《天津大学《工厂供电》第4章 短路电流及其效应的计算》课件.ppt

第4章短路电流及其效应的计算 第4章短路电流及其效应的计算 4.1 短路的基本概念 4.2 三相短路过程的简化分析 4.3 无穷大容量系统三相短路电流计算 4.4 低压电网中的短路计算 4.5 两相和单相短路电流计算 4.6 短路电流的效应 4.1 短路的基本概念 短路就是电源未经过负载而直接由导线接通成闭合回路。 1、短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。 2、短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。 3、短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。 4、严重的短路将电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。 5、单相短路产生的不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。 6、短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。 二、短路的原因 (1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。 ???造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。 (2)运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸。 (3)鸟兽跨越在裸露导体上。 三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路 四、短路电流计算的目的 确保电器设备在短路情况下不致损坏，减轻短路危害和防止故障扩大 1、正确地选择和校验各种电器设备 2、计算和整定保护短路的继电保护装置 3、选择限制短路电流的电器设备 在现代工业企业供电系统中，单相短路电流的最大可能值通常不超过三相短路电流的最大可能值,故今后我们在进行短路电流的计算时，均按三相短路来进行。只有在校验继电保护灵敏度时，才需要进行两相短路电流计算。 4.2 三相短路过程的简化分析 短路发生后，系统就由工作状态经过一个暂态过程，然后进入短路后的稳定状态。电力系统的短路故障往往是突然发生的。暂态过程虽然时间很短，但它对电气设备的危害远比稳态短路电流要严重得多。 短路电流的暂态过程的变化与电源系统的容量有关，一般分成无限大容量电源系统和有限容量电源系统 3、最严重三相短路的短路电流 三、有限容量电源供电系统三相短路的过渡过程 有限容量电源系统，是和无限大容量电源系统相对而言的。在这种系统中发生短路时，或因电源容量较小，或是短路点靠近电源，这时电源的母线电压不能继续维持恒定。 四、 三相短路的有关物理量 4.3 无限大容量系统三相短路电流计算 4、短路电流的计算步骤 四、电动机对三相短路电流的影响 4.4 两相和单相短路电流计算 4.5 低压电网中的短路计算 1、供电电源可当作无穷大容量系统处理 2、电阻值较大，感抗值较小 3、电阻值多用有名值（单位毫欧）给出，且在一个电压等级内，所以用有名值直接计算比较简单 4、由于电阻值较大，非周期分量电流衰减快，所以冲击系数不大（一般1-1.3） （2）刀闸开关及自动开关触头的接触电阻 （3）自动空气开关中过电流线圈的电阻及电抗 4.6 短路电流的效应 1.导体的发热过程 4.短路热稳定最小截面 5.短路热稳定校验 小结 1、短路的形成、危害、分类 2、三相短路暂态过程的简化分析 3、三相短路电流的标幺值计算 4 、低压电网中的短路计算 5 、两相和单相短路电流计算 6 、短路电流的动效应和热效应 2、计算短路电流 电流的周期分量为 由于 得 计及三台电动机供出的冲击电流，得 总的冲击电流 2、短路电流的电动力效应 导体通过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。 1、短路电流的热效应 导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。 一、两种效应 短路发热可近似为绝热过程 导体的电阻率和比热也随温度变化 二、短路电流的热效应 长期发热 热稳定要求： 2. 发热假想时间tj 短路发热假想时间 短路电流产生的热量 在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流Ik(t)在实际短路持续时间内所产生的热量。 短路发热假想时间 式中，tk为短路持续时间，它等于继电保护动作时间top和断路器断路时间toc之和，即 在无限大容量系统中发生短路， 当 可认为 3.导体短路发热温度 工程上一般利用导体发热系数A与导体温度θ的关系曲线 ,? 确定短路发热温度θk。 图1：θ—A关系曲线 图2：由θL求θK的步骤 由θL求θK 的步骤如下： ①由导体正常运行时的温度θL从图2中查出导体正常发热系数AL ②计算导体短路发热系数AK ③由AK从θ—A关系曲线查得短路发热温度θK 为了简化计算，对于载流导体，工程中常用在满足短路时发热的最高允许温度下所需的导体最小截面来校验载流导体的热稳定性。 3、电抗器的电抗标幺值 式中，U.N电抗器的额定电压、I.N为电抗器的额定电流、 X