第四章短路计算.

1、1供配电技术供配电技术第四章短路计算及电器的选择与校验第四章短路计算及电器的选择与校验第一节短路的原因、后果及其形式第一节短路的原因、后果及其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 物理量物理量第三节无限大容量电力系统中的短路电流计算第三节无限大容量电力系统中的短路电流计算第四节短路电流的效应与校验第四节短路电流的效应与校验第五节高低压电器的选择与校验第五节高低压电器的选择与校验2供配电技术供配电技术第一节短路的原因、后果及其形式第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的原因一、短路的原因短路是指不同电位的导体之间的电气短接，这是

2、电力系统中最严重的一种短路是指不同电位的导体之间的电气短接，这是电力系统中最严重的一种故障。故障。()电气绝缘损坏电气绝缘损坏()误操作误操作()鸟兽害鸟兽害二、短路的后果（危害）二、短路的后果（危害）（1） 短路的电动效应和热效应；短路的电动效应和热效应；（2）电压骤降，电气设备无法正常工作；）电压骤降，电气设备无法正常工作；（3）造成停电事故；）造成停电事故；（4）影响系统稳定性；）影响系统稳定性；（5）产生电磁干扰）产生电磁干扰。3供配电技术供配电技术三、短路的形式三、短路的形式()三相短路三相短路(对称性短路对称性短路 )如图如图-所示。所示。 ()两相接地短路两相接地短路(不对称短路

3、不对称短路 ) 如图如图-所示，为中性点不接地的电力系统所示，为中性点不接地的电力系统中两不同相的单相接地所形成的两相短路；也指如图中两不同相的单相接地所形成的两相短路；也指如图-所示的两相短路又接所示的两相短路又接地的情况。地的情况。()两相短路两相短路(不对称短路不对称短路 )如图如图-所示。所示。()单相短路单相短路(不对称短路不对称短路 ) 如图如图-、所示。、所示。4供配电技术供配电技术5供配电技术供配电技术第二节无限大容量电力系统发生三相短路时的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一、无限大容量电力系统

4、及其三相短路的物理过程无限大容量电力系统概念：指电力系统容量相对于用户内部供配电系统容量无限大容量电力系统概念：指电力系统容量相对于用户内部供配电系统容量大得多的电力系统。大得多的电力系统。 （一般认为系统容量大于用户容量（一般认为系统容量大于用户容量50倍时），可视用户所接倍时），可视用户所接电力系统为电力系统为“无限大容量电力系统无限大容量电力系统” 。 具体描述：用户负荷变动甚至发生短路时，系统变电所馈电母线电压基本维具体描述：用户负荷变动甚至发生短路时，系统变电所馈电母线电压基本维持不变。（端电压保持稳定，系统内部阻抗为零。实际电力系统容量都具有一定持不变。（端电压保持稳定，系统内部阻

5、抗为零。实际电力系统容量都具有一定值，把系统容量做无限大假设，值，把系统容量做无限大假设，主要给分析计算带来方便。主要给分析计算带来方便。 图图4.2(a)三相短路的电路图，三相短路的电路图，因三相对称，可用因三相对称，可用4.2 (b) 单相单相等效电路图来表示等效电路图来表示 ) 6供配电技术供配电技术图图4.3所示的是无限大容量电力系统发生三相短路前后的电压、电流变化曲线，短路所示的是无限大容量电力系统发生三相短路前后的电压、电流变化曲线，短路发生后，系统由工作状态经过一个暂态过程（时间很短），然后进入短路后的稳定发生后，系统由工作状态经过一个暂态过程（时间很短），然后进入短路后的稳定状

6、态。状态。7供配电技术供配电技术二、有关短路的物理量二、有关短路的物理量(一一)短路电流周期分量短路电流周期分量 是按欧姆定律由短路电路的电压和阻抗所决定的一个短路电流，如图是按欧姆定律由短路电路的电压和阻抗所决定的一个短路电流，如图4-3中中的的 ，无限大容量系统中，由于电源电压不变，因此的幅值也是恒定不变的。，无限大容量系统中，由于电源电压不变，因此的幅值也是恒定不变的。 piIip 2)0(Iiiipnp 2)0(0)0(ttnpnpeIeii 2)0(ZUICP3(二二)短路电流非周期分量（根据图短路电流非周期分量（根据图4-3短路电流变化曲线）短路电流变化曲线）8供配电技术供配电技术

7、式中，式中，为非周期分量的衰减时间常数，为非周期分量的衰减时间常数， (三三)短路全电流短路全电流某一瞬间的短路全电流有效值某一瞬间的短路全电流有效值 RXRL314nppkiii2)(2)()(tnptktkiII(四四)短路冲击电流短路冲击电流短路后经过半个周期短路后经过半个周期(001s)，短路全电流瞬时值达到最大值。这一最大的瞬时电，短路全电流瞬时值达到最大值。这一最大的瞬时电流称为短路冲击电流流称为短路冲击电流,用用 表示。表示。IKeIsh 2)1 (201. 0)01. 0()01. 0(nppshiiiish9供配电技术供配电技术短路电流冲击系数短路电流冲击系数LRsheeK0

8、1. 001. 0110RshK0LshKshKshK当当时，时，2；当；当时，时，1。因此。因此=1 2，或，或11.5t2）50供配电技术供配电技术3.长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定(躲过线路的过负荷电流) 30)(IKIrelloprelK为可靠系数，可取1.1。一般动作时间可达12h。 4.过电流脱扣器与被保护线路的配合要求 为防止过负荷或短路引起绝缘导线或电缆过热甚至起燃而断路器不脱扣切断线路的事故，过电流脱扣器的动作电流还需满足如下条件 alOLopIKI 为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数，对瞬时和短延时过电流脱扣 器，可取4.5，对长延时过电流脱扣器，作短路保护时

9、取1.1，只作过负荷保护时取1。 OLK51供配电技术供配电技术(三)低压断路器热脱扣器的选择与整定1.热脱扣器的选择30.IIHRN)ORNQFNII.HRNQFNII.30.IKIrelHRoprelK为可靠系数，可取1.1。 2.热脱扣器的整定NQFNUU.(四)低压断路器规格的选择与校验1)52供配电技术供配电技术)低压断路器断流能力的校验 对动作时间在0.02以上的万能式断路器)3(kocII 对动作时间在0.02及以下的塑壳式断路器)3(shocII或)3(shocii(五)低压断路器过电流保护灵敏度的检验为了保证低压断路器的瞬时或短延时过流脱扣器在系统最小运行方式下，在其保护区内

10、发生轻微的短路故障时能可靠动作，其灵敏度应满足：式中各量见教材P152KIISOPkPmin.53供配电技术供配电技术 例-有一条380动力线路， ， 。 此线路首端的 ，末端的 。当地环境温度为30。该线路拟采用BLV-1000-1X 70导线穿硬塑管(PC)敷设。试选择此线路上装设的DW16型低压断路器及过电流脱扣器。解()选择低压断路器及其过电流脱扣器 由附表4，DW16-630型 ，故初选DW16-630型断路器，AI12030AIpk400kAIk5)3(kAIk2 . 1)1(AIAIORN12016030.AIORN160.54供配电技术供配电技术()校验低压断路器的断流能力由附

11、表4，DW16-630型断路器，其 满足分断要求。kAIkAIkoc530)3()检验低压断路器保护的灵敏度3 . 188. 116041200.min.KAAIISORopkp满足灵敏度要求。不满足()校验低压断路器保护与导线的配合的BLV-1000-1 70导线的AIal121AIop640)0(AAIIalop5 .5441215 . 45 . 4)0(的配合要求，改用BLV-1000-195AIal147AIAAIopal6405 .6611475 . 45 . 4)0(满足两者配合要求。55供配电技术供配电技术(六)前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合 .前后低压断

12、路器之间的选择性配合按其保护特性曲线进行校验（偏差范20% 30 % ）：前后级保护动作时间分别取“负、正”偏差后，仍确保前一级动作时间大于后一级动作时间。经验：前一级动作电流取不小于后一级的1.2倍。 .低压断路器与熔断器之间的选择性配合按其各自的保护特性曲线进行校验（偏差范20%30 % ）：前一级断路器按保护特性曲线-30% -20%负偏差；后一级熔路器按保护特性曲线+30% +50%正偏差，两条曲线不重合、不交叉且前一级的曲线总在后一级曲线之上。56供配电技术供配电技术四、高压隔离开关、负荷开关和断路器的选择与校验(一)按电压和电流选择 例-试选择某10kv高压配电所进线侧的高压少油断

13、路器的型号规格。已知该进线的计算电流为295A该配电所10kV母线短路时的 = 3.2kA，继电保护动作时间为1.1s，断路器断路时间取0.1s。)3(kI(二)断流能力的校验高压隔离开关不校验；max.OLocII负荷开关： )3(kocII)3(kocss断路器(三)短路稳定度的校验 高压隔离开关、负荷开关和断路器均需进行动、热稳定校验，方法同前（略）57供配电技术供配电技术解：根据计算电流，选SN10-10630-300型，校验如表4-6所选型号、规格是合格的。（表见P155）(一)电流互感器的选择与校验.电压、电流的选择：按大于装设地点电压；一次电流不小于电路的计算电流，二次电流一般取

14、5A 。.按准确度等级要求选择：二次负荷不大于满足准确度要求的额定二次负荷。其中五、电流互感器和电压互感器的选择与校验22SSN)(222222XCWLiNNRZZIZIS或)(222XCWLNiRRISSXCWLiRZZZ2其中58供配电技术供配电技术 如果不满足条件，应改选用叫大容量或较大变比的电流互感器，或增大二次导线截面（大于等于2.5 )。 2mm)3(12shNesiIK .短路动稳定度的校验imaNttItIK2)3(21)(ttIIKimaNt)3(1因大多数互感器热稳定试验时间为1秒，所以imaNttIIK)3(1.短路热稳定度的校验 59供配电技术供配电技术(二)电压互感器

15、的选择与校验.电压的选择一次电压与安装地点的电压相适应，二次电压一般为100V。 式中 和 分别为仪表、继电器电压线圈所消耗的总的有功、无功功率。 电压互感器一、二次线圈装有熔断器保护，故不需进行动、热稳定校验。)cos(uuuSP)sin(uuuSQ22SSN222)()(uuQPS.按准确度等级要求选择 二次负荷不大于满足准确度要求的额定二次额定容量。60供配电技术供配电技术六、电力变压器及柴油发电机组的选择和校验六、电力变压器及柴油发电机组的选择和校验（一）电力变压器的选择（一）电力变压器的选择1.电力变压器的额度容量和实际容量额度容量：在规定环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限

16、（20年）内所能连续输出的最大视在功率。 GB1094-1996电力变压器规定：变压器正常使用的最高年平均气温为20，如果安装地点的年平均气温不是该温度，则每升高1 ，变压器的容量减少1%，则变压器的实际容量为：TNavTSS100201061供配电技术供配电技术TNavTSS1002092. 0. 062供配电技术供配电技术2.电力变压器的正常过负荷（1）因昼夜负荷不平衡允许的过负荷。根据典型的日负荷曲线填充系数（日负荷率）和最大负荷持续时间t，查图2-6（2）季节性负荷差异而允许的变压器的过负荷 夏季中的平均日负荷曲线中的最大负荷Sm低于变压器的实际容量ST时，则每低1%，可在冬季过负荷1

17、%，但此项过负荷不得超过15%。即称为“1%规则”。 63供配电技术供配电技术15. 11)2(0TNmTNLSSSK1)2()1(0OLOLLKKKTNTNOLOLTSSKS)3 . 12 . 1 ()(过负荷倍数为上述两个因素同时加以考虑，即得变压器在冬季的过负荷倍数为 按规定：变压器的过负荷倍数，户外变压器不得超过额定容量的30%，户内变压器不得超过额定容量的20%。因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为 式中，1.2为室内安装变压器过负荷倍数，1.3为室外安装变压器过负荷倍数。干式变压器一般不考虑正常过负荷问题。64供配电技术供配电技术4.变电所主变压器台数的选择变电所主变压器台数的选择

18、应遵循下列原则：)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器，以便高峰负荷期间两台运行，而低谷负荷期间切除一台，以减少电能损耗。)除上述情况外，一般三级负荷变电所可采用一台变压器。)在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。5.工厂变电所主变压器容量的选择(一)只装有一台主变压器的变电所(二)装有两台主变压器的变电所30.SSTN65供配电技术供配电技术)任一台变压器单独运行时。)任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷要求。30.)7 . 06 . 0(SSTN(三)单台主变压器(低压侧为.)的容量上限 单台容量一般不大于1250kVA，特殊情况可选择16002000kVA。对装在二层及住宅小区的变压器一般不大于630kVA。 补充例 某100.4kV变电所，总计算负荷为1400kVA，其中一、二级负荷为760kV