文档介绍：短路电流及其计算
短路电流概述
本节将了解短路的原因及危害,掌握短路的种类,并知道短路电流计算的基本方法。
一、短路的概念
短路时至三相电力供电系统中,相与相或相与地的导体之间非正常连接。
在电力系统设计和运行中,不仅要考虑正常工作状态,而且还必须考虑到发生事故障碍时所照成的不正常工作状态。实际运行表明,在三相供电系统中,破坏供电系统正常运新的故障最为常见而且危害最大的就是各种短路。当发生短路时,电源电压被短接,短路回路阻抗很小,于是在回路中流通很大的短路电流。
对中性点不接地的系统又相遇相之间的短路;对于中性点接地的系统又相遇相之间的短路,一项于几项与大地相连接以及三相四线制系统中相与零项的连接等,其中两相接地的短路实际上是两相短路。常见的短路形式如图3—1所示
短路的基本种类
在三相供电系统中,短路的类型主要有:
三相电路
三相短路是指供电系统中,三相在同一点发生短接。用“d(3)”表示,如图3-1a所示。
两相电路
两相短路是指三相供电系统中,任意两项在同一地点发生短接。用“d(2)”表示,如图3-1b所示。
单相电路
单相短路是指在中性点直接接地的电力系统中,任一项与地发生短接。用“d(1)”表示,如图3-1c所示。
两相接地电路
两相接地的短路是指在中性点直接接地的电力系统中,不同的两项同时接地所形成的两相短路,用“d(1-1)”表示,如图3-1d所示。
按短路电流的对称性来说,发生三相短路时,三项阻抗相等,系统中的各处电压和电流仍保持对称,属于对称性短路,其他形式的短路三相阻抗都不相等,三相电压和电流不对称,均为不对称短路。
任何一种短路都有可能扩大而造成三相短路。因为短路后所产生的电弧,会迅速破坏向自家的绝缘,形成三相短路。这种情形在电缆电路中,更为常见。
由于煤矿供电系统大都为小接地电流系统,且大都距大发电厂较远,故单相短路电流值
一般都小于三相短路电流值,而两相短路电流值亦比三相短路电流值小。另外,供电系统中:
发生单相短路的可能性最大,一般只发生在中性点直接接地系统或三相四线制系统中,而发
生三相短路的可能性最小;但三相短路的短路电流最大,,因此造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作,在作为选择和校验电气设备用的短路计算中,要以三相短路计算为主。
3. 短路的原因
造成短路的原因,,主要有以下几个方面:
(1 )在绝大多数情况下,绝缘的破坏是由于未及时发现和消除设备中的缺陷,以及设计、安装和维护不当所造成的,例如过电压、直接雷击、绝缘材料的老化、绝缘配合不当和机械损坏等。另外,设备长期过负荷运行,使绝缘加速老化或破坏。
(2)运行人员由于违反安全操作规程发生误操作,如带负荷断开隔离开关或检修后未撤接地线就合断路器等。
(3)线路断线、倒杆。鸟兽跨接裸露的导电部分而发生短路。
(4)在含有损坏绝缘的气体或固体物质地区,而未考虑电气间隙与爬电距离(应符合相关国家标准)等。
4. 短路的后果
:
(1 ) 电流的热效应
由于短路电流比正常工作电流大几十倍至几百倍,这将使电气设备过热,绝缘损坏,甚
至把电气设备烧毁。
(2)电流的电动力效应
巨大的短路电流通过电气设备将产生很大的电动力,可能引起电气设备的机械变形、扭
曲甚至损坏。
(3) 电流的电磁效应
交流电通过导线时,在线路的周围空间产生交变电磁场,交变电磁场将在邻近的导体中
产生感应电动势。当系统正常运行或对称短路时,三相电流是对称的,在线路的周围空间各
点产生的交变电磁场彼此抵消,在邻近的导体中不会产生感应电动势;当系统发生不对称短
路时,短路电流产生不平衡的交变磁场,对线路附近的通信线路信号产生干扰。
(4) 电流产生电压降
巨大的短路电流通过线路时,在线路上产生很大的电压降,特别是靠近短路点处电压降
低很多,使用户的电压降低,影响负荷的正常工作(电动机转速降低或停转,白炽灯变暗或熄灭),还可能破坏部分或全部用户的供电。
在煤矿供电系统中,短路电流可达数千安培至数万安培的数值,如此巨大的短路电流通过电气设备导体时,必然产生很大的电动力和热的破坏作用。随着短路点距电源的远近和持续时间的长短不同,其破坏作用可能局限于一部分,也可能影响整个电力系统。短路电流越大,持续时间越长,对政障设备的破坏程度越大。短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏力,如果导体和它们的支架不够坚固,可能遭到难以修复的破坏。这样大的短路电流即使通过的时间很短,也会使设备和导体引起不能允许的发热,从而损坏绝缘,甚至使金属部分退火、变形或烧坏。
供电系统发生短路时将产生上