工厂供电短路电流

1、 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 发生可能性发生可能性最小，短路最小，短路电流最大！电流最大！发生的可能发生的可能性最大！性最大！ 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 三相短路三相短路负荷a)电源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CIa） 三相短路三相短路(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI 信息工程与自动化学院 .工厂供电. (2)k.AI(2)k.BIb)电源0CBA负荷(2)k两相

2、短路两相短路(2)k.AI(2)k.BI 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 负荷0c)Ck(1)电源BA单相单相( (接地接地) )短路短路(1)kI 信息工程与自动化学院 .工厂供电. e)C0电 源ABk负 荷(1,1)两相接地短路两相接地短路(1,1)kId） 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工

3、程与自动化学院 .工厂供电. 提提 示示 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 图图1 1 三相短路时的三相等效电路图三相短路时的三相等效电路图 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 图图 2 2 分析三相短路时的单相等效电路图分析三相短路时的单相等效电路图 信息工程与自动化学院 .工厂供电. )1()sin(11tUdtdiLiRmkkkk)2(sinsinfifiklzmklklmkTtTtcetIcetZUi 信息工程与自动化学院 .工厂供电. )3(sinsinsinklzmm00klzm0cIIiicIitIisin

4、m0 信息工程与自动化学院 .工厂供电. )4(sinsinfi0klzmmiIIc)5(sinfizfi0klzmkfiiieitIiTt 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 正常运行状态正常运行状态短路暂态过程短路暂态过程短路稳态过程短路稳态过程 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. klzmfi0sinIi 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. zII 信息工程与自动化学院 .工厂供电. fiTtfizmkzmfieitIiIi00cos 信息工程与自动化学院 .工厂供电. sfTtN

5、01. 05021212)1 (fifi01. 0zm01. 0_fi0zmshTTeIeiIi 信息工程与自动化学院 .工厂供电. fi01. 01TsheK)/(11kkfiRXT 信息工程与自动化学院 .工厂供电. zzshshIIKi55. 22zzshshIIKi84. 12 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. fiziiik2tfi2zktiII2shz01. 0.201. 0.2sh) 1(212) 1(KIIIKiiIIshzshtfitfiz 信息工程与自动化学院 .工厂供电. zshII51. 1zsh

6、II09. 1 信息工程与自动化学院 .工厂供电. zavKIUS3 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 图图4 4 两相短路时三相等效电路图两相短路时三相等效电路图 ik(2) 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 87. 02333/2)3()2()3()2(KKLLKLLKIIXUXUIXUXXUI)3()2()3()2(87. 087. 02KKKLKiiIXUI 在进行在进行继电保护灵敏度校验继电保护灵敏度校验时，需要时，需要知道供电系统知道供电系统最小运行方式最小运行方式下发生两相短下发生两相短路时的两相短路电流值。若忽略电路电阻路时的两相短路电流值。若忽略电路电阻值，则：值，则：

7、信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 图图 5 5 计算感应电动机端点上短路时的短路电流计算感应电动机端点上短路时的短路电流 信息工程与自动化学院 .工厂供电. MNMshMMMsh2 IkXEiMsh(3)sh(3)shiii 信息工程与自动化学院 .工厂供电. MNMshshMshshshIkCiiii)3()3()3( MM2XEC 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 值和实际值同单位的基准有单位的实际值标幺值注：标幺值是一个没有单位的相对值，注：

8、标幺值是一个没有单位的相对值，通常用带通常用带* *的上标以示区别的上标以示区别。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 各量基准值之间必须服从电路的各量基准值之间必须服从电路的欧姆定欧姆定律律和和功率方程式功率方程式，也就是说在三相电路中，也就是说在三相电路中，电压、电流、功率和阻抗基准值电压、电流、功率和阻抗基准值U Uj j、I Ij j 、S Sj j 、Z Zj j要满足下列关系：要满足下列关系：jjjjjjZIUIUS33 信息工程与自动化学院 .工厂供电. eavjUUU%)51 ( 信息工程与自动化学院 .工厂供电. *3*3*3*3*3*3*3311313113/33ZSSZS

9、UIZIUIZIZIZZZUUZUZUIIIZUIkjkjjavjkjkavjjjkavjkkkavkkk）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（，所以，且因为选）（）（电系统：对于无限大容量电源供 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 采用标幺值来计算短路回路总阻抗时，只要将采用标幺值来计算短路回路总阻抗时，只要将回路中各元件的阻抗标幺值直接相加便可求得短路回路中各元件的阻抗标幺值直接相加便可求得短路回路总阻抗标幺值。回路总阻抗标幺值。 三相短路电流的标幺值就等于短路回路总阻抗三相短路电流的标幺值就等于短路回路总阻抗标幺值的倒数。标幺值的倒数。 短路容量标幺值和短路电流标幺值相等。短路容量标幺

10、值和短路电流标幺值相等。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 电电 源源变变 压压 器器电电 抗抗 器器线线 路路短路回路总阻抗短路回路总阻抗 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 如果把电力系统看作如果把电力系统看作无穷大容量无穷大容量电源电源系统，其内阻抗则为零，此时系统电抗标系统，其内阻抗则为零，此时系统电抗标幺值为幺值为0 0，即，即0*sX 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 如果把电力系统看作如果把电力系统看作有限容量有限容量，则系统的电，则系统的电抗标幺值计算为：抗标幺值计算为：（1 1）已知电力系统电抗有名值）已知电力系统电抗有名值X XS S

11、，系统电抗标幺系统电抗标幺值为：值为：22*/jjsjjsjsSUSXSUXXXX（2 2）已知电力系统出口断路器的断流容量）已知电力系统出口断路器的断流容量SocSococjjjocavjssSSSUSUXXX/22*注：容量单位均为注：容量单位均为M MVAVA！ 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. NTjkjjNTNTkTSSUUSSUUX100%100%22*变压器电抗标幺值与变压器电抗标幺值与基准电压及变压器自基准电压及变压器自身额定电压均无关。身额定电压均无关。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 2*3100

12、%jjLRNLRNLRjLRNLRUSIUXXXX电抗器标幺值与基电抗器标幺值与基准电压无关，与电准电压无关，与电抗器的额定电压、抗器的额定电压、电流和线路平均电电流和线路平均电压有关。压有关。 必须选取电抗器所在必须选取电抗器所在电网的基准电压。电网的基准电压。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 20*jjLUSlXX 2*2*20*)()(LLLjjLXRZUSlRR线路标幺值与线路标幺值与基准电压无关，基准电压无关，只与线路本身只与线路本身平均电压有关。平均电压有关。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 在高压系统

13、中，在高压系统中，R Rk kXXk k，为简化计算，若，为简化计算，若R Rk k(X(Xk k/3),/3),可忽略可忽略R Rk k，Z Zk k=X=Xk k。 在低压系统中，在低压系统中，X Xk k R Rk k，为简化计算，为简化计算，若若X Xk k(R(Rk k/3),/3),可忽略可忽略X Xk k，Z Zk k=R=Rk k。2*2*kkkXRZ 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. jjkavjkkZUZUIII3/3/)3()*3(*)*3()3(*)*3(1kj

14、jkkkkZIIIIZI 无穷大容量电源系统发生三相短路时，无穷大容量电源系统发生三相短路时，电源母线电压不变，则电源母线电压不变，则因为选因为选U Uj j=U=Uavav, ,且且Z Zk k/Z/Zj j=Z=Zk k* *, ,所以所以 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 短路冲击电流瞬时值和短路冲击电流短路冲击电流瞬时值和短路冲击电流有效值分别为：有效值分别为： 高压系统高压系统 低压系统低压系统)3()3()3()3(52. 155. 2kshkshIIIi)3()3()3()3(09. 184. 1kshkshIIIi 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 三相短路功率为：三相短路

15、功率为：*)*3(*)3(*)3(*)3(*)*3(1)1(3)1(31kkjkKjjkkavkjkkkZSSZSIUZIUZIIZI 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 供电系统的短路电流大小与系统运行方式有密供电系统的短路电流大小与系统运行方式有密切关系。系统运行方式可分为：切关系。系统运行方式可分为： 最大运行方式最大运行方式：电源系统多台发电机投运，双：电源系统多台发电机投运，双回路输电线路及并联变压器均全部回路输电线路及并联变压器均全部并列运行并列运行。此时。此时系统总阻抗最小，短路电流最大系统总阻抗最小，短路电流最大。 最小运行方式最小运行方式：电源系统中一部分发电机，变：电源系统

16、中一部分发电机，变压器及输电线路压器及输电线路解列运行解列运行，系统短路阻抗变大，短系统短路阻抗变大，短路电流相应减小路电流相应减小。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 画出短路电流计算系统图画出短路电流计算系统图，该系统图应包含，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。参数和短路点。 画出计算短路电流的等效电路图画出计算短路电流的等效电路图，每个元件，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标用一个阻抗表示，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出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一值，一般分子

17、标序号，分母标阻抗值。般分子标序号，分母标阻抗值。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 选取基准容量和基准电压，选取基准容量和基准电压，计算各元计算各元件的阻抗标幺值件的阻抗标幺值； 等效电路化简，等效电路化简，求出短路回路总阻抗标求出短路回路总阻抗标幺值幺值。 计算短路电流标幺值计算短路电流标幺值，再计算各个短路，再计算各个短路参数。参数。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. )3()2()3()2()3()2(87. 087. 087. 0shshshshKKIIiiII 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 某 工 厂 变 电 所某 工 厂 变 电 所6/0.4KV6/0.4KV变压器容量

18、为变压器容量为630KVA630KVA，由一回，由一回2.22.2千米千米电 缆 线 路 供 电 。 低 压电 缆 线 路 供 电 。 低 压380V/ 220V380V/ 220V母线接有动力母线接有动力负荷负荷180KW180KW，有关数据如，有关数据如图中标注。试求短路点图中标注。试求短路点d1d1、d2d2的短路参数。的短路参数。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 666. 0150100*ocjsSSX电源：443. 03 . 61002 . 208. 0220*jjLUSLXX线路：217. 23 . 61002 . 24 . 0220*jjLUSLRR35. 610630100

19、1004100%3*NTjkTSSUX变压器： 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 479. 2)()(,31217. 2,370. 03/109. 131109. 1443. 0666. 02*12*1*1*1*1*1*1*1dddddLddLsdRXZXRRRXXXX要考虑电阻的影响 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 459. 7,31217. 2,486. 23/459. 731459. 7350. 6109. 1*2*2*1*1*1*2*2*1*2dddddddbddXZXRRRXXXX不要考虑电阻的影响 信息工程与自动化学院 .工厂供电. )(32.403)(62. 552. 1)

20、(42. 955. 2)(215. 387. 0)(70. 3479. 2/16. 9)(16. 93 . 63/10031)3(11)3(131)3(13)3(1)2(1*11)3(1111MVAUISKAIIKAIiKAIIKAZIIKAUSIjkkkshkkkkjkjjjsh）（）（ 信息工程与自动化学院 .工厂供电. )(60.3584. 1)(83.1687. 0)(34.19459. 7/3 .144)(3 .1444 . 03/1003)3(13)3(1)2(2*22)3(2222KAIiKAIIKAZIIKAUSIkkkkjkjjjsh）（ 信息工程与自动化学院 .工厂供电.

21、）（）（）（）（。对短路冲击电流的影响电流点，要考虑电动机反馈对于）（MVAUISKAIIKAiiikAIKCidjkkkDmShSheDDchDmsh40.13310.2109. 163.3603. 185. 0380318012 . 322)3(22)3(23.2.2 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 由于短路电流骤然增大由于短路电流骤然增大, ,所产生所产生的热量很大并几乎来不及散出去的热量很大并几乎来不及散出去, ,因因此导体温度将升得很高此导体温度将升得很高, ,这就是这就是短路短路电流的热效应电流的热效应（thermal effect） 。 信

22、息工程与自动化学院 .工厂供电. 短路时，导体的发热计算一般采用短路时，导体的发热计算一般采用等效计算等效计算的方法解决。的方法解决。 用短路稳态电流计算实际短路电流用短路稳态电流计算实际短路电流产生的热量。产生的热量。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 假定在假定在假想时间假想时间t timaima内，稳态短路电流内，稳态短路电流所产生的热量等效于短路全电流所产生的热量等效于短路全电流I Ik k(t(t) )在实在实际短路持续时间内所产生的热量，短路电流际短路持续时间内所产生的热量，短路电流产生的热量可按下式计算：产生的热量可按下式计算：imatktIdtIk202 信息工程与自动化学院

23、 .工厂供电. 短路发热假想时间可按下式计算：短路发热假想时间可按下式计算：其中：其中：05. 0kimatt断路器动作时间。；继电保护装置动作时间ocopocopkttttt 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 为使导体短路发热温度计算简便，工程上为使导体短路发热温度计算简便，工程上一般利用导体加热系数一般利用导体加热系数A A与导体温度与导体温度的关系曲的关系曲线来确定短路发热温度线来确定短路发热温度k k。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 由由N N求求k k的步骤如下：的步骤如下：（1 1）由导体正常运行时的温度）由导体正常运行时的温度N N从从-A-A曲曲线查出导体正常加热系数线

24、查出导体正常加热系数K KL L。（2 2）计算导体短路加热系数）计算导体短路加热系数K Kk k。 （3 3）由）由K Kk k从曲线查得短路发热温度从曲线查得短路发热温度k k。imaLktAIKK2)/( 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 通常把电气设备具有承受短路电流通常把电气设备具有承受短路电流的热效应而不至于因短时过热而损坏的的热效应而不至于因短时过热而损坏的能力，称为电气设备具有足够的热稳定能力，称为电气设备具有足够的热稳定度。即度。即alKk 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 工程设计中采用满足短路时发热的最高允许工程设计中采用满足短路时发热的最高允许温度下所需导体的最小截

25、面来校验导体的热稳定温度下所需导体的最小截面来校验导体的热稳定性。性。 计算导体短路热稳定的最小截面的方法如下：计算导体短路热稳定的最小截面的方法如下： 其中：其中：C-C-与导体有关的热稳定系数（查表与导体有关的热稳定系数（查表3-33-3求得）求得） t timaima-短路电流作用假想时间。短路电流作用假想时间。imatCISmin 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 导体通过电流时，相互间电磁导体通过电流时，相互间电磁作用产生的力，称为作用产生的力，称为电动力效应电动力效应（electro-dynamic effect ）。 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 信息工程与自动化学院 .

26、工厂供电. 经分析可知经分析可知中相导体受到的电动力最中相导体受到的电动力最大大，并可按下式计算：，并可按下式计算： 式中，式中，I Im m为线电流幅值；为线电流幅值；K Kf f为形状系数。为形状系数。)(10372NalIKFmf 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 考虑最严重的情形，即在三相短路情况考虑最严重的情形，即在三相短路情况下，导体中流过冲击电流时，中间相导体下，导体中流过冲击电流时，中间相导体所承受的最大电动力为：所承受的最大电动力为： 导体长度；导体间距；形状系数；laKNalKFfshfi)(10372)3(max 信息工程与自动化学院 .工厂供电. hbba 信息工程与

27、自动化学院 .工厂供电. 圆形、管形导体圆形、管形导体K Kf f=1=1； 当导体长度远远大于导体间距时，可以当导体长度远远大于导体间距时，可以忽略导体形状的影响，即：忽略导体形状的影响，即：K Kf f1 1。 矩形导体根据矩形导体根据 和和 查查曲线图曲线图求求取。取。hbbahbm 信息工程与自动化学院 .工厂供电. 由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为流的关系为 因此，两相短路和三相短路产生的最大电因此，两相短路和三相短路产生的最大电动力也具有下列关系动力也具有下列关系 校验电器设备或导体的动稳定时，应采用校验电器设备或导体的动稳定时，应采用三相短路冲击电