短路电流计算 PPT课件-短路电流计算

第三节 无限大容量电源条件下短路电流的计算方法
第四节 低压配电网中短路电流的计算
第五节 不对称短路电流的计算方法
第六节 感应电动机对短路电流的影响
第七节 供电系统中电气设备的选择与校验
第一节 概述
一、短路的含义
短路：供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触,并产生超 出规定值的大电流。 即不同电位的导电部分之间的低阻性短接。
二、短路发生的原因
1. 主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏 2. 违反操作规程而发生误操作 约占故障总数的70％ 3. 雷击或过电压击穿 4. 鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏 设备导线电缆的绝缘。
三、短路的后果
短路电流很大，可达几万安甚至几十万安。
1. 短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路 电路中的其他元件损坏。 2. 短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。 3. 短路时要造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济 造成的损失也越大。 4. 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机 失去同步，造成系统解列。
1 ( L L' ) R R'
Ub Ll , Rl Uc Ll , Rl
L, R
L, R
（二） 三相短路情况下，短路电路的变化规律 1. 三相短路时等值电路
三相短路仍是对称电路。 ~
Zkl Rkl jLkl
K(3)
Z R j L
ik
ua U m sin(t )
A 电源 0 B C
(2) I k.A (2) I k.B
k
(2)
负荷
b) 两相短路
(2) I k.B
(2) I k.A
A 电源 0 B C
A 电源 0 负荷 B C N
(1) I k
k
(1)
(1) I k
负荷
k
(1)
c)
A 电源 0 B C
单相(接地)短路
A
d) 单相短路
电源
(1,1) I k
u U m sin(t )
~
ik
ua U m sin(t )
ik

Rkl Lkl k
i
Um Lkl
sin(t )
Z kl Rkl 2 ( Lkl ) 2
Tt
fi
⑵解微分方程得
ik
Um Z kl
sin(t kl ) ce
第3章
短路电流的计算
内容提要：本章概述短路电流的计算。 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；感应电动机对短路电流的影响；供电系统中电 气设备的选择与校验。
第3章
第一节 概述
短路电流的计算
第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程的分析
5. 单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线 路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。
四、短路的类型
A 电源 0 B C
(3) I k.A (3) I k.B
k
(3)
负荷
(3) I k.C
a)
三相短路
(3) I k.A
(3) I k.C
(3) I k.B
对一般工厂供电系统来说，电力系统可视为无限大容量电源。
二、短路过程的简单分析
（一）正常情况下的电路分析
1. 单线供电图
U ~ 线路 负载 L’，R’
L , R L , R L , R
L，R
2. 三相等值电路
Ua ~
Ll , Rl
Ub Ll , Rl Uc Ll , Rl
三相电源电压为
kl tg 1 RL
T fi
Lkl Rkl
kl
kl
I zm sin(t kl ) ce iz i fi
短路电流周期分量 短路电流非周期分量
Tt fi
C为积分常数，由初 始条件决定
K(3)
⑶积分常数C的确定
第二节 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
无限大容量电源是指内阻抗为零的电源。
～
即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供 电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上 的电压能基本维持不变。 当电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5％～10％， 或电力系统容量超过用户供电系统容量 的50倍时，可将电力系 统视为无限大容量供电系统。
k
(1,1)
负荷
0
B C
(1,1) I k
k
(1,1)
负荷
e) 两相接地短路
f) 两相接地短路
表示方法：
三相短路 K
( 3)
对称短路
( 2) K 两相短路
单相短路 K (1)
不对称短路
两相接地短路 K (1,1)
五、计算短路电流的目的
1. 为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装 置，需要计算三相短路电流； 2. 在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值； 3. 校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用到短路冲击电 流、稳态短路电流及短路容量；但对瞬时动作的低压断路器，则需用 冲击电流有效值来进行其动稳定校验。
u a U m sin (t α) ub U m sin (t α 120 ) u U sin (t α 240 ) m c
U A
Ua
~
Ll , Rl
L, R
Ub Ll , Rl Uc Ll , Rl
L, R
L, R
假设电源容量很大，无论线路发生任何变化，电源电压保持不变。
UΒιβλιοθήκη BaiduC
U B
3. 单相等值电路（三相对称）用单相表示
Z R j L Z R j L
i I m sin(t )
初相角 阻抗角
i ~
ua U m sin(t )
Im
Um Z Z '
Ua ~
Ll , Rl
L, R
tg
ik
2. 过渡过程分析 (短路暂态过程)
暂态过程
正常工作状态 i
ik 短路的稳定状态
正常运行状态
短路暂态过程
短路稳定状态
图3－3 短路时电流波形图
K(3)
⑴短路回路方程为
Zkl Rkl jLkl
Z R j L
u Rkl ik L
dik dt
dik kl dt