第七章短路电流计算资料
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:
⑴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.
⑵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.
⑶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.
⑷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:
⑴基本形式: )3(k—三相短路;)2(k—两相短路;
)1(
k—单相接地短路;)1,1(k—两相接地短路;
⑵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;
c 、电气主接线方案的确定;
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;
c 、不考虑发电机转子的不对称性,用''''q
d E X 和来代表。认为f I <<
d I ,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
与有名值同单位)基准值)实际有名值(任意单位标么值(=
例如:某发电机的端电压用有名值表示为kV 5.10U G =,如果用标么值表示,就必须先选定基准值.若选基准值kV 5.10U B =,则
15.105
.10U U U B G G ===
*;
若取基准值kV 10U B =,则05.1U G =*; 若取基准值kV 1U B =,则5.10U G =*.
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。
二、 基准值的选取 the selection of reference value 1、
各量的基准值之间应服从: 功率方程:UI S 3=
欧姆定律:U =
通常选定 B B U S ,
则: B B
B U S I 3=,B
B 2
B B X S U Z ==
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。 3、
说明:通常取100,B B av S MVA U U ==( 1.05av N U U =)
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 已知:N N N X U S *以及, 求:B B B X U S *下的, 则: 有名值:
N N N
N N S U X X X X 2
?
=?=**
标么值:
2
2B
B
N N N B B
U S S U X X X
X ??==**
3、
电抗器 有名值:N N N N N I U X X X X 3?=?=**
标么值:
2
3B B
N N N B B U S I U X X X
X ??==
**
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
B U ,将其他电压级下的电抗有名值归算到基本电压级下:
X )K K ()n (X 221???????= 其中:
(待归算侧)基准侧)∏I =
U U K (
则: 归算到基本电压级的某个线段的电抗标么值应为:
2B
B 2
2
1B
2B 221B B
*U S X )K K (S U )K K (X X )n (X )n (X ????????=????????==
2、 有变压器联系的网络标么值计算的简化
条件:av B U U =,用av U 计算变比,并用av U 代替元件的N U
则: 发电机电抗''d X 的标么值
N B N d B d S S X X ?
=**'
'''
变压器%k U 的标么值
%100K B
T
T B B
N U S X X X S *=
=
?
线路中电抗的标么值 2B B WL B WL U S X X ?
=*
电抗器%r X 的标么值
2
B B N N r B r U S I 3U 100%X X ??=
*
其中对线路、电抗器的计算中,B U 为元件所在电压等级的平均额定
电压 证明:
取短路点所在电压等级为基本电压级,并取U U B = 则:
2B B
N 2N )N *(12
321B
*1U S
S U X )K K K (X ?????=
2av 4B
N 2
av 1)N *(12av
3av 4av 2av 3av 1av 2U S S U X )U U U U U U (?????=
N B
N S S
X ?=)*(1 N
B )N *(22
4B N 22)N *(22av 3av 4av 2av 3B *2S S X U S S U X )U U U U (X ?=????=N B
K S S 100%U ?=
av 22B
32av 4B 32av 3av 4av 2av 3B
*3U S X U S X )U U U U (X ?=???=
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。 ⑴. 星—角变换公式 角—星变换公式
23131231121X X X X X X n ++?= n n
n
n n X X X X X X 3212112?++= 23131232122X X X X X X n ++?= n
n
n n n X X X X X X 1323223?++=
23131231323X X X X X X n
++?= n n
n n n X X X X X X 2131331?++=
⑵.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;
§7-3 供配电系统三相短路电流计算
Three-phase short-circuit current calculation in power supply and distribution
system
一、“无限大”电力系统 concept of infinite system
1. 定义:系统的容量=S ∞,系统的内阻抗0=Z (0,0==x R ).
2.“无限大”电力系统的特点:外电路电流变动时,其端口电压不变。 3.若系统阻抗不超过短路回路总阻抗的15%,则系统看作“无限大系统”
实用计算中,将配电网中的系统母线看作无限大容量系统。
等值电源内阻抗123////G G G G Z Z Z Z = 二、供配电系统三相短路电流计算
three-phase short-circuit current calculation in power supply and distribution system
1.三相短路电流 1)
)sin(ou m k
k wt U dt di L i R ?+=?
+?
则:t L
R
ou m
ou m k e Z U wt Z U i ----+=)sin()sin(????
=np kp i i +
其中:ou ?—短路时电源电压相位角(合闸相位角)
R
x artg
=?
kp i —稳态分量,周期分量 np i —暂态分量,非周期分量
2)kp i 的有效值
KP K
I I =
=
2.冲击短路电流sh i impulse current
--------短路电流最大瞬时值
当
2π
??-
=ou 时,短路瞬间np i 最大,则k i 也最大
又当
0,=>>R x artg
R X 时,即
,2π?= t
L R
m m k e
Z U wt Z U i ?-+-=)2sin(π
当
s T
t 01.02==
时,k i 最大。即:
)
1(201.001.0L R
L
R m sh e Z U e Z U Z U i -?-+?=+==sh KP K I ??2
sh K 冲击系数,a
T sh e K 01
.01-+= , 21< 一般:高压网中,a T =0.05S 时,则sh K =1.8 大容量系统或发电机附近短路时,9.1,1.0==sh a K T 发电厂高压母线;sh K =1.85 低压网中,,008.0s T a =则:sh K =1-1.3 3、短路电流全电流的有效值 近似认为: 2 2np kp kt I I I += 则:2)(21a T t KP kt e I I - +?= 冲击电流全电流有效值: 2 )1(21-+?=sh KP sh K I I 三、“无限大”电源供电的简单电力网三相短路电流计算步骤 impulse current value calculation of three-phase short-circuit supplied by infinite system 1.取基准值,B B av S U U =; 2.画出标么值表示的等值电路; 3.计算出从短路点到各电源点之间的等值阻抗∑*X ; 4.计算kp I 。 ( 1 ,k p K P K P U I I I X X *****= ==∑∑ 5.计算sh i ,(其中sh kp sh K I i ?=2) 说明: (1)短路电流应还原成有名值; (2)公式 B B kp KP U S I I 3? =*中的B U 为短路点所在电压等级平均额定电压 av U 。 四、“短路容量”的概念及用途 concept and usage of shot-circuit capability 1.某一点的短路容量=该点短路时的短路电流×该点短路前的电压 av U 有名值:K av k S I = 标么值: 1 K K S I X **∑*= == 则:K S 的大小实际反映了该点短路电流K I 的大小,也就反映了该点 到恒定电压点之间总电抗的大小。 2、可近似取某点的K S =装于该点的断路器的额定开断容量NOC S §7-4 由同步发电机供电的三相短路电流计算 Three-phase short-circuit current calculation supplied by synchronous generator 一、同步发电机发生三相突然短路(无自动励磁调节装置) Three-phase short-circuit happened near by synchronous generator which has no automatic excitation regulation device 1. 不能当作“无限大”系统的情况 1) 发电机端点或端点附近发生短路; 2) 短路点虽离发电机较远,但发电机容量有限。 在以上地点发生三相突然短路时,由于短路电流所造成的强烈去磁性电枢反应,使发电机端口电动势和内部电抗在短路的暂态过程中发生变化,相应的短路电流周期分量的振幅也随之变化,这是与无限大系统相区别的地方. 2.短路电流的周期分量 从短路瞬间起,经历了次暂态、暂态、稳态的过程。 短路电流周期分量的幅值: ?? ??????+-+-=--KP T t KP KP T t KP KP KPm I e I I e I I I d d ''')()(2' ''' 式中:' 'KP I ----次暂态短路电流的有效值; ' KP I ----暂态短路电流的有效值; KP I ----稳态短路电流的有效值; ''d T ----次暂态分量电流衰减的时间常数; 'd T ----暂态分量电流衰减的时间常数。 不计励磁调节时: Ⅰ)空载短路 d KP d KP d KP X E I X E I X E I 0 '0'''0 ''= = = 0E 为发电机空载电动势。 Ⅱ)负载情况下端口短路 d KP d q KP d q KP X E I X E I X E I ∞ = = = '''''' ''' ''q E 、' q E 、∞E 为次暂态电动势、暂态电动势、稳态 电动势。 其中:''''d N N q X I j U E +=,''d N N q X I j U E += N U 、N I 依次为发电机额定电压和额定电流。 一般取N q U E ≈'',N q U E ≈' 。 Ⅲ)经外电路短路 ∑∞ ∑ ∑ += += +=1d KP 1'd 'q 'KP 1''d ''q ''KP X X E I X X E I X X E I ∑1X 从短路点到发电机端点的总电抗 3.短路电流非周期分量 最不利条件下(即 2π ψψ- =-ou ,且 2π ψ= ) a T t KP np e I i - =' '2 , a T 为定子回路衰减时间常数。 则最不利条件下,同步发电机三相突然短路电流瞬时值: a d d T t KP KP T t KP KP T t KP KP K e I wt I e I I e I I i - --+-????????+-+-=' '0''''2)90sin()()(2''' 4.次暂态短路电流、冲击短路电流、稳态短路电流 1)次暂态短路电流 机端短路: ''''d N KP X U I = 经外电阻短路: ∑+= 1''''X X U I d N KP 次暂态短路功率:''''3KP N K I U S = 注意:校验机端快速动作断路器开断电流和开断容量时,用对应于开 断时刻t 的短路电流全电流有效值。 2)冲击短路电流 t=0.01s sh KP sh K I i ' '2= 其中 K sh =1.9 ,机端短路; K sh =1.8 ,经外阻抗短路。 3)稳态短路电流 机端短路: d N KP X U I I ==∞ ; 经外电路短路: ∑∞ +=1X X U I d N 二、装有自动励磁调节装置时同步发电机的三相短路电流 Three-phase short-circuit current supplied by synchronous generator which has automatic excitation regulation device 1.不考虑励磁调节时 认为整个短路过程中发电机的励磁电流不变,则感应电动势为常数。 2.考虑自动励磁时 a. 由于发电机的励磁回路有较大的电感, 励磁电流不能在短路发生后立即增大,所以自动励磁装置的调节效果要在短路后的一定时间内才显示出来.因而在短路后最初几个周波内,励磁电流不会变化. 故: 次暂态短路电流和冲击短路电流的计算与无励磁时相同。 b.当自动励磁装置起作用后,周期分量电流不再减小而是逐渐增加,最后过渡到稳态值. 因此稳态短路电流以及自励装置起作用后的某一时刻的短路电流的计算变得复杂 稳态值的大小主要与短路点的远近和自动励磁装置的调整程度. 励磁装置起作用后计算就较复杂,一般用“运算曲线法”。 §7-5 三相短路的实用计算 Practical method of three phase short-circuit current calculation 一、运算曲线法 method of operational curve 1. 运算曲线:事先制作好的一种计算三相短路电流周期分量有效 值的曲线。 2. 运算曲线法:利用运算曲线求短路发生后任意时刻t 所对应的 短路电流周期分量有效值的方法。 算法的适用条件:计及自动励磁调节作用的发电机组供电的三相短路电流周期分量有效值的计算。 3. )X ,t (f I ca )t (K P **= 其中:*∑**+=1' 'x x X d ca (计算电抗标么值) *∑1x 为从短路点至发电机端点的外电路电抗标么值。 4. 曲线中,t=0s 对应于次暂态短路电流; t=4s 对应于稳态短路电流。 注意:运算曲线法中标么值的计算必须以发电机(或等值发电机) 的额定容量为基准值,并且等值图中发电机以次暂态电抗' 'd x 代表。 二、计算步骤 calculation process 1. 忽略负荷,画等值电路,发电机以次暂态电抗' 'd x 代表; 2.取B S , av B U U =,计算各元件参数; 3.网络化简。依据电源的类型以及距离短路点的电气距离远近将电源划分成几组,每一组等值成一个等值电源,容量为??????∑∑,,21N N S S ,无限大容量电源单独为一组。求出各等值电源至短路点的)(B ca X *; 4.将)(B ca X *归算成对应于各等值电源容量下的)(N ca X * B N B ca N ca S S X X ? =**)()( 无限大容量电源的)(B ca X *不必归算。 5.查曲线,求出*I 。若)(N ca X *〉3.45,则 )(1N ca X I **= ; 无限大容量电源的)(1B ca X I **∞= 6.计算有名值, av 1 N 11U 3S I I ?? =∑*, av 2 N 22U 3S I I ?? =∑*,av U 为短路点所在 电压等级的平均额定电压。 无限大容量电源: av B U 3S I I ?? =* 7.短路点的短路电流:n I I I I I +???+++=321 注:各组的短路电流归算成有名值以后才能加减。 小结: 不计及自动励磁调节作用时:计算次暂态电流时,发电机用次暂态电抗代表;计算稳态短路电流时,发电机用稳态电抗代表。 计及自动励磁调节作用时,发电机一律用次暂态电抗代表,并且用“运算曲线法”计算。 §7-6 电动机对冲击短路电流的影响 The Influence of a Motor on Impulse Short-circuit Current 一、下列条件下,须计及电动机对冲击短路电流的影响 1. 短路点在电动机引出线处或引出线附近; 2. 且高压电动机容量大于1000kW ,低压电动机容量大于20kW 。 当异步电动机与短路点之间有变压器时,短路电流不计电动机的影响 二、电动机供给的冲击短路电流 MN m sh MN M sh ''M *' 'M * M sh I K C I K X E 2i ??=???=????? 式中:' 'M *E ?——电动机次暂态电动势标么值; ' 'M *X ?——电动机次暂态电抗标么值; C ——反馈冲击系数; M sh K ?——电动机短路电流冲击系数 3~6kV 电动机取1.4~1.6 380V 电动机取1。 MN I ——电动机额定电流 §7-7 低压配电系统短路电流计算 Calculation of Short-circuit Current in Low-voltage Power System 一、低压配电系统短路电流计算的特点 1. 直接使用有名值计算更方便,阻抗用Ωm 表示; 2. 供电电源可以看作“无限大”容量系统; 3. 电网中电阻不可以忽略,一般可用阻抗的模2 2X R Z +=来计 算。 R 31X < 时,可将 X 忽略。 4. 非周期分量衰减较快,冲击系数取1~1.3; 5. 应计及以下元件阻抗的影响: 1) 长度为10~15m 或更长的电缆和母线阻抗; 2) 多匝电流互感器原绕组阻抗; 3) 低压自动空气开关过流线圈的阻抗; 4) 隔离开关和自动开关的触头电阻。 二、低压配电系统各元件阻抗的计算 1.系统阻抗 ) m (10S U S U S S S U S 1X X X 3B 2 av B 2av K B B 2B K B s s Ω?=?=?=?=** 电压的单位为kV,功率的单位为MV ·A 2.变压器的阻抗 电阻:)m (S U P R 2N 22 N K T Ω??= ; 阻抗:) m (S U 100%U Z N 22N K T Ω?= 电抗: )m (R Z X 2 T 2T T Ω-= 2N U —变压器二次测额定电压(V ); N S —变压器额定容量(kV ·A ) 3.电流互感器的阻抗 查表7-5 4.自动开关的阻抗 电阻=自动开关过电流线圈的电阻+开关触头电阻; 电抗=自动开关过电流线圈的电抗 见162页的表7-6、7-7。 5.线路阻抗 计算方法不变,单位以欧姆计。 三、低压配电系统短路电流计算步骤 1. 画等值电路 2. 分别求出电路的总电阻∑R 和总电抗∑X ,然后计算) m (X R Z 2 2Ω+=∑∑∑ 3. 计算三相短路电流和冲击短路电流 ∑= Z 3U I av K ; K sh sh I K 2i ??= av U ——低压侧线路平均额定电压,400 V . §7-8 配电网的不对称短路计算 Asymmetrical short-circuit fault of power supply system 不对称短路的分析方法:对称分量法 一、对称分量法 Symmetrical-component method 1. 定义:把一个不对称三相系统分解成三个对称系统(正序、负序、零序)。 原系统与新系统的关系 ?????++=++=++=0210210 21C C C C B B B B A A A A I I I I I I I I I I I I 2.适用条件 ①系统的参数是线性的 ②适用于原来三相阻抗对称,只有故障点处的对称关系被破坏。 (a)正序分量 (b)负序分量 (c)零序分量 <一>正序分量 如上图中(a)图所示,沿顺时针方向依次为:A 相、B 相、C 相 121A B I a I = ,11 A C I a I = 其中: 23210120j e a j +-== ,23 212j a --= ,13=a <二>负序分量 如上图中(b)图所示,沿顺时针方向依次为:A 相、C 相、B 相 22A B I a I = ,222 A C I a I = <三>零序分量 如上图中(c)图所示, A 相、C 相、B 相大小相等、方向相同。 000C B A I I I == 三相对称系统中,00=I 。 新系统与原系统的关系 ??? ??? ???++=++=++=) (31)(31)(3102221C B A A C B A A C B A A I I I I I a I a I I I a I a I I 二、不对称故障的序网图 Sequence network of unbalanced fault 对称三相系统发生不对称短路时,只有故障点处的对称关系被破坏,而电力系统中其它部分仍是对称的。 <一> 正序网图 发电机电动势A E 、B E 、C E 是正序关系,故正序网为有源网。 ∑=-111X I j U E A A A 正序网图 ∑1X ——从故障点到电源间的所有元件的总等值正序电抗。 <二> 负序网图 发电机不能发出负序电动势,故负序网为无源网。 ∑-=222X I j U A A <三> 零序网图 零序网为无源网。 ∑-=000X I j U A A ①只有中性点接地或有公共接地零线的电力网中才有零序电流; ②三角形接法的绕组中,零序电流在内部循环,线路上无零序电流; ③零线中流的是03I ,所以零线上的阻抗应等值为每相阻抗的3倍。 三、电力系统各元件的正序、负序、和零序电抗 positive, negative and zero sequence impendence 1. 发电机 正序电抗:对称运行状态下的电抗 负序电抗:发电机定子绕组中流过一组负序电流时在转子中产生的阻抗 零序阻抗:零序电流在发电机定子绕组中流通时,转子中产生的阻抗. 2. 变压器 正序阻抗:变压器中流入正序电流时在变压器内产生的阻抗; 负序阻抗:流入负序电流时变压器内产生的阻抗,正序电抗=负序电抗; 零序电抗:流入零序电流时产生的阻抗。与变压器的结构(磁路系统的结构)、 联接组别以及形式等都有密切关系。 3. 线路 输电线路是静止的磁耦合回路,它的负序电抗和正序电抗相等,零序电抗比正序电抗大。 四、简单电力系统不对称短路故障分析 asymmetrical short-circuit fault of simple power system 1、 单相接地短路 ①故障条件:? ????===00C B A I I U 由于??? ??????++=++=++=)(31) (31)(3102221C B A A C B A A C B A A I I I I I a I a I I I a I a I I 021A A A I I I == 021A A A A U U U U ++= 0021=++A A A U U U ②边界条件:021A A A I I I == 0021=++A A A U U U 则单相接地的复合序网图如右图所示: )(0211 ∑∑∑ ++=X X X j E I A A 故: ③单相接地故障电流∑∑∑ ++= =021)1(3X X X E I I A A K 2、两相直接短路 0==C B I I 0=A U ①故障条件:?????-===C B A C B I I I U U 由于?????????++=++=++=)(31)(31)(3102221C B A A C B A A C B A A I I I I I a I a I I I a I a I I 0021=-=A A A I I I ??? ????? ?++=++=++=)(31)(31)(3 102221C B A A C B A A C B A A U U U U U a U a U U U a U a U U 21A A U U = 则两相短路的复合序网图如下: 得: )(212 1∑∑+=-=X X j E I I A A A ③两相短路的故障电流:∑∑+-=++==210 212)2(3X X E I I a I a I I A A A A B K 当∑∑=21X X 时, ) 3()2(23k K I I = §7-9 短路电流的效应 C B A I I I -==0 C B U U = ②边界条件 第一章短路电流计算 系统图转化为等值电路图 一、基准值: 工程上通常选取基准容量Sj=100MV A,基准电压通常取各元件所在的各级平均电压: 220KV电压级:Vj=1.05×220KV=230KV 110KV电压级: Vj=1.05×110KV=115KV 10KV电压级: Vj=1.05×10KV=10.5KV 基准电流220KV侧Ij=0.251KA,110KV侧Ij=0.502KA,10KV侧Ij=5.5KA 三绕组变压器阻抗电压为 U12%=14.5 U13%=23.2 U23%=7.2 三绕组变压器等值电抗分别为: X1%=1/2(U12%+U13%-U23%)=1/2(14.5+23.2-7.2)=15.25 X2%=1/2(U12%+U23%-U23%)=1/2(14.5+7.2-23.2)=0 X3%=1/2(U13%+U23%-U12%)1/2(23.2+7.2-14.5)=7.95 功率: Sd1=100Sc/x1%=100×120/15.25=786.89MVA Sd3=100Sc/x3%=100×120/7.95=1509.43MVA 各绕组电抗标么值: X4*=X1*=x1%/100×Sj/Sn=15.25/100×100/120=0.127 X6*=X3*=x3%/100×Sj/Sn=7.95/100×100/120=0.066 等值线路图:各取220KV,110KV和10KV母线处短路点为d1,d2,d3 1、220KV短路计算 由图知:220KV母线d1点发生短路时, 系统等效电抗 X7*=xd2*+x1*∥x4*=0.3835 d1短路时的短路电流标么值: Id1*=E1*/xd1*+E2*/x7*=1/0.16+1/0.3835=8.86 故d1处短路时短路电流的有名值为: Id1=Ij×Id1*=0.251×8.86=2.22KA 冲击电流: Ich1=ich= 2Kch I d=2.55Id 冲击电流最大有效值为: Ich=2)1 +Kch Id=1.51Id (2 1- 工程设计中所取冲击系数为Kch=1.8 即220KV测冲击电流和最大有效值为: ich1=2.55Id=2.55×2.22=5.661KA Ich1=1.51Id=1.51×2.22=3.352KA 短路容量: Sd1=3Vj1Id1=3×230×2.22=884.4MVA 2、110KV母线发生短路时: 由以上等效图计算: 1、替代定理 在任意具有唯一解的电路中,某支路的电流为i k ,电压为u k ,那么该支路可以用独立电压源u k ,或者独立电流源i k 来等效替代,如下图所示。替代后的电路和原电路具有相同的解。 图 叠加定理 由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流,等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。 注意点:(1)只适用于线性电路;(2)一个电源作用,其余电源为零,如电压源为零即电压为零——>短路,电流源为零即电流为零——>开路;(3)各回路电压和电流可以叠加,但功率不能叠加。 3、三相系统及相量图的应用 交流变量 正常的电力系统为三相系统,每相的电压和电流分量均随着时间作正弦变化,三相间相互角偏差为120°,比如以A 相为基准,A 相超前B ,B 相超前C 各120°,就构成正序网络,如下式所示: ) 120sin()360240sin()240sin(); 120sin(); sin( t U t U t U u t U u t U u m m m c m b m a 以A 相为例,因为三角函数sin 是以360°(或2π)为周期变化,所以随着时间t 的流逝,当 t 值每增长360°(或2π)时,电压ua 就经过了一个周期的循环,如下图所示: 图 如上图,t代表时间, 代表t=0时刻的角度(例如上图中ua当t=0时位于原点, ), 表示角速度即每秒变化多少度。例如电网的频率为50Hz,每即代表0 秒变化50个周期,即变化50*360°或者50*2π。此处360°和2π仅是单位制的不同,分别为角度制和弧度制,都是代表一个圆周;值得注意的是用360°来分析问题更加形象,而2π为国际单位制中的标准单位,计算时更通用。 向量的应用 用三角函数分析问题涉及较为繁琐的三角函数计算,图的正弦波形图可表示出不同周期分量的峰值和相差角度,但使用范围有限。为此,利用交流分量随时间做周期变化,且变化和圆周关系密切的特点,引入向量如下,方便交流分量的加减乘除计算: 变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算发布者:admin 发布时间:2009-3-23 阅读:513次供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4 1 课程设计的题目及目的 1.1 课程设计选题 如图1所示发电机G ,变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出,系统C 的电抗值是未知的,但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障,测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120,Uc=1∠120. (1)求系统C 的正序电抗; (2)求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流; (3)求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 1.2 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识; 2. 练习查阅手册、资料的能力; 3.熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件; 2设计原理 2.1 基本概念的介绍 1.在电力系统中,可能发生的短路有:三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路(不计导纳)以及空载变压器(不计励磁电流)外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络:与正序电流的相同,但所有电源的负序电势为零。因此,把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替,并令电源电势等于零,而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量,便得到负序网络。 4.零序网络:在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时,由于三项零序电流大小及相位相同,他们必须经过大地(或架空地线、电缆包庇等)才能构成回路,而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。2.2电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时,首先必须作出电力系统的各序网络。为此,应根据电力系统的接线图,中型点接地情况等原始资料,在故障点分别施加各序电势,从故障点开始,逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件,都必须包括在该序网络中,并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗,空载线路以及空载变压器外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,并且用相应的正序参数和等值电路表示,如图2所示;负序电流能流通的元件与正序电流的相同,但所有电源的负序电势为零。因次,把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替,并令电源电势等于零,便得到负序网络如图3所示;在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时,由于三相零序电流大小及相位相同,他们必须经过大地才能构成通路,而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法. 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念. 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流 和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(Ω) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 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: ⑴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. ⑵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. ⑶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. ⑷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: ⑴基本形式: )3(k—三相短路;)2(k—两相短路; )1( k—单相接地短路;)1,1(k—两相接地短路; ⑵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 根据两相短路电流计算公式:I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2 其中∑R=R1/K b2+R b+R2;∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2 式中I d--两相短路电流,A; ∑R、∑X—短路回路内一相电阻、电抗值的总和,Ω; X X—根据三相短路容量计算的系统电抗值,Ω; R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值,Ω; K b—矿用变压器的变压比,若一次电压为10KV,二次电压为1200V、690V时,变比依次为8.3、14.5R b、X b—矿用变压器的电阻、电抗值 R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值 U e—变压器二次侧的额定电压,对于660V网络,U e以690V 计算;对于1140V网络,U e以1200V计算 经查表: 702高压电缆R1=0.3Ω/Km,X1=0.08Ω/Km; 502高压电缆R1=0.42Ω/Km,X1=0.08Ω/Km; 352高压电缆R1=0.6Ω/Km,X1=0.08Ω/Km; 1140V变压器R b=0.0167,X b=0.1246; 660V变压器R b=0.0056,X b=0.0415; 1140V系统下X X=0.0144; 660V系统下X X=0.0048; 702低压电缆R2=0.315Ω/Km,X2=0.078Ω/Km; 502低压电缆R2=0.448Ω/Km,X2=0.081Ω/Km; 352低压电缆R2=0.616Ω/Km,X2=0.084Ω/Km;252低压电缆R2=0.864Ω/Km,X2=0.088Ω/Km;162低压电缆R2=1.37Ω/Km,X2=0.09Ω/Km; 1、副井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.539948 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.118166 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=627.27A 2、副井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.27092 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.20162 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1776.73A 3、副井井下风机专用线最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.2 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.086 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1568A 4、主井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.09 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.06 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=3136A 5、主井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.277 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.2 限制短路电流的方法 2008-06-14 20:18 目前在电力系统中,用得较多的限制短路电流的方法有以下几种:选择发电厂和电网的接线方式;采用分裂绕组变压器和分段电抗器;采用线路电抗器;采用微机保护及综合自动化装置等。 1 选择发电厂和电网的接线方式 通过选择发电厂和电网的电气主接线,可以达到限制短路电流的目的。 在发电厂内,可对部分机组采用长度为40km及以上的专用线路,并将这种发电机—变压器—线路单元连接到距其最近的枢纽变电所的母线上,这样可避免发电厂母线上容量过份集中,从而达到降低发电厂母线处短路电流的目的。 为了限制大电流接地系统的单相接地短路电流,可采用部分变压器中性点不接地的运行方式,还可采用星形—星形接线的同容量普通变压器来代替系统枢纽点的联络自耦变压器。 在降压变电所内,为了限制中压和低压配电装置中的短路电流,可采用变压器低压侧分列运行方式;在输电线路中,也可采用分列运行的方式。在这两种情况下,由于阻抗大,可以达到限制短路电流的目的,不过为了提高供电可靠性,应该加装备用电源自动投入装置。 对环形供电网,可将电网解列运行。电网解列可分为经常解列和事故自动解列两种。电网经常解列是将机组和线路分配在不同的母线系统或母线分段上,并将母线联络断路器或母线分段断路器断开运行,这样可显著减小短路电流。电网事故自动解列,是指在正常情况下发电厂的母线联络断路器或分段断路器闭合运行,当发生短路时由自动装置将母线(或分段) 断路器断开,从而达到限制短路电流的目的。 2 采用分裂绕组变压器和分段电抗器 在大容量发电厂中为限制短路电流可采用低压侧带分裂绕组的变压器,在水电厂扩大单元机组上也可采用分裂绕组变压器。为了限制6~10 kV配电装置中的短路电流,可以在母线上装设分段电抗器。分段电抗器只能限制发电机回路、变压器回路、母线上发生短路时的短路电流,当在配电网络中发生短路时则主要由线路电抗器来限制短路电流。 3 采用线路电抗器 线路电抗器主要用于发电厂向电缆电网供电的6~10kV配电装置中,其作用是限制短路电流,使电缆网络在短路情况下免于过热,减少所需要的开断容量。 4 采用微机保护及综合自动化装置 从短路电流分析可知,发生短路故障后约0.01s时间出现最大短路冲击电流,采用微机保护仅需0.005s就能断开故障回路,使导体和设备避免承受最大短路电流的冲击,从而达到限制短路电流的目的。 变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4 因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144 1 课程设计的题目及目的 课程设计选题 如图1所示发电机G ,变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出,系统C 的电抗值是未知的,但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障,测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120,Uc=1∠120. (1)求系统C 的正序电抗; (2)求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流; (3)求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识; 2. 练习查阅手册、资料的能力; 3.熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件; 2设计原理 基本概念的介绍 1.在电力系统中,可能发生的短路有:三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路(不计导纳)以及空载变压器(不计励磁电流)外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络:与正序电流的相同,但所有电源的负序电势为零。因此,把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替,并令电源电势等于零,而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量,便得到负序网络。 4.零序网络:在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时,由于三项零序电流大小及相位相同,他们必须经过大地(或架空地线、电缆包庇等)才能构成回路,而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时,首先必须作出电力系统的各序网络。为此,应根据电力系统的接线图,中型点接地情况等原始资料,在故障点分别施加各序电势,从故障点开始,逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件,都必须包括在该序网络中,并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗,空载线路以及空载变压器外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,并且用相应的正序参数和等值电路表示,如图2所示;负序电流能流通的元件与正序电流的相同,但所有电源的负序电势为零。因次,把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替,并令电源电势等于零,便得到负序网络如图3所示;在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时,由于三相零序电流大小及相位相同,他们必须经过大地才能构成通路,而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络 X c X T X L X T X d ” C V fa(1) G + + + 短路电流计算公式 变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算发布者:admin 发布时间:2009-3-23 阅读:513次供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量 Sjz =100 MVA 基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, , , ,, KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)因为S=*U*I 所以 IJZ (KA)(2)标么值计算 容量标么值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量 S* = 200/100=2. 1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ,变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出,系统C 的电抗值是未知的,但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障,测得K 点短路后三相电压分别为0=a U , 1201-∠=b U , 1201∠=c U 。试求:(1)系统C 的正序电抗; (2)K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流; (3)K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路电流中没有电流)。 系统C 发电机G 15. 01=T X 15 . 00=T X 25 . 02=T X 25. 02==''X X d 图1-1 1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识; 2. 练习查阅手册、资料的能力; 3.熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件; 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1. 在电力系统中,可能发生的短路有:三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2. 正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路(不计导纳)以及空载变压器(不计励磁电流)外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3. 负序网络:与正序电流的相同,但所有电源的负序电势为零。因此,把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替,并令电源电势等于零,而在短路点引入 代替故障条件的不对称电势源中的负序分量,便得到负序网络。 4. 零序网络:在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时,由于三项零序电流大小及相位相同,他们必须经过大地(或架空地线、电缆包庇等)才能构成回路,而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1. 单相(a相接地短路 单相接地短路是,故障处的三个边界条件为: 0fa V = ; 0fb I = ; 0fc I = 短路电流计算的方法 一、 网络的等值变换与化简 为计算不同短路点的短路电流值,需将等值网络分别化简为以短路点为衷心的辐射性等值网络,并求出个电源与短路点之间的转移电抗md X 。 1、 网络等值变换 在工程计算中,常用等值变换法进行化简,其原则是网络变换前后,应使未变换部分的电话和电流分布保持不变,常用的如星三角变换(查相关手册)。 2、 并联电源支路的合并(图) 112212121n n z n n n E y E y E y E y y y X y y y +++?=?+++???=?+++? 二、 三相短路电流周期分量的计算 1、 求计算电抗js X 计算电抗js X 是将各电源与短路点之间的转移阻抗md X 归算到以各供电电源(等值发电机)容量为基准值的电抗标幺值。 ..e m js m md j S X X S = 2、 无限大容量电源的短路电流计算 由无限大容量电源供给的短路电流,或者计算电抗3js X ≥时的短路电流,可以认为周期分量不衰减。短路电流标幺值: ** ''*1z X I X ∑= 或 *1z js X X = 其有名值:*''0.2z z j I I I I I I ∞====(kA ) ;j S I =式中: *X ∑:无穷大容量电源到短路点之间的总阻抗(标幺值) ; ''I :0秒的短路电流(kA ) ; I ∞:稳态的短路电流(kA ) ; 3、 有限容量电源的电路电流计算 通常采用使用运算曲线法,查表,注意折算电抗。 4、 短路点短路电流周期分量 将2、3中所求得的所有短路电流相加。 三、 三相短路电流非周期分量的计算 1、 单支路的短路电流费周期分量计算 按下述公式计算: 起始值:''0fz i = t 秒值:''0a a t T T fzt fz i i e e ω--== 其中:a X T R ∑ ∑= (衰减时间常数) 2、 多支路的短路电流非周期分量计算 复杂网络中个独立支路的衰减时间常数相差较大时,可采用多支路叠加法。衰减时间常数相近的分支可以归并简化,复杂的常仅近似化简为3~4个独立分支的等值网络,多数情况下化简为两个等值网络:系统支路(15a T ≤)和发电机支路(1580a T ≤≤)。对n 支路的系统: 起始值:''''''012)fz n i I I I =+++ t 秒值:12''''''12)a a an t t t T T T fzt n i I e I e I e ωωω---=+++ 3、 等效衰减时间常数 查表 四、 冲击电流和全电流计算 1、冲击电流 三相短路发生后的半个周期(0.01s ),短路电流瞬时值达到最大,称 目录 1?前言........................................................................... ?仁1.1短路电流的危害 ............................................................... 1.. 1.2短路电流的限制措施 .......................................................... 1. 1.3短路计算的作用 .............................................................. 2.. 2.数学模型 (3) 2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3) 2.2电力系统各序网络的制订 ....................................................... 9. 2.3两相接地短路的数学分析 (10) 2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10) 3两相接地短路运行算例............................................................ 1.4 4. 结果分析....................................................................... 1.8. 5. 心得体会 (19) 6. 参考文献....................................................................... 20. 道路照明设计中单相短路电流计算 照明设计是城市道路设计中比较重要的一项设计内容。为了确保城市道路照明能为车辆驾驶人员以及行人创造良好的视看环境,达到保障交通安全,提高交通运输效率,方便人民生活,防止犯罪活动和美化城市环境的效果,建设部于91年特制定了《城市道路照明设计标准》CJJ45-91.标准要求道路照明设计原则为“安全可靠、技术先进、经济合理、节约能源、维修方便。”并对照明标准、光源和灯具的选择、设计、照明供电和控制以及节能措施等方面做了较详尽的规定和要求,笔者在工程设计中运用和深入了解标准的过程中,确实得到了很多的益处,同时也发现一些不完善之处,比较突出的是规范中对照明供电保护及电缆选择没有做详细说明和要求,而这部分内容的设计正确与否直接影响到“安全可靠、技术先进、经济合理、节约能源、维修方便”这个基本原则。在道路实际使用中发生的电气故障,小到电缆烧毁,大到人身触电伤亡事故的出现,都于与此相关。笔者希望本文起抛砖引玉的作用,以引起有关部门的重视,并与本行业同仁一同探讨。 在道路照明配电中,由于配电线路较长,配电线路零序阻抗较大,单相接地(零)短路电流相对较小。为了计算低压配电系统的单相接地(零)电流,需要利用不对称短路电流的计算方法。不对称短路电流可利用计算三相短路的原则进行计算。因为电压的对称分量 与相应的电流对称分量成正比,因此在正序、负序和零序分量中,都能独立地满足欧姆定律和克希荷夫定律。正序、负序和零序电流也只产生相应地正序、负序和零序电压降,利用这一个重要的性质,可以用电工学中对称分量法分析在对称电路中所产生的各种不对称短路。 单相接地(零)短路电流的计算 不对称短路时,由于距发电机的电气距离很远,降压变压 器容量与发电机电源容量相比甚小,因此,可假定正序阻抗约等于负序阻抗。单相接地(零)短路电流按下式计算: 式中Up平均线电压(V)R0Σ,X0Σ,Z0Σ配电网络的总零序电阻,总零序电抗,总零序阻抗。R1Σ,X1Σ,Z1Σ配电网络的总正序电阻,总正序电抗,总正序阻抗。 电路中主要元件阻抗 1、电力系统正序电抗的计算在计算低压电力网络短路时,有时需要计入系统电抗XX,如果系统电抗不知,只有原线圈方面的 短路容量或高压短路器的额定容量Sdn(MVA)时,则系统正序电抗 可近似地按下式计算:式中 Uj=Up平均线电压(V)Sdn原线圈方面的短路容量或高压短路器的额定容量(KVA)。 2、变压器阻抗的计算 变压器的正序电阻: 变压器的正序电抗:式中ΔPd 变压器短路损耗(kW)Ue 变压器二次侧额定电压(V)Se 变压器额定容量(KVA)Ud% 变压器阻 抗电压百分比,变压器的零序电抗是与其本身结构和绕组的接法有关。 第七章习题 7-1:电力系统接线图示于图6-44a 。试分别计算f 点发生三相短路故障后0.2s 和2s 的短路电流。各元件型号及参数如下: 水轮发电机G-1:100MW ,cos ?=0.85,'' 0.3d X =;汽轮发电机G-2和G-3每台50MW ,cos ?=0.8, '' 0.14d X =;水电厂A :375MW ,''0.3d X =;S 为无穷大系统,X=0。变压器T-1:125MVA ,V S %=13; T-2 和T -3每台63MVA ,V S (1-2)%=23,V S (2-3)%=8,V S (1-3)%=15。线路L-1:每回200km ,电抗为0.411 /km Ω;L-2:每回100km ;电抗为0.4 /km Ω。 解:(1)选S B =100MVA ,V B = Vav ,做等值网络并计算其参数,所得结果计于图6-44b 。 (2)网络化简,求各电源到短路点的转移电抗 利用网络的对称性可将等值电路化简为图6-44c 的形式,即将G-2,T-2支路和G-3,T-3支路并联。然后将以f ,A ,G 23三点为顶点的星形化为三角形,即可得到电源A ,G 23对短路点的转移电抗,如图6-44d 所示。 23 0.1120.119 0.1120.1190.3040.1180.064 G X ?=++=+ (0.1180.064)0.119 0.1180.0640.1190.4940.112 Af X +?=+++ = 最后将发电机G-1与等值电源G 23并联,如图6-44e 所示,得到 139.0304 .0257.0304.0257.0123=+?=f G X (3)求各电源的计算电抗。 123100/0.85250/0.8 0.1390.337100 jsG f X +?=?= 853.1100 375 494.0=?=jsA X (4)查计算曲线数字表求出短路周期电流的标幺值。对于等值电源G123用汽轮发电机计算曲线数字表,对水电厂A 用水轮发电机计算曲线数字表,采用线性差值得到的表结果为 G123A G123A 0.2I =2.538 I =0.581 2I =2.260 I =0.589 t s t s ==时 时 系统提供的短路电流为 821.12078 .01 == S I 8.1.2三相和两相短 路电流的计算 8.1.2.2 三相和两相短路电流的计算 在220/380网络中,一般以三相短路电流为最大。一台变压器供电的低压网络三相短路电流计算电路见图8?1?1。 图8?1?1 低压网络三相短路电流计算电路 (a )系统图;(b )等效电路;(c )用短路阻抗表示的等效电路图 低压网络三相起始短路电流周期分量有效值按下式计算 22 22230 3 /05.13/k k k k n k n X R X R U Z cU I + = +== '' kA (8-1-19) L m T s k R R R R R +++= L m T s k X X X X X +++= 式中 n U ——网路标称电压(线电压),V ,220/380V 网络为380V ; c ——电压系数,计算三相短路电流时取1.05; k Z 、k R 、k X ——短路电路总阻抗、总电阻、总电抗,mΩ; s R 、s X ——变压器高压侧系统的电阻、电抗(归算到400V 侧),mΩ; T R 、T X ——变压器的电阻、电抗,mΩ; m R 、m X ——变压器低压侧母线段的电阻、电抗,mΩ; L R 、L X ——配电线路的电阻、电抗,mΩ; I ''、k I ——三相短路电流的初始值、稳态值。 只要2222/s s T T X R X R ++≥2,变压器低压侧短路时的短路电流周期分量不衰减,即I I k ''=。 短路全电流k i 包括有周期分量z i 和非周期分量f i 。短路电流非周期分量的起始值 I i f ''=20,短路冲击电流ch i ,即为短路全电流最大瞬时值,它出现在短路发生后的半周期(0.01s )内的瞬间,其值可按下式计算 I K i ch ch ''=2 kA (8?1?20) 短路全电流最大有效值ch I 按下式计算 2)1(21-+''=ch ch K I I kA (8?1?21) 式中 ch K ——短路电流冲击系数,f ch T e K 01 .01+=; f T ——短路电流非周期分量衰减时间常数,s ,当电网频率为50Hz 时,∑ ∑ = R X T f 314; ∑X ——短路电路总电抗(假定短路电路没有电阻的条件下求得),Ω; ∑R ——短路电路总电阻(假定短路电路没有电抗的条件下求得),Ω。 如果电路只有电抗,则∞=f T ,2=ch K ,如果电路只有电阻,则0=f T ,1=ch K ;可见2≥ ch K ≥1。 电动机反馈对短路冲击电流的影响,仅当短路点附近所接用电动机额定电流之和大于短路电流的1%(I I M r ''>∑?01.0)时,才予以考虑。异步电动机起动电流倍数可取为6~7,异步电动机的短路电流冲击系数可取1.3。由异步电动机馈送的短路冲击电流的计算式(8?1?22)。 由异步电动机提供的短路冲击电流M ch I .按下式计算 rM qM M ch M ch I K K I ..29.0= kA (8?1?22) 计入异步电动机影响后的短路冲击电流ch i 和短路全电流最大有效值ch I ,按下列两式计算 M ch s ch ch i i i ..+= kA (8?1?23) ])1()1[(2)(..2M M ch s s ch M s ch I K I K I I I ''-+''-+''+''= (8?1?24) 以上式中 s ch i .——由系统送到短路点去的短路冲击电流,kA ; 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量 Sjz =100 MVA 基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, , , ,, KV第七章 短路电流计算
单相短路电流计算
短路电流计算公式
某系统单相、两相接地短路电流的计算
短路电流计算方法
(完整版)短路电流的计算方法
两相短路电流计算
短路电流大小的限制方法
短路电流计算公式
某系统单相、两相接地短路电流的计算
短路电流计算公式修订稿
电力系统分析短路电流的计算汇总
短路电流计算的方法
两相接地短路电流的计算
道路照明设计中单相短路电流计算
电力系统分析第七章例题(栗然)(DOC)
最新8.1.2三相和两相短路电流的计算汇总
短路电流计算公式