第4章短路电流计算课件.ppt

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1、Wednesday,November 15,2023第4章-短路电流计算1一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害等。损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害等。在供电系统中发生短路故障后，短路电流往往要在供电系统中发生短路故障后，短路电流往往要比正常运行电流大十几倍，甚至上百倍。比正常运行电流大十几倍，甚至上百倍。当它通过电气设备时，温度急剧上升，会使绝缘当它通过电气设备时，温度急剧上升，会使绝缘老化或损坏；同时产生的电动力，会使设备载流部分老化或损坏；同时产生的电动力，会使设备

2、载流部分变形或损坏；短路会使系统电压骤降，影响系统其他变形或损坏；短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；设备的正常运行；Wednesday,November 15,2023第4章-短路电流计算2严重的短路会影响系统的稳定性；短路还会造成停严重的短路会影响系统的稳定性；短路还会造成停电；不对称短路的短路电流会产生较强的不平衡交电；不对称短路的短路电流会产生较强的不平衡交变磁场，对通信和电子设备等产生电磁干扰等。变磁场，对通信和电子设备等产生电磁干扰等。在高压电路的短路电流计算时，一般只计及发在高压电路的短路电流计算时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗。电缆、电机、变

3、压器、电抗器、线路等元件的电抗。电缆、架空线、母线的电抗值可以通过相关手册查询架空线、母线的电抗值可以通过相关手册查询.在供电系统中，短路的基本类型有三相短路在供电系统中，短路的基本类型有三相短路(a)a)、两相短路、两相短路(b)b)、单相、单相短路短路(c,d)c,d)和两相接地短路和两相接地短路(e,f)e,f)。IkIkIka)C电源0BA(3)k负荷(3)(3)(3)电源0b)CIkBAIk(2)k负荷(2)(2)第4章-短路电流计算3负荷0c)C(1)kIk(1)电源BA负荷0d)NC(1)kIk(1)电源BA(1,1)e)CkI0电源ABkI(1,1)k(1,1)负荷(1,1)f

4、)CkIkIA0电源kIB(1,1)负荷(1,1)k k 进行短路计算的目的是正确选择和检验电气设备及其保护装置。三相短进行短路计算的目的是正确选择和检验电气设备及其保护装置。三相短路电流是选择和检验电气设备的基本依据。另外还要用到短路冲击电流、稳路电流是选择和检验电气设备的基本依据。另外还要用到短路冲击电流、稳态短路电流等。态短路电流等。第4章-短路电流计算4Wednesday,November 15,2023第4章-短路电流计算5通常需要计算下列各短路数值：Ik 超瞬态短路电流有效值，用来做机电保护整定计算和校验断路器的额定断流容量。I 三相短路电流稳态有效值，用于校验电器和载流部分热稳定

5、。ich 三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。Ich 三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和母线的动稳定以及断路器的额定断流容量。Wednesday,November 15,2023第4章-短路电流计算6 无限大容量电源，就是指电源内阻抗为零，供电容量相对于用户负荷容量大得多的电力系统，不管用户的负荷如何变动甚至发生短路时，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压均维持不变。ifi(0)i正常运行状态0.01siz(0)i0O暂态稳态t(t)ikuishi,uu2Iizifi 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：如下图：

6、第4章-短路电流计算7Wednesday,November 15,2023第4章-短路电流计算81 1、标幺值法标幺值法 在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分在无限大容量电源供电系统中发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值量的幅值和和有效值是不变的。有效值是不变的。(3)223|3avavzUUIZRX(3)3avzUIX在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故1.05avNUU*jAAA按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sj和基准电压和基准电压Uj。标

7、幺值标幺值基准容量，工程设计中通常取基准容量，工程设计中通常取基准电流基准电流 2 2、供电系统各元件电抗标幺值、供电系统各元件电抗标幺值 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即取基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即取 1.05javNUUU100jSMVA33jjjjavSSIUU基准电抗基准电抗 23javjjjUUXSI22*javavSSjkjkSUUXXXSSSS Sk k为为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。第4章-短路电流计算9 2 2）电力线路的电

8、力线路的电抗标幺值电抗标幺值式中，式中，L L为线路长度，为线路长度，x x0 0为线路单位长度的电抗，可查手册。为线路单位长度的电抗，可查手册。*0202jWLWLjavavjSXx LXx LXUUS 3 3）电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值2.%100kN TTN TuUXS2.*.2%100100kN TjkN TTTjavN TjuUSuSXXXUSS标幺值标幺值 短路电路中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路短路电路中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简求总电抗标么值。图进行电路化简求总电抗标么值。第4章-短路电流计算10无限大

9、容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算:2(3)(3)*133javavzzjjjSUUIIIS XXXU由此可得三相短路电流周期分量有效值：由此可得三相短路电流周期分量有效值：(3)(3)*jzzjIIIIX其他其他短路电流：短路电流：(3)(3)zII2.551.51pzpziIII三相三相短路短路容量容量：(3)(3)*33avjjkavzU ISSU IXX第4章-短路电流计算11 某厂一某厂一10/0.410/0.4kVkV车间变电所装有一台车间变电所装有一台S9S9800800型变压器（型变压器（u uk k%=5%=

10、5），由厂，由厂1010kVkV高压配电所通过一条长高压配电所通过一条长0.50.5kmkm的的1010kVkV电缆（电缆（x x0 00.08/km0.08/km）供）供电。已知高压配电所电。已知高压配电所1010kVkV母线母线k-1k-1点三相短路容量为点三相短路容量为5252MVAMVA，试计算该车间，试计算该车间变电所变电所380380V V母线母线k-2k-2点发生三相短路时的短路电流。点发生三相短路时的短路电流。100,0.4jjSMVAUkV10030.4144.34jMVAIkVkA解：1.1.确定基准值确定基准值 S9-800电缆线 0.5km10kVk-10.38kVk-

11、2G电源2.2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值*11001.9252jkSMVAXSMVA第4章-短路电流计算12 2 2）电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*202211000.08(/)0.50.036(10.5)javSMVAXx LkmkmUkV 3 3）电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值3*34%5100106.25100100800jkN TSukVAXXSkVA3 3求求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的短路容量 1

12、 1）总电抗标么值）总电抗标么值 (2)1231.920.0366.258.206kXXXX2)2)三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值(3)22(2)144.3417.588.206jkkIkAIkAX3)3)其他三相短路电流其他三相短路电流 (3)(3)(3)(3)221.84 17.5832.351.09 17.5819.1617.58shshkkikAkAIkAkAIIkA 第4章-短路电流计算13 某供电系统如图所示。己知电力系统出口处的短路容量为某供电系统如图所示。己知电力系统出口处的短路容量为S Sk k=250MVA=250MVA，试求工厂变电所，试求工厂变电所

13、1010kVkV母线上母线上k k-1-1点短路和两台变压器并联运行、分列运点短路和两台变压器并联运行、分列运行两种情况下低压行两种情况下低压380380V V母线上母线上k k-2-2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。Q电源架空线 5km10kVSkG0.38kV10kVk-2S9-1000k-1S9-100012100,10.5,0.4jjjSMVAUkVUkV111005.5033 10.5jjjSMVAIkAUkV2100144.3430.4jMVAIkAkV解：1.1.确定基准值确定基准值 第4章-短路电流计算142.2.计算短路电路中各主要元件的电抗标

14、幺值计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 1）电力系统的电抗标幺值）电力系统的电抗标幺值*11000.4250jkSMVAXSMVA 2 2）电力线路的电力线路的电抗标幺值电抗标幺值*202211000.35(/)51.59(10.5)javSMVAXx LkmkmUkV 3 3）电力变压器的电力变压器的电抗标幺值电抗标幺值3*34%51001051001001000jkN TSukVAXXSkVAX11*X2*2X3*3*X44k-1k-2第4章-短路电流计算153 3.求求k k-1-1点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量1

15、1）总电抗标么值）总电抗标么值*(1)120.4 1.591.99kXXX2 2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值(3)*11(1)/5.50/1.992.76kjkIIXkAkA3 3）其他三相短路电流）其他三相短路电流 (3)(3)(3)(3)112.55 2.767.041.51 2.764.172.76shshkkikAkAIkAkAIIkA 4 4）三相短路容量）三相短路容量 (3)1(1)/100/1.9950.3kjkSSXMVAMVA第4章-短路电流计算164 4求求k-2点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的短路容量点的短路电路总电抗标么值三相短路电流的

16、短路容量 两台变压器并联运行情况下：两台变压器并联运行情况下：1 1）总电抗标么值）总电抗标么值 (2)12345/0.4 1.594.492kXXXXX2)2)三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值(3)22(2)144.3432.144.49jkkIkAIkAX3)3)其他三相短路电流其他三相短路电流 (3)2(2)/100/4.4922.27kjkSSXMVAMVA4 4）三相短路容量三相短路容量 (3)(3)(3)(3)221.84 32.1459.141.09 32.1435.0332.14shshkkikAkAIkAkAIIkA 第4章-短路电流计算17两台变压器分列运行情况下：两台变压器分列运行情况下：1 1）总电抗标么值）总电抗标么值 (2)1230.4 1.5956.99kXXXX2)2)三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值(3)22(2)144.3420.656.99jkkIkAIkAX3)3)其他三相短路电流其他三相短路电流 (3)2(2)/100/6.9914.31kjkSSXMVAMVA4 4）三相短路容量三相短路容量 (3)(3