,?,?,k,如前所述，要确定导体,?,k,的比较麻烦，因此也可根据短路,热稳定度的要求来确定其最小允许截面，满足热稳定度要求的,最小允许截面为,A,min,?,I,(3),?,t,ima,t,ima,(3),?,I,?,K,k,?,K,k,C,返回本,章目录,第五节,变配电所电气设