短路电流计算

短路电流计算 第七章 短路电流计算 Short Circuit Current Calculation ?7-1 概述 General Description 一、短路的原因、类型及后果 The cause, type and sequence of short circuit 1、短路:是指一切不正常的相与相之间或相与地,对于中性点接地 的系统,发生通路的情况。 2、短路的原因: 元件损坏 ? 如绝缘材料的自然老化～设计、安装及维护不良等所造成的设备 缺陷发展成短路. ? 气象条件恶化 如雷击造成的闪络放电或避雷器动作,大风造成架空线断线或导 线覆冰引起电杆倒塌等. ? 违规操作 如运行人员带负荷拉刀闸,线路或设备检修后未拆除接地线就加电压. ? 其他原因 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等. 3、三相系统中短路的类型: (3)(2)kk? 基本形式: —三相短路,—两相短路, (1)(1,1)kk—单相接地短路,—两相接地短路, ? 对称短路:短路后～各相电流、电压仍对称,如三相短路, 不对称短路:短路后～各相电流、电压不对称; 如两相短路、单相短路和两相接地短路. 注:单相短路占绝大多数,三相短路的机会较少,但后果较严重。 4、短路的危害后果 随着短路类型、发生地点和持续时间的不同～短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电～也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。 ,1, 电动力效应 短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流～在导 体间产生很大的机械应力～可能使导体和它们的支架遭 到破坏。 ,2, 发热 短路电流使设备发热增加～短路持续时间较长时～设备 可能过热以致损坏。 ,3, 故障点往往有电弧产生～可能烧坏故障元件～也可能殃 及周围设备. ,4, 电压大幅下降～对用户影响很大. ,5, 如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长～则可 能使并列运行的发电厂失去同步～破坏系统的稳定～造 成大片停电。这是短路故障的最严重后果。 ,6, 不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。 二、计算短路电流的目的及有关化简 The purpose and some simplification of short circuit Calculation 1、短路计算的目的 a、选择电气设备的依据, b、继电保护的设计和整定, 、电气主接线的确定, c d、进行电力系统暂态稳定计算～研究短路对用户工作的影响, 2、短路计算的简化假设 a、不考虑发电机间的摇摆现象～认为所有发电机电势的相位都相 同, b、不考虑磁路饱和～认为短路回路各元件的电抗为常数, ''''X和EIIdqfdc、不考虑发电机转子的不对称性～用来代。认为<< , 即认为短路前发电机是空载的, d、不考虑线路对地电容、变压器的励磁支路和高压电网中的电阻～ 认为等值电路中只有各元件的电抗。 ?7-2 标么值计算方法与短路电流计算步骤 Per-unit system and the process of short-circuit current calculation 一、 标么制的概念 conception of per-unit system 1、标么制 per-unit system:将电压、电流、功率、阻抗等物理量不 用其有名值表示～而用标么值表示。 2、标么值:per-unit value 实际有名值(任意单位)标么值,基准值(与有名值同单位) U,10.5kVG 例如:某发电机的端电压用有名值表示为,如果用标么 U,10.5kVB值表示,就必须先选定基准值.若选基准值,则 U10.5GU,,,1,GU10.5B; U,1.05U,10kVG,B若取基准值,则; U,10.5U,1kVG,B若取基准值,则. 可见:标么值是一个没有量纲的数值,对于同一个有名值,基准值选得 不同,其标么值也就不同. 因此:说明一个量的标么值时～必须同时说明它的基准值,否则～标 么值的意义不明确: 3、采用标么制的优点: the advantage of per-unit system 1, 易于比较电力系统中各元件的特性和参数, , ,2, 易于判断电气设备的特征和参数的优劣, ,3, 可以使计算量大大简化。 基准值的选取 the selection of reference value 二、 1、 各量的基准值之间应服从: S,3UI功率方程: UIZ,3欧姆定律: S,UBB通常选定 2SUBBI,Z,,XBBBS3UBB则: ～ ,2、 三相对称系统中～不管是Y接线还是接线～任何一点的线电 压,或线电流,的标么值与该点的相电压,或相电流,的标么值 相等～且三相总功率的标么值与每相的功率标么值相等。故:采 用标么制时～对称三相电路完全可以用单相电路计算。 SMVAUU,,100,UU,1.05BBavavN3、 说明:通常取,, 三、不同基准值的标么值之间的换算 conversion among per-unit values based on different reference values 1、 原则:换算前后的物理量的有名值保持不变。 步骤:,1,将以原有基准值计算出的标么值还原成有名值 ,2,计算新基准值下的标么值 2、 发电机、变压器 S,U以及XNN,N 已知: S,U下的XBB,B 求: 2UNXXXX,,,,NNN,,SN 则: 有名值: 2USXNBX,,X,,,,BN2XSUBNB标么值: 3、 电抗器 UNX,X,X,X,NNN,,3IN有名值: USXNBX,,X,,,,BN2XU3IBBN 标么值: 四、有变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标么值的计算 Per-unit value calculation in a network which has different voltage class connected by transformers. 1、 先取某一电压级为基本电压级～并取基本电压级的基准电压 UB～将其他电压级下的电抗有名值归算到基本电压级下: U(基准侧),K,2U(待归算侧)X(n),(K,K,,,,,),X,12 其中: 则: 归算到基本电压级的某个线段的电抗标么值应为: 2X,(K,K,,,,,,)SX(n)212BX(n),,,(K,K,,,,,),X,*B1222XUUBBBSB 2、 有变压器联系的网络标么值计算的简化 U,UUUUNBavavav条件:～用计算变比～并用代替元件的 S''''BX,X,,dN'',dBXSdN则: 发电机电抗的标么值 US%XKBT,,,X,TBXBU%100SkN变压器的标么值 SBX,X,WL,BWL2UB线路中电抗的标么值 UX%SNrBX,,,,rB2100UX%3IBrN电抗器的标么值 UB其中对线路、电抗器的计算中～为元件所在电压等级的平均额定电压 证明: U,UB取短路点所在电压等级为基本电压级～并取 2US2NBX,(K,K,K),X,,1*B1231*(N)2 SUNB则: 2UUUUS22av3av4av1avB,(,,),X,,1*(N)2UUUSU1av2av3avN4av SB,X,1*()NSN 2UUUSSU%S23av4av2BBKBX,(,),X,,,X,,,2*B2*(N)2*(N)2UUSS100SU2av3avNNN4 UUSS23av4avBBX,(,),X,,X,3*B3322UUUU2av3av4av2av 则:归算到任一电压级下的电抗标么值相等。 五、短路电流计算步骤process of short-circuit current calculation 1(确定计算条件～画计算电路图 1,计算条件:系统运行方式～短路地点、短路类型和短路后采取的措施。 2,运行方式:系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以 及它们之间的连接情况。 根据计算目的确定系统运行方式～画相应的计算电路图。 选电气设备:选择正常运行方式画计算图, 短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。 继电保护整定:比较不同运行方式～取最严重的。 2(画等值电路～计算参数, 分别画各段路点对应的等值电路。 标号与计算图中的应一致。 3(网络化简～分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗。 ?. 星—角变换公式 角—星变换公式 X,XXX,12311n2nX,X,X，X，1121n2nnX，X，XX1213233n XX,X,X12322n3nX,X，X，X,n2232n3nX，X，XX1213231n X,XX,X32313n1nXXXX,,，，n3313n1nX，X，XX1213232n ?.等值电源归算 ,1, 同类型且至短路点的电气距离大致相等的电源可归并, ,2, 至短路点距离较远的同类型或不同类型的电源可归并, ,3, 直接连于短路点上的同类型发电机可归并,