短路电流讲解

一、短路的原因
工矿企业供电系统发生短路原因很多,主要有绝缘的自然老化,设备本身绝缘不合格,绝缘强度不够,维护不周,误操作或较低电压的设备接入较高电压的电路,供电设备收到外力损伤,大气过电压(雷击),气候影响(雨、雪、风、雾等),鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地体之间,或者咬坏设备、导线、电缆的绝缘等。
二、短路后果搏击风暴
由于短路后,电路的阻抗比正常运行时电路的阻抗小得多,所以短路电流比正常电流一般要大几十倍甚至几百倍,在大的电力系统中,短路电流可达几万安培甚至几十万安培。这样大的短路电流对供电系统将产生极大的危害。
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1、短路电流要产生很大的电动力(载流导体在磁场中将受力)将设备损坏。
2、短路电流通过导体,I²R将发热使导体温度急剧上升,甚至烧毁。
3、短路时供电系统的电压要下降,距短路点越近,电压下降越严重,将影响电气设备的正常运行。
4、短路将造成部分线路停电,将影响工矿企业的生产和居民生活。
5、单相接地短路,器电流将产生较强的不平衡磁场,对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生干扰。
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6、严重的短路影响电力系统运行的稳定性。吴少芳
计算短路电流就是计算这些影响,使电气设备在供电系统发生短路时不致遭到损坏,一旦短路故障排除后,就可恢复供电。
三、短路形式
在三相系统中,可能发生三相短路、两相短路、单相接地短路或两相接地短路。三相短路电流最大,用来选择电气设备校验其稳定性,两相短路电流最小,用来校验继电保护的灵敏度。
四、计算短路电流的假设条件
一般设备的容量越大,其阻抗越小。一般电力系统的容量都在几百万千瓦以上,相对工厂的变电所的容量(几千千瓦)来说,电力系统的容量非常大,而其阻抗就非常小了,可忽略不计。故在计算工厂变电所的短路电流时,可以假设电力系统容量为无穷大,电力系统的阻抗为零,在发生短路时电力系
统电压保持不变。具体来说在计算35KV及以下电路的短路电流时,可认为电力系统110KV以上母线容量为无穷大,阻抗为零,电压保持不变,只计算35KV及以下电路各元件设备的阻抗。
为简化计算,在计算35KV及以下电路各元件阻抗时,只计算对短路电流影响较大的主要设备元件的阻抗,如发电机、变压器、线路、电抗器等。而对母线、电流互感器、熔断器、断路器、隔离开关等的阻抗忽略不计。
因发电机、变压器、线路、电抗器的电抗比其电阻大的很多,故在计算短路回路阻抗时可把电阻忽略不计,只计算电抗值。只有在电阻值大于电抗值的1/3时,才给予计算。
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因短路回路电抗比电阻大的很多,故可看成是纯电感电路,即短路电流滞后电压90°。
为求得可能出现的最大的短路电流,我们假设在短路前三相电压对称、电压电流相同,而且只讨论其中一相即在短路时电压瞬间值和电流瞬间值等于零的这一相,因为这相短路电流最大。
五、电流分类
三相系统中发生的短路有4种基本类型:三相短路,两相短路,单相对地短路和两相对地短路。其中,除三相短路时,三相回路依旧对称,因而又称对称短路外,其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中,以一相对地的短路故障最多,约占全部故障的90%。在中性点非直接接地的电力
网络中,短路故障主要是各种相间短路。
发生短路时,电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态,一般需3~5秒。在这一暂态过程中,短路电流的变化很复杂。它有多种分量,其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波(0.01秒)时将出现短路电流的最大瞬时值,称为冲击电流。它会产生很大的电动力,其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。
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。
六、计算目的
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计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中,基于如下用途必须进行短路电流的计算:
1、选择电气设备和载流导体,必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。
2、选择和整定继电保护装置,使之能正确的切除短路故障。
3、确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。
4、保护电力系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏,尽量减少因短路故障产生的危害。
七、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。
八、计算口诀
系统电抗,百兆为一。
容量增减,电抗反比。
100除系统容量
例:基准容量100MVA。当系统容量为100MVA时,系统的电抗为XS*=100/100=1
当系统容量为200MVA时,系统的电抗为XS*=100/200=0.5
当系统容量为无穷大时,系统的电抗为XS*=100/∞=0
系统容量单位:MVA
系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时,可将供电电源出线开关的开断容量
作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC12KV2000A额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA,系统的电抗为XS*=100/692=0.144。
110KV:10.5除变压器容量
35KV:7除变压器容量
6~10KV:4.5除变压器容量。
例:一台35KV3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875
一台10KV1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813
变压器容量单位:MVA  这里的系数10.5,7,4.5实际上就是变压器短路电抗的%数。不同电压等级有不同的值。

本文发布于:2024-09-25 02:27:41,感谢您对本站的认可!

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