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1、8短路電流分析本章首先介紹短路形成的原因、后果及其形式，接著分析無(wú)限大容最的電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過(guò)程和有關(guān)的物理量，然后介紹建筑工程供電屮短路電流的計(jì)算。即使是設(shè)計(jì)最完善的電力系統(tǒng)，也會(huì)發(fā)生短路而產(chǎn)生異常大的電流。過(guò)電流保護(hù)裝置,如斷路器和熔斷器，必須在線路和設(shè)備受損最小、斷電時(shí)間最短的條件下在指定地點(diǎn)將事故切除。系統(tǒng)的電氣元件如電纜、封閉式母線槽以及隔離開(kāi)關(guān)都必須能承受通過(guò)最人故障電流時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。故障電流的大小由計(jì)算確定。根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇設(shè)備。系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的故障電流受電源至故
2、障點(diǎn)間的線路阻抗及設(shè)備阻抗所限制，而與系統(tǒng)的負(fù)載無(wú)直接關(guān)系。但是為了應(yīng)付負(fù)荷的增長(zhǎng)而增大了系統(tǒng)容量，雖對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)有部分的負(fù)荷不會(huì)有什么影響，但將使故障電流急劇增大。不論是擴(kuò)建原有的系統(tǒng)還是建立新的系統(tǒng)，應(yīng)確定實(shí)際的故障電流以選用合適的過(guò)電流保護(hù)裝置。應(yīng)計(jì)算最大的故障電流，多數(shù)情況下也需要計(jì)算最小的持續(xù)電流以校驗(yàn)相應(yīng)的過(guò)電流保護(hù)裝置的靈敏度。本章有三個(gè)目的：第一，提出故障計(jì)算的基本條件；第二，用典型例子說(shuō)明故障計(jì)算的幾種常用方法；第三，提供故障計(jì)算的常用數(shù)據(jù)。許多現(xiàn)代工業(yè)電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性可能使故障電流
3、的計(jì)算川普通手算法花費(fèi)許多時(shí)間。常常川電腦以研究復(fù)雜爭(zhēng)故。不論是否使用電腦，了解故障電流的特征和計(jì)算程序?qū)澾M(jìn)行這些分析研究是必不可少的。8,1短路現(xiàn)象8.1.1短路的基本概念1?什么是“短路”？短路是指電網(wǎng)中有電位差的任意兩點(diǎn)，被阻抗接近于零的金屬連通。短路中有單相短路、兩相短路和三相短路。三相短路是最嚴(yán)重的。在一般情況下，單相短路居多。產(chǎn)牛短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣受到破壞。絕緣損壞的原兇可能是由于設(shè)備過(guò)電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳IH、絕緣缺陷沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除等。此外，如果輸電線路斷
4、線、電線桿倒伏也可能造成短路故障。供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)牛短路時(shí)，很大的短路電流會(huì)使電氣設(shè)備過(guò)熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞，同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)電壓大大降低，破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作。為了預(yù)防或減輕短路的不良后果，需要計(jì)算短路電流，以便正確地選用電氣設(shè)備、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件。例如短路器的極限通斷能力可通過(guò)計(jì)算短路電流得到驗(yàn)證。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，最簾見(jiàn)的是單-相短路，大約占短路故障的65%?70%,兩相短路故障占10%?15%,三相短路故障占5%。2什么是“無(wú)限人容量系統(tǒng)”？所謂無(wú)
5、限大容量電力系統(tǒng)(electricpowersystemwithinfinitelygreatcapacity),這是指當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)中的某個(gè)小容量負(fù)荷的電流發(fā)生變化甚至短路時(shí)■，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓仍維持不變。電力系統(tǒng)的電源距離短路故障點(diǎn)很遠(yuǎn)時(shí)，短路所引起的電源輸出功率變化量AS遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電源所具有的輸LLi功率S,稱(chēng)這樣的電源為無(wú)限大容量電源，或者稱(chēng)為廣義電源。(1)無(wú)限大容量的主要特點(diǎn)①短路過(guò)程中電源的頻率兒乎不變。這是因?yàn)橛泄β实淖兓窟h(yuǎn)遠(yuǎn)小于電網(wǎng)輸出的有功功率。即：AP?P②認(rèn)為短路過(guò)程中電
6、壓的幅度值不變。即母線電壓Uxt為常數(shù)。③無(wú)窮大電源內(nèi)部阻抗為零，B
7、J：X=0,所以發(fā)牛短路故障時(shí)，電網(wǎng)波形不變。短路電流計(jì)算中，一般將高壓電網(wǎng)區(qū)分為“有無(wú)限大容量系統(tǒng)供電的短路計(jì)算”和“有有限容量系統(tǒng)供電的短路計(jì)算”兩種。詢(xún)者適用于電源功率很大，或者短路點(diǎn)距離電源很遠(yuǎn)的情況下。建筑工程施工企業(yè)、居民樓或工業(yè)企業(yè)內(nèi)部川電設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，因?yàn)槠髽I(yè)內(nèi)所裝置的元件容量遠(yuǎn)比供電系統(tǒng)容量小得多，血阻抗比供電系統(tǒng)阻抗大得多，所以這些元件、線路其至是變壓器等發(fā)生短路時(shí)，大電網(wǎng)系統(tǒng)母線上的電壓變化很小，可以視為不變。
8、即系統(tǒng)容量為無(wú)限大。⑵無(wú)限大容量的判斷①供電電源內(nèi)的阻抗遠(yuǎn)小于冋路中的總阻抗，一般小于10%。如圖8?1所示。Xxt<10%(Xl+X2)圖8-1電網(wǎng)阻抗②總變壓器(降床變床器)容最小于電源容竄的3%,如圖8-20圖8-2變壓器容量小于電源容量8.1.2短路的原因供電系統(tǒng)發(fā)牛短路的原因大多是電氣設(shè)備的絕緣因陳舊而老化，或電氣設(shè)備受到機(jī)械力破壞而損傷絕緣保護(hù)層。電氣設(shè)備本身質(zhì)量不好或絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，也是短路的常見(jiàn)原因。2.因?yàn)槔纂娺^(guò)電壓而使電氣設(shè)備的絕緣擊穿等所造成短路。3.沒(méi)有遵守安全操作
9、規(guī)定的謀操作，例如帶負(fù)荷拉閘、檢修后沒(méi)有拆除接地線就送電造成短路。4.因動(dòng)物啃咬使線路絕緣損壞而連電，或者是動(dòng)物在夜間于母線上跳躥而造成短路，曾經(jīng)有一只老鼠在配電室裸母線上造成兩相短路而觸電死亡，同時(shí)使一大片地區(qū)停電。5.因?yàn)轱L(fēng)暴及其他自然原因而造成供電線路的斷線、搭接、碰撞而短路。6.由于接線的錯(cuò)誤而造成短路，例如低電壓的設(shè)備誤接入高電壓電源、儀用互感器的一二次線圈接反。8.1.3短路的后果供電系統(tǒng)發(fā)生短路后將產(chǎn)生以下的后果1.短路電流的
