短路电流及其计算学习教案

1、会计学1短路电流短路电流(dinli)及其计算及其计算第一页，共75页。(lohu)或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿导致短路；设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路等。短路短路(dunl)故障产生的原因故障产生的原因第1页/共75页第二页，共75页。第2页/共75页第三页，共75页。短路故障短路故障(gzhng)的危害的危害第3页/共75页第四页，共75页。短路短路(dunl)故障的类型故障的类型第4页/共75页第五页，共75页。第5页/共75页第六页，共75页。第6页/共75页第七页，共75页。图4.0短路(dunl)的类型第7页/共75页第八页，共75页。图4.0短路(dun

2、l)的类型第8页/共75页第九页，共75页。图4.0短路(dunl)的类型第9页/共75页第十页，共75页。短路电流短路电流(dinli)计算的目的计算的目的第10页/共75页第十一页，共75页。总结总结(zngji)：短路电流计算概述：短路电流计算概述概念电力系统中相与相之间或者相与地之间的非正常连接原因绝缘破坏而构成通路（绝缘材料的自然老化，机械损伤，雷电造成的过电压等；此外还包括运行人员的误操作等类型三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地危害导体及绝缘严重发热；导体或线圈变形；影响用户用电设备的正常工作；不对称接地短路产生不平衡磁通，对通讯系统造成干扰，甚至危及设备和人生安全预防

3、措施限制短路电流（装设电抗器）；迅速将短路部分隔离（依靠继电保护装置）；采用自动重合闸装置目的选择电气设备；校验电气设备的热稳定和动稳定；进行继电保护设计和调整第11页/共75页第十二页，共75页。配电系统短路电流的计算。短路短路(dunl)电流计算方法电流计算方法第12页/共75页第十三页，共75页。当短路突然发生时，系统原来的稳定工作状态遭到破坏，需要经过一个暂态过程才能进入短路稳定状态。供电系统中的电流在短路发生时也要增大，经过暂态过程达到新的稳定值。短路电流变化的这一暂态过程不仅与系统参数有关，而且与系统的电源容量有关。为了便于分析问题，假设(jish)系统电源电势在短路过程中近似地看

4、做不变，因而便引出了无限大容量电源系统的概念。无限大容量无限大容量(rngling)电源系统电源系统第13页/共75页第十四页，共75页。第14页/共75页第十五页，共75页。第15页/共75页第十六页，共75页。无限大容量无限大容量(rngling)电源系统三相短路暂态电源系统三相短路暂态过程过程第16页/共75页第十七页，共75页。压的变化曲线。从图中可以看出，与无限大容量电源系统相连电路的电流在暂态过程中包含两个分量，即周期分量和非周期分量。第17页/共75页第十八页，共75页。图4.1无限大容量系统(xtng)发生三相短路时的电路图（a）三相电路图；（b） 等效单相电路图第18页/共7

5、5页第十九页，共75页。图4.1无限大容量系统发生三相短路时的电路图（a）三相电路图；（b） 等效(dn xio)单相电路图第19页/共75页第二十页，共75页。图4.2无限大容量(rngling)系统发生三相短路时的电压与电流曲线 第20页/共75页第二十一页，共75页。sin()sin()mmuUtiIt无论由此电源供电的网络中发生什么无论由此电源供电的网络中发生什么(shn me)扰动，电源的电压幅值和频率均为恒定的扰动，电源的电压幅值和频率均为恒定的电源电源222()()()arctan()mmUIRRLLLLRR第21页/共75页第二十二页，共75页。222sin()sin()()(

6、)()arctan()mmmmuUtiItUIRRLLLLRR222sin()sin()arctanmpmmpmuUtiItUIRLLR 短路(dunl)前（t小于等于零）： 短路(dunl)后稳态（t至无穷）：第22页/共75页第二十三页，共75页。sin()dkkmiLRiUtt对于对于(duy)左侧，其微分方程式为：左侧，其微分方程式为：求解这样一个求解这样一个(y )一阶常系数线性非齐次微分方程，得到一阶常系数线性非齐次微分方程，得到A相的短路全电相的短路全电流为：流为：其中(qzhng)：220/()arctg(/)/sin()sin()pmmnpmpmIURLLRLRiII短 路

7、电 流 周 期 分 量 幅 值 短 路 回 路 阻 抗 角短 路 回 路 时 间 常 数短 路 非 周 期 分 量 初 值0sin()tkpmnpiItie短路暂态过程：sin()sin()sin()tkpmmpmiItIIe第23页/共75页第二十四页，共75页。sin()sin()sin()nptkpmmpmpiItIIeii第24页/共75页第二十五页，共75页。1、短路(dunl)电流周期分量 sin()ppmiIt2、短路电流(dinli)非周期分量 (0)(0)022tnpnpnppmtnpiieiiIIiI e（波形(b xn)按指数函数衰减 ）（波形为正弦波） sin()sin

8、()sin()nptkpmmpmpiItIIeii第25页/共75页第二十六页，共75页。3、短路(dunl)全电流有效值 2)(2)()(tnptptKiII4、短路(dunl)冲击电流 2IKishshshK=12 短路(dunl)电流冲击系数（高压三相短路(dunl)为1.8，低压为1.3） 短路冲击电流ish是指短路全电流的最大瞬时值，短路全电流最大瞬时值出现在短路后的前半个周期，即t=0.01s时，即： 0.01(0.01)(0.01)2 (1)shpnpiiiIe高压三相短路 55. 2Iish 51. 1IIsh低压三相短路 84. 1Iish 09. 1IIsh第26页/共75

9、页第二十七页，共75页。5、短路稳态电流：短路电流非周期分量一般经过0.2s就衰减完毕，短路电流达到(d do)稳定状态，这时的短路电流称为短路稳态电流I。在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值在短路全过程中始终是恒定的，所以有KIII 短路(dunl)电流的表示： 三相短路(dunl) 、两相短路(dunl) 、两相接地短路(dunl) 、单相短路(dunl)3(I)2(I) 1 . 1 (I)1(I第27页/共75页第二十八页，共75页。图4.2无限大容量(rngling)系统发生三相短路时的电压与电流曲线 第28页/共75页第二十九页，共75页。4.3 三相三相(sn xin)短路电

10、流的计算短路电流的计算第29页/共75页第三十页，共75页。n阻抗为“”（欧姆）等。第30页/共75页第三十一页，共75页。4.3. 1 欧姆欧姆(u m)法法(3)cck22UUI=3|Z |3 R +X第31页/共75页第三十二页，共75页。nS(3)k= 3UcI(3)k第32页/共75页第三十三页，共75页。第33页/共75页第三十四页，共75页。第34页/共75页第三十五页，共75页。第35页/共75页第三十六页，共75页。第36页/共75页第三十七页，共75页。I(3)k=Uc/(3X) ，n求其他短路电流参数，n短路容量 :S(3)k= 3UcI(3)p。(3)(3)(3),sh

11、IiI第37页/共75页第三十八页，共75页。第38页/共75页第三十九页，共75页。X2=X0l=0.385=1.9()n绘k-1点的等效电路(dinl)图如图所示。n其总电抗为：X1=X1+X2=0.22+1.9=2.12()第39页/共75页第四十页，共75页。第40页/共75页第四十一页，共75页。第41页/共75页第四十二页，共75页。n三相短路电流周期分量的有效值为:nI(3)k-2=Uc2/(3X2)=22.3(kA)第42页/共75页第四十三页，共75页。第43页/共75页第四十四页，共75页。图4.3例4.1的短路(dunl)计算电路图第44页/共75页第四十五页，共75页。

12、图4.4 例4.1的短路(dunl)等效电路图 第45页/共75页第四十六页，共75页。图4.4 例4.1的短路(dunl)等效电路图 第46页/共75页第四十七页，共75页。第47页/共75页第四十八页，共75页。4. 3.2标幺制法标幺制法第48页/共75页第四十九页，共75页。第49页/共75页第五十页，共75页。cddd2ddSSI =33UX =3dcddUUUSI第50页/共75页第五十一页，共75页。n（3） 电力线路电抗电力线路电抗(dinkng)标幺值标幺值nOCddoccdddoccdssSSUSUSSUSUXXX2222*2020*CddddWLWLUSlXSUlXXXX

13、NdkdNcdkddNckdTTSSUUSUSUSUSUUXXX100%100%100%2222*第51页/共75页第五十二页，共75页。第52页/共75页第五十三页，共75页。*2)3()*3(133XXSUUSXUIIIdcddcdkk*)*3()3(XIIIIddkk*33XSXIUIUSddckck IIshIshi第53页/共75页第五十四页，共75页。示在图上。示在图上。n(4) 根据不同的短路计算点分别根据不同的短路计算点分别求出各自求出各自(gz)的总电抗标幺值，的总电抗标幺值，再计算各短路电流和短路容量。再计算各短路电流和短路容量。第54页/共75页第五十五页，共75页。nn

14、Id2=Sd/3Uc2=144(kA)第55页/共75页第五十六页，共75页。第56页/共75页第五十七页，共75页。第57页/共75页第五十八页，共75页。第58页/共75页第五十九页，共75页。练习：练习： 某供电系统如图所示，已知电力系统某供电系统如图所示，已知电力系统(din l x tn)(din l x tn)出口出口断路器的断开容量为断路器的断开容量为500MVA500MVA，试求变电所高压，试求变电所高压10kV10kV母线上母线上k-1k-1点短路点短路和低压和低压0.38kV0.38kV母线上母线上k-2k-2点短路的三相短路电流和短路容量。点短路的三相短路电流和短路容量。

15、解：解：(1) 画出相应画出相应(xingyng)的等值电路，如图所示的等值电路，如图所示:第59页/共75页第六十页，共75页。解：解：(1) 画出相应画出相应(xingyng)的等值电路，如图所示的等值电路，如图所示:（2）选取）选取(xunq)基准容量，一般取基准容量，一般取Sd=100MVA ,Uc1= 10.5kV,Uc2= 0.4kV,得得 kAkVMVAUSIcdd50. 55 .103100311kAkVMVAUSIcdd1444 . 03100322第60页/共75页第六十一页，共75页。（3 3）计算各元件）计算各元件(yunjin)(yunjin)的电抗标的电抗标幺值幺值

16、电力系统电力系统(din l x tn)的电抗标幺值：的电抗标幺值： 2 . 0500100*MVAMVASSXocds电力电力(dinl)变压器的电抗变压器的电抗标幺值：标幺值： 电力线路的电抗标幺值：电力线路的电抗标幺值： 72. 1)5 .10(100538. 0220*CdWLUSlXX5 . 4100010010001005 . 4100%*NdkTSSUX%4.5,1000kNUSMVA500ocSMVA10.210.221.7234.544.5第61页/共75页第六十二页，共75页。（4 4）求）求k-1k-1点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量点的总电抗标幺值和短路电流和短路容

17、量 三相短路电流三相短路电流(dinli)周期分周期分量有效值：量有效值： 总电抗总电抗(dinkng)标幺值：标幺值： 92. 172. 12 . 0*2*1*)1(XXXkkAXIIkdk86. 292. 15 . 5*)1(11各三相各三相(sn xin)短路电流：短路电流： kAIIIk86. 21 kAIsh32. 486. 251. 1kAish29. 786. 255. 2三相短路容量：三相短路容量： MVAXSSkdk08.5292. 1100*)1()3(110.221.7234.544.5第62页/共75页第六十三页，共75页。三相短路电流周期三相短路电流周期(zhuq)分

18、量分量有效值：有效值： 各三相各三相(sn xin)短路电流：短路电流： 三相短路三相短路(dunl)容量：容量： （5）求）求k-2点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量 总电抗标幺值：总电抗标幺值： 17. 425 . 472. 12 . 0/*4*3*2*1*)2(XXXXXkkAXIIkdk53.3417. 4144*)2(22kAIIIk53.341 kAIsh6 .3753.3409. 1kAish5 .6353.3484. 1MVAXSSkdk98.2317. 4100*)2()3(210.221.7234.544.5第63页/共75页第六十四页

19、，共75页。23.9863.537.634.5334.5334.53k-2点52.087.294.322.862.862.86k-1点三相短路容量（MVA）三相短路电流（kA）短路计算点kI IshIshikSI 例例3 3短路短路(dunl)(dunl)计算结果计算结果第64页/共75页第六十五页，共75页。第65页/共75页第六十六页，共75页。短路电流通过导体的时间很短（一般不会超过23 s），其热量来不及向周围介质中散发，因此可以认为(rnwi)全部热量都用来升高导体的温度了。短路短路(dunl)电流的热效应电流的热效应第66页/共75页第六十七页，共75页。第67页/共75页第六十八页，共75页。