供电系统短路电流计算方法电气设备选择校核.ppt

短路电流计算,内容提要：本章概述短路电流的计算。首先说明无限大容量电源系统供电时短路过程的分析和无限大容量电源条件下短路电流的计算方法，低压配电网中短路电流的计算，不对称短路电流的计算方法，介绍了感应电动机对短路电流的影响，最后介绍了供电系统中电气设备的选择与校验。,一、短路及其原因、后果,1.概 述,定义：,短路(short circuit):电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间直接金属性连接或经小阻抗连接，产生超出规定值的大电流的情况。,正常的电力系统中，除中性点之外，相与相和相与地之间是绝缘的，不论由于何种原因使绝缘遭到破坏,不同电位的导电部分之间的低阻抗短接而构成通路，即所谓电力系统发生了短路故障。,1）电气绝缘损坏,2）误操作,3）自然灾害（雷电、大风、雨雪、地震、鸟兽害等）,一、短路及其原因、后果,1.概 述,原因：,一、短路及其原因、后果,1.概 述,后果：,（1）短路的电动效应和热效应,（2）电压骤降,（3）造成停电事故,（4）影响系统稳定,（5）产生电磁干扰,二、短路的类型,1.概 述,1）三相短路：供配电系统三相导体间的短接；,对称短路，其他均为非对称短路。,2）两相短路：三相供配电系统中任意两相导体间的短接；,二、短路的类型,1.概 述,3）单相接地短路：供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路。,二、短路的类型,1.概 述,4）两相接地短路：中性点不接地系统中，任意两相发生单相接地而产生的短路。,三、计算短路电流的目的,1.概 述,（1）选择和校验电气设备,（2）继电保护装置的整定计算,（3）设计时不同方案的技术比较,电力系统中，发生在中性点接地系统中的单相短路电流有可能最大，而在中性点接地系统中都采取了限制单相短路电流的措施，因此，单相短路电流不可能最大。一般企业电网都是中性点不接地的635kV电网，距电源较远，因而实际上三相短路电流最大，造成危害也最重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。,2.无限大容量电源系统供电时短路过程的分析,一、无限大容量电源供电系统的概念,在发生短路时，发电机发生的电磁暂态变化过程复杂，为简化分析，假设发生在无限大容量系统中。,无限大容量电源，就是内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零时，不管输出的电流如何变动，电源内部不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变，相当于一个理想的电压源。,目的：简化短路计算,特征：Ss=；Zs=0；Us=const,无限大容量只是一个相对概念。指电源系统的容量相对于用户容量来说大得多（具有合理性），在发生三相短路时电源系统的内阻抗远远小于短路回路的总阻抗，以致无论用户负荷如何变化甚至发生短路，系统的母线电压都能基本维持不变（误差在允许范围）。,2.无限大容量电源系统供电时短路过程的分析,一、无限大容量电源供电系统的概念,目的：简化短路计算,特征：Ss=；Zs=0；Us=const,在工程计算中，当电源系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的5%10%，或者电源系统的容量超过用户容量的50倍时，可将其视为无穷大电源系统。,2.无限大容量电源系统供电时短路过程的分析,二、短路过程的简单分析,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。,发生短路后，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路电流要突然增大；但由于电路中存在电感，电流不能突变，引起一个过渡过程。由于暂态过程中的短路电流比起稳态值要大很多，所以暂态过程虽然时间很短，但它对电器设备的危害却远比稳态短路电流要严重得多。,二、短路过程的简单分析,右边：变成无源短路回路零输入响应，电流将从短路瞬间的值不断衰减，直至所有磁场能量变为电阻中消耗的热能，即电流衰减为零。（不予深入讨论）,左边：与电源相连的短路回路分析全响应；短路后，每相阻抗变小，其稳态电流值必将增大；但由于存在电感，故电流不能突变，将出现非周期分量电流，非周期分量电流不断衰减，电流最终达到稳态值。短路暂态过程的分析和计算就是针对这一回路的。,无限大容量系统，在f点发生三相短路时，电路被分成两个独立的回路。左边回路仍与电源相连接，右边回路则没有电源。,二、短路过程的简单分析,正常运行：,等效成单相电路分析,电源相电压：,运行电流：,正常运行：,三相短路分析：,定性分析,故障点右侧，没有电源，电流衰减到零；,故障点左侧有电源，阻抗突变Z,I；I不突变，将出现一个非周期分量电流来维持其原有电流，这个非周期分量电流的初始值就是短路瞬间回路中的负载电流和短路后回路应达到的电流之差；故障电流将不断衰减（暂态过渡过程），最终达到稳定值。,三相短路分析：,定量分析,一阶常系数、线性非齐次微分方程,该方程式的解就是短路的全电流，它由两部分组成：第一部分是方程式的特解，代表短