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1、第4章短路電流及其效應(yīng)的計(jì)算第4章短路電流及其效應(yīng)的計(jì)算4.1短路的基本概念4.2三相短路過程的簡化分析4.3無窮大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算4.4低壓電網(wǎng)中的短路計(jì)算4.5兩相和單相短路電流計(jì)算4.6短路電流的效應(yīng)4.1短路的基本概念短路就是電源未經(jīng)過負(fù)載而直接由導(dǎo)線接通成閉合回路。電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)的總阻抗顯著減少，短路所產(chǎn)生的電流隨之劇烈增加。1、短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將絕緣損壞。2、短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械損壞。3、短路使系統(tǒng)電壓降低，電流升高，電器設(shè)備正常工作受到破壞。4、嚴(yán)重的短路將電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使同步發(fā)電機(jī)失步。5、單相
2、短路產(chǎn)生的不平衡磁場，對通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。6、短路造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便。一、短路的危害能否避免短路？二、短路的原因(1)電力系統(tǒng)中電器設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備絕緣自然老化，操作過電壓，大氣過電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等。(2)運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程，如帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘。(3)鳥獸跨越在裸露導(dǎo)體上。短路不可避免！三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路三、短路的種類目的：計(jì)算短路電流四、短路電流計(jì)算的目的確保電器設(shè)備在短路情況下不致?lián)p壞，減輕短路危害和防止故障擴(kuò)大1、正確地選擇
3、和校驗(yàn)各種電器設(shè)備2、計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置3、選擇限制短路電流的電器設(shè)備在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中，單相短路電流的最大可能值通常不超過三相短路電流的最大可能值,故今后我們在進(jìn)行短路電流的計(jì)算時(shí)，均按三相短路來進(jìn)行。只有在校驗(yàn)繼電保護(hù)靈敏度時(shí)，才需要進(jìn)行兩相短路電流計(jì)算。4.2三相短路過程的簡化分析短路發(fā)生后，系統(tǒng)就由工作狀態(tài)經(jīng)過一個(gè)暫態(tài)過程，然后進(jìn)入短路后的穩(wěn)定狀態(tài)。電力系統(tǒng)的短路故障往往是突然發(fā)生的。暫態(tài)過程雖然時(shí)間很短，但它對電氣設(shè)備的危害遠(yuǎn)比穩(wěn)態(tài)短路電流要嚴(yán)重得多。短路電流的暫態(tài)過程的變化與電源系統(tǒng)的容量有關(guān)，一般分成無限大容量電源系統(tǒng)和有限容量電源系統(tǒng)當(dāng)供
4、配電系統(tǒng)容量較電力系統(tǒng)容量小得多，電力系統(tǒng)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%-10%，或短路點(diǎn)離電源的電氣距離足夠遠(yuǎn)，發(fā)生短路時(shí)電力系統(tǒng)的母線壓降很小，此時(shí)可以把電力系統(tǒng)看作無限大容量系統(tǒng)一、無限大容量系統(tǒng)所謂“無限大容量系統(tǒng)”指端電壓保持恒定，沒有內(nèi)部阻抗以及容量無限大的系統(tǒng)。 無限大容量系統(tǒng)：US=常數(shù)α，XS=0,SS=∞二、無限大容量系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程阻抗角式中，電流幅值正常運(yùn)行電流為1、正常運(yùn)行設(shè)電源相電壓為無限大容量系統(tǒng)三相短路圖（b）三相電路圖?（c）單相等效電路圖2、三相短路分析（1）定性分析：三相短路，阻抗突變，發(fā)生暫態(tài)過渡過程，k點(diǎn)右側(cè)，沒有電源，電流衰減
5、到零，k點(diǎn)左側(cè)有電源，L↓,I↑,I不突變，出現(xiàn)周期容量（2）定量分析：短路電流應(yīng)滿足微分方程式中，相電流瞬時(shí)值由電源至短路點(diǎn)之間的電阻由電源至短路點(diǎn)之間的電感設(shè)在圖中K點(diǎn)發(fā)生三相短路。其解為式中，由電源至短路點(diǎn)之間的阻抗短路電流與電壓之間的相位差角，非周期分量電流衰減時(shí)間常數(shù)常數(shù)，其值由初始條件決定周期分量電流幅值在短路瞬間t=0時(shí)，短路前工作電流與短路后短路電流相等，即短路全電流瞬時(shí)值為：非周期分量電流的初始值式中，短路前電流與電壓之間的相位差角無限大容量系統(tǒng)三相短路時(shí)的短路電流波形圖3、最嚴(yán)重三相短路的短路電流三相短路時(shí)的相量圖短路電流非周期分量的初值等于相量和之差在
6、縱坐標(biāo)上的投影電源電壓相量工作電流相量短路電流周期分量相量產(chǎn)生最嚴(yán)重短路電流的條件：(1)短路前空載或cosΦ=1 (2)短路瞬時(shí)電壓過零α=0或1800(3)短路回路純電感將Im=0,α=0,代入，得無載線路合閘嚴(yán)重短路最嚴(yán)重三相短路時(shí)的電流波形圖三、有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路的過渡過程有限容量電源系統(tǒng)，是和無限大容量電源系統(tǒng)相對而言的。在這種系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，或因電源容量較小，或是短路點(diǎn)靠近電源，這時(shí)電源的母線電壓不能繼續(xù)維持恒定。分析過渡過程（略）Ipmtipi正常狀態(tài)短路暫態(tài)過程短路穩(wěn)定狀態(tài)4-7(b)uii(t=0)ishiKiap(t=0)Ip(t=0）無自動
7、勵磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)動機(jī)短路電流變化曲線iKipiapIpmtiap(t=0)Ip(t=0）ui短路暫態(tài)過程正常狀態(tài)短路穩(wěn)定狀態(tài)i(t=0)有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置四、三相短路的有關(guān)物理量1、短路沖擊電流短路沖擊電流是短路全電流的最大瞬時(shí)值，出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，即t=0.01秒時(shí)，得為短路電流沖擊系數(shù)。純電阻性電路，kch=1；純電感性電路，kch=2。因此0≤kch≤2。高壓Kch=1.8低壓Kch=1.32、短路沖擊電流有效值Ich是短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值。高壓系統(tǒng)Kch=1.8低壓系統(tǒng)Kch=1.33、次
