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短路电流及其计算(4).pptx

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短路电流及其计算(4).pptx

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短路电流及其计算(4).pptx

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内容提要:本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流(简称短路电流),包括无限大容量系统中三相、两相、单相短路电流计算。最后介绍短路电流的效应和稳定度校验。
短路计算的目的是为了正确选择和校验电气设备,准确地整定供配电系统的保护装置,避免在短路电流作用下损坏电气设备,保证供配电系统中出现短路时,保护装置能可靠动作。
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在工厂供配电系统的设计和运行中,不仅要考虑系统的正常运行状态,还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况,最严重的故障是短路故障。短路是指不同相之间,相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。

形成短路的原因主要有:
1、 元件损坏,例如设备绝缘材料老化,设计制造安装及维护不良等造成的设备缺陷发展成短路。
2、 气象条件恶化,例如雷击过电压造成的闪络放电,由于风灾引起架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等。
3、 人为过失,例如运行人员带负荷拉刀闸,检修线路或设备时未排除接地线就合闸供电等。
4、 其他原因,例如挖沟损伤电缆,鸟兽风筝跨接在截流裸导体上等。
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短路的危害:
1、 在工业供电系统中发生短路故障时,在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍,通常可达数千安,短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力,并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆。
2、 设备通过短路电流将使其发热增加,如短路持续时间较长,电气设备可能由于过热造成导体熔化或绝缘损坏。
3、 短路时故障点往往有电弧产生,它不仅可能烧坏故障元件,且可能殃及周围设备。
4、 在短路点附近电压显著下降。系统中最主要的电力负荷是异步电动机,它的电磁转矩同端电压的平方成正比,电压下降时,电动机的电磁转矩显著减少,转速随之下降,当电压大幅度下降时,电动机甚至可能停转,造成产品报废、设备损坏等严重后果。
5、 发生不对称短路时不平衡电流产生的磁通,可以在附近的电路内感应出很大的电动势,对于架设在高压电力线路附近的通信线路或铁道信号系统会产生严重的影响。
6、 当短路点离发电厂很近时,有可能造成发电机失去同步,而使整个电力系统的运行解列。这是短路故障的最严重后果。
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在三相系统中,短路的基本形式有:
三相短路,
两相短路,
单相短路,
两相接地短路。
防止短路对策
严格遵守操作规程
文明施工
正确安装和维护防雷设备
预防性试验
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无限大容量系统三相短路分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        
一、无限大容量系统

(1)目的:简化短路计算
(2)定义:所谓“无限大容量系统”
是指端电压基本保持恒定的电力系统。
如电力系统的电源总阻抗不超过短路电路
总阻抗的5%~10%,或电力系统容量大于
用户供电系统容量50倍时。可视电力系统
为容量无限大系统。
         
(3)合理性
①ST<<SS
②误差在允许范围
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t=0时:i0-=i0+i0=iK0
Imsin(α-φ)=IKmsin(α-φk)+inpo
inpo=Imsin(α-φ)-IKmsin(α-φk)
∴iK=IKmsin(ωt+α-φK)+[Imsin(α-φ)-IKmsin(α-φK)]e-t/τ=ip+inp
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三相短路的有关物理量
(1)短路电流周期分量有效值
                       
Uav_:短路计算电压或平均额定电压
Uc≈
,,,37,115,230kV
(2)短路次暂态电流I″
短路后个周期短路电流周期分量之有效值
无限大容量系统I″=IP=I∞
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(5)短路稳态电流I∞
对无限大容量系统    
                                                              

(6)三相短路容量
式中,SK为三相短路容量(MVA);
Uav为短路点所在级的线路平均额定电压(kV);
Ik为短路电流(kA)。
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短路计算的方法简介
有名值法
标幺值法
短路容量法
如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用短路
容量表示,称短路容量法。
如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用相对
值表示,称标幺值法。
如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数用有名
值即有单位的值表示,称有名值法(欧姆法)。

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有名值法(欧姆法)
无限大容量系统发生三相短路时,三相短路电流周期分量有效值:
高压电路:三相短路电流周期分量有效值:
三相短路容量:
几个主要元件的阻抗计算(略)
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