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1、.,1,第四章 短路电流分析与计算,.,2,短路的概念:所谓短路，是指电力系统除正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间的“短接”。,第一节 概 述,短路的产生原因 电气设备载流部分的绝缘损坏 各种形式的过电压（如雷击） 绝缘材料的自然老化、脏污、直接机械损伤等 没有及时发现和消除设备中的缺陷,.,3,设计、安装和运行不良所致 运行人员带负荷拉倒闸 线路检修后未拆除地线就加上电压等误操作 鸟兽跨接在裸露的载流部分 风、雪、雹等自然现象,.,4,短路的种类 三相短路 两相短路 两相接地短路 单相接地短路,.,5,各种短路的示意图和代表符号如下：,.,6,短路的现象及后果 伴随短路所发生的基本现象
2、 ：电流剧烈增加，系统中的电压将急剧下降。 短路所引起的后果： 短路点的电弧有可能烧坏电气设备，同时很大的短路电流通过设备会使发热增加，当短路持续时间较长时，可能使设备过热而损坏； 很大的短路电流通过导体时，要引起导体间很大的机械应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到损坏；,.,7,短路时，系统电压大幅下降，对用户工作影响很大。系统中最主要的负荷异步电动机可能停转，造成产品报废及设备损害； 有可能使并列的发电厂失去同步，破坏系统稳定，引起大片地区停电； 不对称短路引起的不平衡电流所产生的不平衡磁通，会在邻近的平行线路内（如通信线路或铁道信号系统）感应很大的电动势。这将造成通信的干扰并危
3、及设备和人身的安全。,.,8,第二节 无限大容量电源供电系统三相短路过渡过程分析,无限大容量电源,这是一个相对的概念。当电源容量足够大时，其等值内阻抗就很小，短路回路中线路、变压器等的等值阻抗比电源内阻抗大得多，电源母线电压变化甚微，这种电源就称为无限大容量电源。,无限大电源用,.,9,三相短路暂态过程分析,三相电路对称，可只讨论一相（如A相）。,.,10,（1）短路前的稳态,式中Um为电源电压幅值，它恒定不变； Im为短路前电流幅值； 短路前回路的阻抗角； 短路前瞬间电源电压的初相角。,.,11,（2）短路后的过渡过程,它的解为,.,12,短路前,短路后,因为电感电流不能突变，必有,即,从而
4、得到,.,13,3.产生最大短路全电流条件,(2)d/2，即短路回路近似为纯感性电路；,(1) Im0，即短路前电路为空载；,(3)0，即发生短路瞬间，电压瞬时值恰好为0。,.,14,将以上条件代入全电流公式，得,可见，短路后经过半个周期即出现短路全电流的最大瞬时值。,4短路冲击电流和冲击系数,短路冲击电流是指短路电流的最大可能瞬时值。,冲击电流,式中 Kch为短路电流冲击系数； Idz为短路电流周期分量有效值。 当短路发生在高压电网时，Kch1.8，ich2.55Idz,短路冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定性。,.,15,5短路全电流最大有效值,它出现在过渡过程的第一个周期。其
5、值为,为了简化计算，假设非周期分量的数值在第一个周期内是恒定不变的，等于它在tT/2时的瞬时值。则,当Kch1.8，Ich1.52Idz,短路全电流有效值常用来检验电气设备的断流能力或动稳定性。,.,16,可见，对于无限大电源供电系统，若要求Kch和ich，只要求出周期分量有效值Idz即可。,式中 UB为电源额定电压； Zd为由电源至短路点的总阻抗， 也称为短路回路总阻抗。,.,17,第三节 短路回路总阻抗的求取,1计算短路电流基本假设,（1）以网络平均电压取代元件的额定电压,假定处在同一电压级中的各元件的额定电压都相等，即在数值上取其额定电压的平均值，并把它称为网络平均电压。,（2）高压电网
6、计及电抗,因此,.,18,2.各元件统一基准值电抗标幺值的计算,这是精确算法。,在短路计算中采用近似算法，即认为在同一标称电压电网中的各元件，其额定电压都等于网络平均电压，基准电压也取网络的平均电压。在此条件下，上式可简化为,常用的电抗标幺值计算公式见表43,.,19,3. 具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立,用表43的公式计算出各元件的电抗标幺值后，无需再考虑用变压器的变比进行归算，直接将其连成等值电路即可。,4. 短路回路总电抗标幺值的计算,(1) 绘制计算电路图,(2)短路计算点和系统运行方式确定,(3) 绘制等值电路图,(4)等值电路的归并与简化,.,20,例题 图中在d点发
7、生三相短路，请计算短路回路的总电抗 标幺值。,解：选Sj100MVA，UjUpj,等值电路及其简化过程为,.,21,.,22,第四节 无限大容量电源供电系统三相短路电流计算,有名制法 选定短路点所在电压级作为基本级 将各元件的阻抗用变压器的近似变比归算到基本级 求出电源至短路点的总阻抗 短路周期电流有效值为,.,23,取Kch1.8，则ich2.55Idz，Ich1.52Idz,在选择断路器时，需要校验它的断路能力，要求计算短路点的短路容量。三相短路容量为：,.,24,标幺制法,若电源至短路点的总电抗的标幺值已经求出，则短路电流周期分量有效制的标幺值为,三相短路容量的标幺值为,.,25,例题 图示的无限大容量电源供电系统中，降压变电所低压侧发生三相短路，试计算短路周期电流有效值Idz和短路冲击电流ich，短路全电流最大有效值Ich，短路容量Sd。（取Kch1.8）,解：（1）用有名制法,短路发生在10.5kV侧，所以选10.5kV为基本电压级。,线路电抗,.,26,变压器电抗,两台变压器并联的等值电抗为,短路回路总电抗为,短路电流周期分量有效值,.,27,短路冲击电流值,短路全电流的最大有效值,短路容量,.,28,（2）用标么制法,取Sj100MVA，UjUpj，计算各元件的电抗标幺值。,短路回路总电抗标幺值为,.,29,有名值,