第3章-短路电流计算.ppt

第3章 短路电流计算 本章学习内容 短路电流暂态过程的分析； 无限大容量电源系统 有限容量电源系统短路电流的计算； 大容量电动机对短路电流的影响； 复杂供电系统短路电流的计算； 短路电流的力、热效应分析等。 3.1 短路电流的基本概念 3.1.1 产生短路电流的原因 1、什么是短路？ 短路，就是指供电系统中不等电位的导体在 电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短 接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生 显著的变化，电流增大。 2、什么是短路电流？ 短路电流是指供电系统短路时产生超出规定值 许多倍的大电流。 3、短路产生的原因 ①电气设备载流部分的绝缘材料老化、损坏。 ②雷击或过电压击穿、风灾引起断线等。 ③工作人员误操作，如带负荷拉刀闸、检修线 路或设备未拆除地线就合闸供电。 ④其他外来物体搭在裸线上。 ⑤挖沟损伤电缆。 3.1.2 短路的种类 短路可分为对称短路和不对称短路两大类类 型。 其中三相短路为对称短路， 其余均称为不对称短路。 在供电系统实际运行中，发生单相接地短路 的几率最大，发生三相对称短路的几率最小。 3.1.3 短路的危害 发生短路故障时，由于短路回路中的阻抗大大 减小，短路电流与正常工作电流相比增加很大 （通常是正常工作电流的十几倍到几十倍）。强 大的短路电流在其回路中所产生的热及电动力效 应会使电气设备受到破怀。 3.1.3 短路的危害 ①热效应：短路电流通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍，使设备过热，导致绝缘加速老化或损坏。 ②电动力效应：短路电流产生巨大的电动力，使设备机械变形、扭曲甚至损坏。 ③磁效应：不对称短路电流产生不平衡的交变磁场，通讯、控制设备造成影响。 ④电压降低：很大的短路电流在线路上造成很大的电压降，影响用电设备的使用。 3.2 短路电流暂态过程分析 暂态过程产生的原因是什么？ 根据楞次定律，在发生突然短路的瞬间(t=0)，线 路中的电流不能突变。 我们的供电系统呈感性，而感性负载的电流不能 突变，因此在短路的瞬间线路中的电流不突变。 短路使线路负荷突然减少，势必造成短路电流的 增大，但是感性负载抵制电流的突变，这对矛盾的 存在导致了电力系统暂态过程的发生。 3.2 短路电流暂态过程分析 短路电流的暂态过程时间很短，在工程上一般 在0.2s后即可认为暂态过程结束。 暂态过程虽然历时很短，但突然增大几倍、几 十倍的短路电流对电力系统能产生极大的危害。因 此，研究短路的暂态过程具有重要意义。 暂态过程，不仅与供电系统的阻抗参数有关， 而且还与系统的电源容量大小有关。 我们分别讨论无限大容量电源系统及有限容量 电源系统的短路暂态过程。 3.2.1 无限大容量电源供电系统 短路电流暂态过程分析 　　所谓无限大容量系统，是指当电力系统的电源距短路点 的电气距离较远时，由短路而引起的电源输出功率的变化 ΔS=√(ΔP2+ΔQ2)远小于电源的容量S，即S≥ΔS，所以可 设S→∞。 由于P ≥ΔP，可认为在短路过程中无限大容量电源系统 的频率是恒定的。又由于Q≥ΔQ，所以可以认为在短路过 程中无限大容量电源系统的端电压是恒定的。 什么是无限大容量电源？ 所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部 阻抗以及容量无限大的系统。 无限大容量系统：US=常数，XS=0, SS=∞ 1. 短路暂态过程的简单分析 　当发生三相短路时，图示的电路将被分成两个独立的 回路，一个仍与电源相连接，另一个则成为没有电源的 短接回路。 在没有电源的短接回路中，电流将从短路发生瞬间的 初始值按指数规律衰减到零。在衰减过程中，回路磁场 中所储藏的能量将全部转化成热能。 与电源相连的回路由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短 路,所以电路中的电流要突然增大。但是，由于电路中存 在着电感，根据楞茨定律，电流又不能突变，因而引起 一个过渡过程，即短路暂态过程，最后达到一个新稳定 状态。 1. 短路暂态过程的简单分析 1. 短路暂态过程的简单分析 将c代入,得短路全电流的瞬时表达式: 短路电流各分量的波形图 　 上图表示了无限大容量电源系统发生三相短路前后电流、 电压的变化曲线。 从图中可以看出，与无限大容量电源系统相连电路的电流 在暂态过程中包含两个分量，即周期分量和非周期分量。