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短路计算及电器的选择校验% L8 f9 z& m$ r. ~
5 `* M9 J9 d/ V, K* V8 P* t% y. Q
短路的原因、后果及其形式 6 x/ u3 D- ?" z7 M' i2 x
一 短路的原因
0 v+ r/ f1 H5 X! f* j0 W5 J4 b5 x$ x) }) D$ x
1 电气绝缘损坏
& j' t( m) t1 _8 C9 n
! w6 D# A9 Y7 h2 误操作$ D, j0 }; f5 w0 K8 |7 @8 h/ k; K
- M: |; }" l8 U
3 鸟兽害9 ~9 P! |; G$ d" _
! p d j; e& w0 f+ E. a8 a二 短路的后果$ {* T* |4 v' V# o! H& o
! [7 X& u: M a( Z/ J& n/ U8 V& F1 短路的电动效应和热效应0 O: D8 c6 y# R3 D% D+ L, O
; ?# Y+ O A3 p
2 电压骤降; B7 h5 O( j' w* W
2 F! V& ^& I s. i3 造成停电事故' b% n" _9 z, A# d9 `
9 ?2 z4 Z, Y- v9 r
4 影响系统稳定
- g8 s- ~& B2 s! l& {
' `. [. e2 F" J" J& s2 s( W5 产生电磁干扰, \( @7 n4 |# i9 |7 U
6 n$ b7 O. n$ Y三 短路的形式
- [1 y$ i/ d( O) z O- V9 e( S1 a* t4 T; \- j
1 三相短路
8 F$ o: ]+ C5 I, ]0 `& O/ ]* ~+ a3 m- h- i. @! ]+ z
2 两相短路! [; y/ Y; T. a/ k
6 F5 C, Y" Q9 @8 A, ? {) L3 单相短路- J6 S* z& p& V& G
- M+ {% i8 w" m4 ~3 p5 G
4 两相接地短路
+ O# ~- o' P5 |; h
5 @* m3 E8 O1 L; r" a9 A9 ~ 无限大容量电力系统发生三短路时的物理过程和物理量. x I* {- a: y
/ Y, K5 L' R$ H$ B3 X8 {# O一、无限大容量电力系统发生三短路时的物理过程
2 R, C! y8 V) f0 s/ V- J
; W0 L6 c& x0 W0 _9 T 无限大容量电力系统：是指其容量相对于单个用户（例如一个工厂）的用电设备容量大得多的电力系统，以致馈电用户的线路上无论如何变动甚至发生短路时，系统变电站馈电母线上的电压能始终维持基本不变。
" ?4 @; m7 s7 t {9 J8 [) Q. a2 V& r6 q1 n* R* }
实际上，电力系统的容量是有限的，但通过计算发现，如果电力系统容量大于所研究的用户用电设备容量50倍时，即可将此系统看作无限大容量电源。& S* M. E2 ]. A5 P
, u2 z' P6 A, }. V3 m% u: {
无限大容量系统三相短路的物理过程; K. L4 ^/ [6 u; f8 b
; T" O' s4 v% F/ I二、有关短路的物理量) C: }! q7 p, v) {: S2 |
+ T3 w) B8 e+ e& Z! @4 W# y
短路有关的电流量, S0 D. |- F4 A
6 G1 k. N4 R. c- E" i- k 1 短路电流周期分量ip= - 2 I” 7 X5 m& S8 d/ [- X- g( K
/ l; D; K) v7 g3 a ( I”为短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值，称为短路次暂态电流有效 值。)$ ]9 R% |) Z; @# m
* |: i9 [% }. N U) S E2 短路电流非周期分量inp= - 2 I” 2 M5 ~# N( E; ]; w, N7 a3 B3 A
* o# J$ l) v! g" v5 A$ W3 短路全电流Ik = ip + inp
+ W- @, T3 v0 X
0 Y! T& }; c U; _4 短路冲击电流 Ish= Ksh 2 I”
$ M2 ~. D) ^4 N1 r
. A5 W) j4 h# p2 r- h" U8 ^8 FKsh为短路冲击系数
9 D2 u$ K; Y% G* a" o( W- R7 B
# q3 r8 n* P: Z V计算高压电路的短路时，一般可取Ksh=1.8; z4 S# s9 [$ A7 H4 Q" i
$ H) y( i9 [# H% ~' c% B) o
计算低压电路的短路时，一般可取Ksh =1.3
: W9 n2 N- j f3 n# E
- V0 Y1 k7 |" R; w% F5 短路稳态电流
+ t+ O0 I/ ?/ c( T0 C$ s1 x! \' k/ Q- p. V: B% m
在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值在短路全过程中始终是恒定不变的。! R0 c6 ~$ A: j* X5 g& B
% @- S; l. e7 h- g+ K1 T
: Q- ?4 {+ Q! o6 v7 L: v" a2 ~无限大容量电力系统中的短路电流计算+ @" n) E! \0 b! a3 L
' n5 G9 m3 \% D) S9 M
一 短路电流计算概述3 o8 k6 d6 k8 c! V$ C* p% b5 T# c
6 ?+ V' T8 e7 Y& x4 I' ^) b( z短路电流的计算方法，有欧姆法，标么制法和短路容量法等。; w, P. r- W) R, C4 I2 z! O
b: o0 H1 x5 ]3 ]3 _
二 采用欧姆法进行三相短路的计算
4 o7 W# v1 M/ X3 C" z+ ^
% m0 Q7 z" I7 T6 @7 k* K3 I9 _欧姆法，又称有名单位制法。6 o1 v' m/ t+ `' \6 c" S- }4 w
( W/ i1 y6 h8 `0 j
（一）欧姆法短路计算的有关公式/ g0 Z6 k2 d6 M* Y2 D' v
1 T- P3 P8 c) x1 电力系统的阻抗计算* n8 [& T# x9 m9 T
9 f; c- K+ _- q9 \! B4 ^
电力系统的电抗，可由电力系统变电站高压馈电线路出口断路器
" O' u5 ]& B. `: b5 o
& O; L& g8 m/ ?9 v# v2 XUc宜直接采用短路计算点的短路计算电压。+ J$ D7 _* F/ u- R7 W% t
% C8 r2 p( _: s( [7 F2 电力变压器的阻抗计算& ^% _# S2 i5 @0 ?
1 ?7 f) c- M. }& j
阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。; P$ P' I: B9 J4 w2 |! Z
+ [3 a' u D6 p) k7 U. d. F
只有在计算低压侧的短路电流时，高压侧的电力线路阻抗才需进行换算。- i1 x6 e1 `! N6 E) W, `
; V2 Z" z' d8 Z) X5 E
短路计算的是否合理，关键在于短路计算点的选择是否合理。这是因为短路计算的目的，主要是用来选择和校验电器和导体。为了使电器和导体选择的安全可靠，因此作为选择校验用的短路计算点应选择为使电器和导体可能通过最大短路电流的地点。一般来讲，用来选择校验高压侧设备的短路计算，应选高压母线为短路计算点；用来选择校验低压侧设备的短路计算，应选低压母线为短路计算点。但是如果线路上装设有限电抗器（专用来限制短路电流的电抗器），则用来选择校验该线路设备的短路计算点，应选在限流电抗器之后。
4 U1 v$ @: [( \8 {7 ?( g" a
# V8 o+ l4 P0 l1 F6 }（二）欧姆法短路计算的步骤和示例+ x) A$ B% ~9 }
6 V! S) o# M5 e) o: X- \2 e
例1. 某供电系统如图4-11所示。无限大容量电力系统出口断路器QF的断流容量为300MV.A。工厂变电所装有两台并列运行的SL7-800/10型电力变压器。 试用欧姆法计算该变电所10KV母线上k-1点短路和380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。% b _# k! B) @ ?+ n( X: G
解 1. k-1点的短路计算（Uc1=10.5KV）
8 \! O0 T$ E' T: x (1)计算短路电路中各元件电抗和总电抗（等效电路如图a所示）* ^) C& H% H+ L
1)电力系统的电抗
! t3 g% \1 v+ ]) m, V7 w7 q( H, Y0 a8 r 2)架空线路的电抗 查表得X。=0.38，因此，X2-X。l=0.38*7=2.66
$ \+ j, w7 ~. i3 \/ E 3)计算总电抗
. U; a$ t7 w8 u' T5 p* C6 U (2)计算k-1点的三相短路电流和短路容量& L/ m- m* I7 C
1)三相短路电流周期分量有效值
5 q- Z# z. a) m' ]$ Q; k 2)三相次暂态短路电流和短路稳态电流
' V G* c3 T- n 3)三相短路冲击电流
! p+ `3 w5 X1 }$ h% j/ ] 4)三相短路容量" \4 u$ l3 D( f* m$ G* \
2. k-2点的短路计算(Uc2=0.4KV)
& |- X- {" _% p8 N, }8 n (1)计算短路电路中各元件阻抗和总阻抗（等效电路如图b所示）
1 L4 ^+ \" u; d; V( A 1)电力系统的电抗, J, O) F S) d
2)架空线路的电抗1 R u, K3 _! I" r% l& \# x
3)电力变压器的阻抗 由附录中表查得; a4 _ x) J3 G
4)计算总阻抗
c- @6 g: u8 j% L! c: l0 z (2)计算k-2点的三相短路电流和短路容量* B4 W9 X" N& o3 o' [
1)三相短路电流周期分量有效值
/ ~0 c" e* b$ P; ^ 2)三相次暂态短路电流和短路稳态电流
% }% a7 i) O4 h5 C' S2 C4 `2 V 3)三相短路冲击电流
4 o( [5 L7 T5 o 4)三相短路容量 ~; t1 C* S# @0 m; ?! R
在工程设计中，往往只列短路计算表，如表4-5所示。' {' }8 j- A( f$ Y: }5 }
1 f. I; u5 H# w* B* X N9 G% ?2 b% j- W" [. Z0 b; h1 ]+ L3 v
三 采用标么法进行三相短路的计算(略)
) x5 ~+ z, o) ?. G. s1 G" Q0 E& t/ z/ g
四 两相短路电流的计算; t) U* f# ~ f, Q
6 q1 n3 p: `, s7 ]4 T 在无限大容量系统中，短路电流校验一般只考虑三相短路。
/ A( _) u1 R9 {8 _; }
6 `; s# |2 @( t6 ]8 E0 l( F2 @ 五 单相短路电流的计算
4 {, M. [! L; [+ ~) ^1 C& @4 m! i
3 o3 a. b4 j$ Q 9 P' l0 _; {* n! P
% D+ L! k% V+ m, M0 y. _
短路电流的效应与校验
) i7 I5 ^" n$ N5 q" F7 z9 T3 v
& X- h' d% ^! \5 G3 T/ s0 Z2 f 一 短路电流的电动效应及短路动稳定度的校验
1 _/ {5 K' K+ K; ~" E
; p1 f# M: V/ _9 F. a; \: v% S; P7 U7 t （一） 短路电流的电动效应
, h) n5 N$ f" h4 L/ N3 y
) T8 p: e/ [) Z3 E; r2 h" p （二） 短路动稳定度的校验# _; f% v1 S' B5 ~% t
0 a9 D6 `$ o% v7 ~( [ 1 一般电器的动稳定度校验条件, j! @- e7 W) W L. k& r8 x$ e
7 \) W8 u3 Z% K [& @# g i max >= i sh(3)1 N" z3 S4 e( {" F* [: C& V
9 j8 z/ a/ m" j9 d I max >= i sh(3)- i8 G, R, v5 y6 E6 s
, H/ Y6 c5 S. K6 l2 a 2 绝缘子的动稳定度校验条件
. d- Y. _! _& y8 K" _* H5 ]
% `" l7 Z" ^% P4 g, c* [ 0.6Fwk>= Fc(3) （0.6为允许负荷系数）
/ P5 f' K, C) D7 F( S. v# U+ c: ?( h* p4 l# x# Y( c% X0 s
3 母线的动稳定度校验条件) j4 @( y9 A# W
3 K" o( \ l$ ?# h C
一般按短路时所受的最大应力来校验其动稳定度
- v5 V! T3 M- S( R4 m& P4 H: ~$ d
9 t6 _% \8 p! P9 m E5 r1 \# o 母线的最大计算应力按下式计算：
& c/ e0 S5 w5 X: L, e# D
0 n4 h3 m- r( K% ]& l' s σal>=σc
; Q* `6 E# J7 ~2 D# A Q( C, T
# r) ]9 _" s9 m6 e 当母线档数为1 - 2时，M=F(3)L/ 8 ; 当档数多于2时，M=F(3)L/ 10 。
6 x: P% O: G1 C6 b; ~
, j& N# F3 Y+ s; ^/ p 当短路计算点附近（约 20mm范围内）有单台或多台交流电动机，其额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电流的影响。
8 M6 w* T' _( @7 f' \7 G4 K4 m6 {8 N" Q4 z: ~" T/ `
由于交流电动机在外电路短路后很快受到制动而停转，所以它产生的反馈电流衰减极快,因此只在校验动稳定度考虑短路冲击电流影响时才需计入电动机的反馈电流.
) K4 s0 R" h7 }8 A9 f B" ~4 @3 N) Q4 S9 ^+ \8 Q
二 短路电流的热效应及热稳定度的校验: b- p! }0 P: i1 V% B3 d9 d5 u
% C& x/ X6 }7 B# s) R. C
(一) 短路电流的热效应2 e: h5 g: e1 L3 r- A& F9 s- ]6 V$ k
T! a7 g5 h! \* j: L/ O
当线路发生短路时,短路电流将使导体温度迅速升高.但是短路后线路的保护装置很快动作,切除短路故障,因此短路电流通过导体的时间很短,通常不会超过2-3秒.( N+ j+ Y( p$ c( k; @
/ L, R( P1 T8 w l) H8 e( G' `
导体短路时的最高发热温度不得超过规定的允许值.例如铝母线,正常时的最高允许温度为700C，而短路时的最高允许湿度为2000C。7 W K, D+ H% J( t8 z, b
3 ~# C/ y% o9 G) V 短路发热假想时间tima，假设在此时间内以恒定的短路稳态电流I∞通过导体产生的热量,恰好与实际短路电流在实际短路时间内通过同一导体产生的热量相等.$ d2 n4 L+ _9 J8 D
3 m d0 @' t7 }( F( I" b! U4 a
tima = tk- j2 h2 u% s, N+ V4 k
F; b# K" ]* _6 P* E
tk : 短路保护装置实际最长的动作时间top与断路器的断路时间toc之和，即+ u$ M x: x$ U1 O5 e; _1 L# B/ r
7 e6 n, i# ]" _& `8 s% ]
tk = top + toc
- k; V5 O7 j) {9 b: o ?1 o
S, Y0 o( |' u6 ^$ {% U) T. p0 K 断路器的断路时间toc包括断路器的固有分闸时间和灭弧时间两部分。对一般高压断路器，可取toc = 0.2s；对高速断路器（如真空断路器），可取toc =0.1-0.15 s5 ?$ _1 V! _# r- L3 c! K! y7 u! Q/ I
_* ?- p6 O s# x0 l) T3 ~ (二）短路热稳定度的校验2 ?5 j" x& B J6 w3 T
. f3 R) u1 q* e; Q 1 .一般电器的热稳定度的校验条件) \+ r' @# N) t( x }/ F H
% e! e1 b4 [+ a- q I2tt >= I(3) 2∞tima& S- I7 T# M3 S+ E# |5 _
3 b( \( p7 m; J- Y# d8 a 2 .母线、电缆和绝缘导线的热稳定度校验条件
# ~( O: m( \* q \4 x: E# N C" h9 V7 `1 e6 ^" r, e3 p6 ~
采用最小短路热稳定截面来进行校验 A >= Amin =I∞(3) C tima |
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狗仔卡
发表于 2009-5-29 12:06:29
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