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建筑供配电与照明》最新备课课件:第4章 短路电流及其计算


在实际工程应用中,计算高压线路的短路电流只考虑对短 路电流影响较大的电路元件。例如:发电机、变压器、电 抗呈现的电阻值远远小于其自身的 电抗值,因此在计算这些元件的阻抗时只考虑其电抗值。 虽然所得到的计算结果和实际有一些误差,但这个误差的 值很小,可以满足工程计算精度的要求。
(四)短路的预防和限制措施
认真执行运行规程,不断学习以提高电业人员的素质。严 格遵守操作规程和安全规程,避免误操作;在短路发生时, 采取有效的措施将短路的影响限制在最小的范围内。
作好设备的维护、巡视、检查,作好事故的预想和预防。 采用快速动作的继电保护和断路器,迅速隔离故障。使系
统电压在较短的时间内恢复到正常值。 增大短路回路的阻抗,如在电路中装设限流电抗器等。
三相短路的有关物理量
(3)三相短路电流 周期分量的有效 值(Ip)。
(4)三相短路电流
稳态有效值(I∞)。
短路电流非周期 分量衰减完毕以 后的短路全电流
(5)短路后0.2s的短 路电流周期分量 有效值(I0.2 )
(6)次暂态短路电流 (三相短路电流 周期分量第一周 的有效值)(I'' )。
(7)三相短路电流的 有效值(Ik ) 在由无限大容量 系统供电时:
C
I (3) k.C
负荷
a) 三相短路
两相短路:是指三相供电系统中任意两相间发生的短路, 用k(2)表示。
电源 0
A
I (2) k.A
B
I (2) k.B
C
k(2)
负荷
b) 两相短路
单相短路:是指供电系统中任一相经大地与电源中性点发
生短路,用k(1)表示。
A
电源 0
B
C
I (1) k
负荷
k(1)
本章所研究的问题和提出的使用公式均是以无限大容量系 统供电为前提。
第二节 短路电流对供电系统的影响
一、短路的原因、后果及其形式
(一)短路的种类
三相系统中,短路的基本类型分为:
三相短路:是指供电系统中三相导线间发生对称性的短
路,用k(3)表示。
A
I (3) k.A
k(3)
电源 0
B
I (3) k.B
短路时由于继电保护装置动作切除故障,短路电流的持续 时间很短,可近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的 很大热量全部用来使导体温度升高,不向周围介质散热,即 短路发热是一个绝热过程。
因此,短路电流通过电器设备或导体时,能在很短的时间 内将电器设备的载流部分或导体加热到很高的温度,以使 电器设备损坏。
黄色曲线为短 路电流波形,
单调下降曲线 为非周期分量。
三相短路的有关物理量
在选择、校验电 器设备、进行继 电保护的整定计 算时,应考虑的 物理量。
(l) 三相短路冲击 电流(ish) : 短路全电流中 的最大瞬时值。
三相短路的有关物理量
(2) 三相短路电 流最大有效值 (三相短路冲击 电流有效值) (Ish) : 短路全电流中 的最大瞬时值的 有效值。
在短路电流的计算中,通常把电力系统分为无限容量系统 和有限容量系统两大类,由这两类作为供电电源的供电系 统短路电流的变化是不完全一样的:所谓“有限”、“无 限”,只是一个相对的问题。
在工程计算中、特别是建筑电气设计中,由于一般民用的 供电系统容量远比整个电力系统容量小,而供电系统的阻 抗又比整个电力系统阻抗大,因此在供电系统内发生短路 时,电力系统馈出的母线上电压几乎保持不变,这时我们 就可以认为给民用建筑供电的电力系统是无限大容量系统
无论是哪种方法来计算三相短路电流,它的理论根据:
Ik UC / ( 3Z )
➢ Ik ——三相短路电流,kA; ➢ Uc ——短路点的短路计算电压(也称平均额定电压见表4-2),
kV;
➢ Z ——短路回路总阻抗值,Q。
由上式可见,求三相短路电流的实质就是求出短路回路的总 阻抗。然后即可计算出三相短路电流和三相短路容量。
故障的种类有多种多样,最严重的故障是短路故障。 ➢ 短路故障:是供电系统中一相或多相载流导体接地或各相
间相互接触从而产生超出规定值的大电流。 ➢ 在通常条件下,最严重的短路故障是三相短路,即供电系
统中三相之间发生短路。也有两相短路和单相短路。无论 哪种短路,所产生的大电流都将对供电系统中的电器设备 和人身安全带来极大的危害和威胁。
标幺值法
如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数 用相对值表示,称标幺值法。
这两种方法属于精确的理论计算方法,使用手工的计算比 较麻烦。
由于计算机技术的使用减少了计算量,这使得这两种方法 使用的频率高起来,特别是目前计算机软件的编写也涉及 这方面的内容。为更好的使用计算机的软件来进行短路电 流的计算,必须要在理论上掌握该计算方法的内容。
三相短路电流是产生于电源和短路点之间的电流。
由于这时的电力系统属于无限大容量的电源,而在一般的 民用建筑中的供电系统组成的形式也比较简单。
通常工程中使用的方法有欧姆法(也称有名单位制法)、 标幺值法(标幺制法)。
有名值法
如果各种电气设备的电阻和电抗及其它电气参数 用有名值即有单位的值表示,称有名值法。
必然会造成电动机损坏。 ➢ 对于照明系统中的照明装置也会带来影响,白炽灯变暗、
气体放电光源不能点燃等。 3.如果系统发生非对称短路,非对称的短路电流会有磁效应
产生,当磁通量达到一定值时,必然对相邻的通信线路、 电子设备、控制系统造成强烈的电磁干扰。 4.强大的短路电流将产生很大的电动力和电热效应,使系统 中的导线、设备损坏。
1. 短路电流的电动效应和动稳定度 导体通过电流时相互间电磁作用产生的力,称为电动力。 正常工作时电流不大,电动力很小。短路时,特别是短路冲 击电流流过瞬间,产生的电动力最大。
三相短路时导体受到的电动力比两相短路时导体受到的电
动力大。因此,校验电器设备或导体的动稳定时,应采用三
相短路冲击电流is(【h3) 】或冲击电流有效值I s(h3【)
目的:在误差允许的范围简化短路计算。
(二)短路过程分析
基本过程 正常运行
-->正常电流(负荷电流) -->发生短路 -->电流突然增大(周期分量加非周期分量) -->稳定新值(稳态短路电流)。
三相短路定性分析
三相短路是对称短路,三相短路回路中每相的阻抗相等, 三相短路电流与三相电压保持对称,因此采用一相来进行 分析。
➢ 为了准确地掌握短路时的情况,应该对供电系统中可能产 生的短路电流数值加以计算,并根据计算值装设相应的保 护装置来消除短路故障。
➢ 另外,还要计算出其值所产生的电动效应、电热效应,从 而保证供电系统中的所有与载流部分有关的电器设备在选 择时有据可依。在实际运行中,能承受得起最大的短路电 流所产生的热效应和电动效应的作用而不造成损坏。
I P I I I K I0.2
(8)三相短路容量(Sk)。
(二)短路的电流的电动力效应和电热效应。
短路电流发生的时间是极为短暂的,而数值是相当大的 。 如此大的短路电流通过电器和导体,一方面要产生很大的
电动力,即电动效应(electrodynamic effect);另一方面要 产生很高的温度,即热效应(thermal effect)。 这两种短路效应,对电器和导体的安全运行威胁极大。 在进行电动力的电热校验时,主要是比较短路冲击电流所 产生的电动力和热量是否超过了设备出厂时确定的极限通 过电流能力和导体固定时所能承受的破坏力。除此之外, 还应综合比较短路发生时,系统短路容量是否小于设备出 厂时所确定的断流容量。
短路种类
(二)短路的原因
造成短路原因的因素大体可分为人为因素、自然因素和一 些不可预见的综合因素。
人为因素是指由于供电系统工作人员操作失误所造成的。 ➢ 例如:违反操作规程的操作、误接线和运行维护不当,未
及时发现设备老化绝缘损坏造成的系统短路等。 自然因素是指由于自然的条件突然变化造成的系统短路。 ➢ 例如:因受雷电的袭击造成电气设备过电压而使设备的绝
(五)短路电流研究目的
选择:导体和设备 校验:短路时能承受瞬时冲击及热效应 整定和保护:出现短路时能迅速和准确地切除故障 确定限流措施:是否串联电抗器
二、无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量 (一)无限大容量电力系统 无穷大容量系统:指电源内阻抗为零,供电容量相对于用
户负荷容量大得多的电力系统。不管用户的负荷如何变动 甚至发生短路时,电源内部均不产生压降,电源母线上的 输出电压均维持不变。
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《建筑供配电与照明》
备课课件 第4章:短路电流及其计算
第四章 短路电流及其计算
第一节 概述 第二节 短路电流对供电系统的影响 第三节 无限大容量电力系统发生三相短路电流的计算 方法和使用时注意事项 第四节 采用欧姆法进行短路电流计算
第一节 概述
在供电系统的设计和运行中,首先应考虑供电系统可靠地 连续供电,从而保证生产和生活正常进行;同时也应考虑 故障情况的影响。
I(s(h3短) —路后电第器一设个备周所期安时装)地,点k产A生。的三相短路全电流的有效值
2. 短路电流的热效应和热稳定度 导体通过电流,产生电能损耗,转换成热能,使导体温度 上升。
正常运行时,导体通过负荷电流,产生的热能使导体温度 升高,同时向导体周围介质散失。当导体内产生的热量等于 向介质散失的热量,导体的温度维持不变。
】。
对于一般电器,短路动稳定度的校验条件为:
im ax
i (3) sh
Imax
I (3) sh
im a—x 被校验电器设备的极限通过电流(峰值)(产品试验
时计算出的数据),kA;
I m a—x被校验电器设备的极限通过电流(有效值)(产品试
验时计算出的数据),kA;
i (3 sh
)—电器设备所安装地点产生的三相短路冲击电流,kA;
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