济南大学工厂供电第3章

1、2021-10-3112021-10-311工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012内容提要：内容提要：本章概述短路电流的计算。首先说明无限大容量电源系本章概述短路电流的计算。首先说明无限大容量电源系统供电时统供电时短路过程的分析短路过程的分析和无限大容量电源条件下和无限大容量电源条件下短路电流的计算短路电流的计算方法，低压配电网中短路电流的计算，不对称短路电流的计算方法，方法，低压配电网中短路电流的计算，不对称短路电流的计算方法，介绍了感应电动机对短路电流的影响，最后介绍了供电系统中介绍了感应电动机对短路电流的影响，最后介绍了供电系统中电

2、气电气设备的选择与校验设备的选择与校验。 2021-10-3122021-10-312工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012第一节第一节 概述概述第二节第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程的分析无限大容量电源系统供电时短路过程的分析第三节第三节 无限大容量电源无限大容量电源条件下短路电流的计算方法条件下短路电流的计算方法第四节第四节 低压配电网中短路电流的计算低压配电网中短路电流的计算 第五节第五节 不对称短路电流的计算方法不对称短路电流的计算方法 第六节第六节 感应电动机对短路电流的影响感应电动机对短路电流的影响第七节第七节 供电系

3、统中电气设备的选择与校验供电系统中电气设备的选择与校验2021-10-3132021-10-313工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012第一节第一节 概述概述 2021-10-3142021-10-314工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012一、短路的含义一、短路的含义短路短路：供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触,并产生超并产生超 出规定值的大电流。出规定值的大电流。 即不同电位的导电部分之间的低阻性短接。即不同电位的导电部分之间的低

4、阻性短接。二、短路发生的原因二、短路发生的原因1. 主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏2. 违反操作规程而发生误操作违反操作规程而发生误操作 约占故障总数的约占故障总数的704. 鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏 设备导线电缆的绝缘。设备导线电缆的绝缘。3. 雷击或过电压击穿雷击或过电压击穿2021-10-3152021-10-315工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012三、短路的后果三、短路的后果短路电流很大短路电流很大，可达几

5、万安甚至几十万安。，可达几万安甚至几十万安。短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路 电路中的其他元件损坏。电路中的其他元件损坏。2. 短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。3. 短路时要造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经短路时要造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。济造成的损失也越大。4. 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机失去同步，造成系统解列

6、。机失去同步，造成系统解列。5. 单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。作。2021-10-3162021-10-316工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012四、短路的类型四、短路的类型三相短路三相短路负 荷a)电 源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI2021-10-3172021-

7、10-317工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012(2)k.AI(2)k.BIb)电 源0CBA负 荷(2)k两相短路两相短路(2)k.AI(2)k.BI2021-10-3182021-10-318工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012负荷0c)Ck(1)电源BA单相单相( (接地接地) )短路短路(1)kI负荷0d)NCk(1)电源BA单相短路单相短路(1)kIe)C0电源ABk负荷(1,1)两相接地短路两相接地短路(1,1)kIf)CA0电源B负荷(1,1)k k两相接地短路两相

8、接地短路(1,1)kI2021-10-3192021-10-319工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012三相短路三相短路)3(K两相短路两相短路单相短路单相短路两相接地短路两相接地短路)2(K)1(K)1 , 1(K对称短路对称短路非对称短路非对称短路2021-10-31102021-10-3110工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123. 校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用到短路冲击电流、，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流及短路容

9、量；但对瞬时动作的低压断路器，则需用冲击电流稳态短路电流及短路容量；但对瞬时动作的低压断路器，则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。有效值来进行其动稳定校验。五、计算短路电流的目的1. 为了为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流；需要计算三相短路电流；2. 在在校验继电保护装置的灵敏度校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值；时还需计算不对称短路的短路电流值；2021-10-31112021-10-3111工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与

10、电气工程学院 2012第二节第二节 无限大容量电源系统供电时短路过程无限大容量电源系统供电时短路过程的分析的分析2021-10-31122021-10-3112工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012一、一、无限大容量电源无限大容量电源是指内阻抗为零的电源。是指内阻抗为零的电源。即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。的电压能基本维持不变

11、。当电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的当电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的510，或电力系统容量超过用户供电系统容量或电力系统容量超过用户供电系统容量 的的50倍时，可将电力系倍时，可将电力系统视为无限大容量供电系统。统视为无限大容量供电系统。对一般工厂供电系统来说，可视电力系统为无限大容量电源。对一般工厂供电系统来说，可视电力系统为无限大容量电源。2021-10-31132021-10-3113工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012二、短路过程的简单分析二、短路过程的简单分析线路L，R负载L，RU1. 单线供电图单线供电

12、图2. 三相等值电路三相等值电路UcUaUb,llLR,llLR,llLR,LR,LR,LR（一）正常情况下的电路分析（一）正常情况下的电路分析2021-10-31142021-10-3114工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012)t(Uu)t(Uu)t(Uumcmbma240sin120sinsin三相电源电压为三相电源电压为假设电源容量很大，无论线路发生任何变化，电源电压保持不变。假设电源容量很大，无论线路发生任何变化，电源电压保持不变。UcUaUb,llLR,llLR,llLR,LR,LR,LRAUBUCU2021-10-31152

13、021-10-3115工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012()1L LR RtgZZUmmI 3. 单相等值电路（三相对称）用单相表示单相等值电路（三相对称）用单相表示初相角初相角阻抗角阻抗角sin()miItiZRj LZRj Lsin()amuUtUcUaUb,llLR,llLR,llLR,LR,LR,LR2021-10-31162021-10-3116工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012（二）（二） 三相短路情况下，短路电路的变化规律三相短路情况下，短路电路的变化规律1.

14、三相短路时等值电路三相短路时等值电路 三相短路仍是对称电路。三相短路仍是对称电路。2. 过渡过程分析过渡过程分析 (短路暂态过程短路暂态过程)暂态过程暂态过程i ik正常工作状态短路的稳定状态短路的稳定状态ikklklklZRj LZRj Lsin()amuUtikK(3)2021-10-31172021-10-3117工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012图33 短路时电流波形图 正常运行状态正常运行状态短路暂态过程短路暂态过程短路稳定状态短路稳定状态2021-10-31182021-10-3118工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3

15、3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012短路回路方程为短路回路方程为kdikl kkldtuR iL)sin( tUumsin()kklmklkldiRUkdtLLitikklklklZRj LZRj Lsin()amuUtikK(3)解微分方程得解微分方程得sin()sin()tTfimkltTfiUkklZzmklzfiitceItceii22()klklklZRL1klklLklRtgklklLfiRTC为积分常数，由初为积分常数，由初始条件决定始条件决定短路电流周期分量短路电流周期分量短路电流非周期分量短路电流非周期分量2021-10-31192021-10-3119工

16、厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012sin0mIitIimsin00sin()|sin()tTfizmkltzmkliItceIc000sinsinmzmklfiiicIIi积分常数积分常数C的确定的确定 a. 短路前短路前b. t=0-c. t=0+ d. 根据根据t = 0 时刻电流不能突变原理时刻电流不能突变原理短路全电流中非周期分量的初始值短路全电流中非周期分量的初始值iZRj LZRj Lsin()amuUtikklklklZRj LZRj Lsin()amuUtikK(3)2021-10-31202021-10-3120工厂供

17、电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20120tTfikzmkfizfiiISintieii 2021-10-31212021-10-3121工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012 无限大容量系统发生三相短路后，经过一个短路暂态过程，无限大容量系统发生三相短路后，经过一个短路暂态过程，进入短路稳定状态。在短路暂态过程中短路电流存在短路非周进入短路稳定状态。在短路暂态过程中短路电流存在短路非周期分量电流和短路电流周期分量。短路电流非周期分量是由于期分量电流和短路电流周期分量。短路电流非周期分量是由

18、于短路初始瞬间电流不能突变而产生的一个按指数规律衰减的电短路初始瞬间电流不能突变而产生的一个按指数规律衰减的电流，该电流衰减完，短路暂态过程结束而达到短路稳定状态。流，该电流衰减完，短路暂态过程结束而达到短路稳定状态。短路电流周期分量是短路后短路回路阻抗突然减小而增大很多短路电流周期分量是短路后短路回路阻抗突然减小而增大很多倍的电流，短路后一直存在，短路暂态过程结束后只有该分量倍的电流，短路后一直存在，短路暂态过程结束后只有该分量存在。存在。 无限大容量系统发生三相短路，短路电流的变化规律：无限大容量系统发生三相短路，短路电流的变化规律：2021-10-31222021-10-3122工厂供电

19、课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012 短路前为空载，即短路前为空载，即Im=0， 设电路的感抗设电路的感抗X比电阻比电阻R大的多，即短路阻抗角大的多，即短路阻抗角 短路发生于某相电压瞬时值过零值时，即短路发生于某相电压瞬时值过零值时，即t = 0时，时， = 0 此时此时62hb 90kl1. 最严重短路的三相短路最严重短路的三相短路klzmfi0sinIi62bh %*100jkNTSUTSX2021-10-31232021-10-3123工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012向量图与波

20、形图向量图与波形图0costTfikzmfiiItIe 2021-10-31242021-10-3124工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20120.010.010(1)2TTfifishzmfizmshzmshziIieIek IkI0.010.0111RklTXfiklshkee t = T/2 = 0.01s 时，短路电流幅值达到最大值时，短路电流幅值达到最大值ish(冲击电流冲击电流)2. 冲击电流冲击电流冲击系数冲击系数klklLfiRT 2021-10-31252021-10-3125工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自

21、动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012对高压供电系统对高压供电系统klklXRZZshshIIki55. 22对低压供电系统对低压供电系统zzshshIIki84. 12 冲击系数冲击系数 的范围的范围shk假设短路阻抗为纯电感时假设短路阻抗为纯电感时2shk假设短路阻抗为纯电阻时假设短路阻抗为纯电阻时1shkshk的大致范围的大致范围12shk1.8shk1.3shk0.010.0111RklTXfiklshkee 2021-10-31262021-10-3126工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012 冲击电流的有效值冲击电流

22、的有效值22.0.01shzfi tIIi.0.01(1) 2fi tshzikI212(1)shzshIIk所以所以高压系统发生三相短路时，一般可取高压系统发生三相短路时，一般可取1.8shk则则2.551.51shZshZiIII低压系统发生三相短路时，一般可取低压系统发生三相短路时，一般可取1.3shk则则1.841.09shZshZiIII0.010.010(1)2TTfifishzmfizmshzmshziIieIek IkI2021-10-31272021-10-3127工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123. 三相短路稳态

23、电流有效值三相短路稳态电流有效值I短路电流非周期分量一般经过短路电流非周期分量一般经过0.2s就衰减完毕。就衰减完毕。短路电流非周期分量衰减完后，短路电流达到稳定状态。这时的短路短路电流非周期分量衰减完后，短路电流达到稳定状态。这时的短路电流成为电流成为短路稳态电流，短路稳态电流，其有效值记为其有效值记为在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值 在短路全过程中在短路全过程中始终是恒定不变的，因此始终是恒定不变的，因此zkIII为表示短路种类为表示短路种类(3)kI(2)kI(1,1)kI(1)kIIzI习惯上把短路电流周期分量有效值写作习惯上把短路电

24、流周期分量有效值写作kI2021-10-31282021-10-3128工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012第三节第三节 无限大电源条件下短路电流的计算方法无限大电源条件下短路电流的计算方法2021-10-31292021-10-3129工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012一、短路电流的计算步骤一、短路电流的计算步骤1. 绘出计算电路图。绘出计算电路图。2. 在计算电路图上，将计算短路电流所需考虑的各元件的额定参数都表示出来，在计算电路图上，将计算短路电流所需考虑的各元件的额定参

25、数都表示出来， 并将各元件一次编号。并将各元件一次编号。3. 确定短路计算点。确定短路计算点。短路计算点要选择的使需要进行短路校验的电短路计算点要选择的使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。气元件有最大可能的短路电流通过。4. 按所选择的短路计算点绘出等效电路图。按所选择的短路计算点绘出等效电路图。5. 计算等效电路图中各主要元件的阻抗，并标在等效电路图中。计算等效电路图中各主要元件的阻抗，并标在等效电路图中。6. 简化等效电路，求出等效阻抗即总阻抗。简化等效电路，求出等效阻抗即总阻抗。7. 计算短路电流和短路容量。计算短路电流和短路容量。2021-10-31302021-10

26、-3130工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012NNavUUU05. 1211 . 1 ( 3 )3a vklUkXI22( 3 )3a vklklUkRXIklZklRklX13klklRXklRklklZX13klklXRklXklklZR二、求短路电流的两个假设二、求短路电流的两个假设假设一：不管短路点发生在何处，在计算短路电流时，均可假定作用于短路点的电压假设一：不管短路点发生在何处，在计算短路电流时，均可假定作用于短路点的电压 是该电压等级线路电压的平均值是该电压等级线路电压的平均值Uav假设二：由电源至短路点之间的短路阻抗假设

27、二：由电源至短路点之间的短路阻抗 应包括电阻应包括电阻 和和 电抗电抗 。计算短路电流时。计算短路电流时在高压系统中：若在高压系统中：若 , 可忽略可忽略 ，在低压系统中，若在低压系统中，若 , 可忽略可忽略 ，线路L，R负载L，RUikklklklZRj LZRj Lsin()amuUtikK(3)K(3)2021-10-31312021-10-3131工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012UN（kV）361035110220330500Uav（kV）3.156.310.537115230345525常用的各个电压等级的平均额定电压常用

28、的各个电压等级的平均额定电压2021-10-31322021-10-3132工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012三、计算短路电流的方法三、计算短路电流的方法有名值法有名值法标么值法标么值法（一）标幺值法（一）标幺值法1. 标幺制标幺制定义：各元件的物理量用相对值（小数或分数）表示时定义：各元件的物理量用相对值（小数或分数）表示时 称标幺制。称标幺制。2. 标幺值标幺值：任意一个物理量对基准值的比值称为标幺值。：任意一个物理量对基准值的比值称为标幺值。基准值基准值是衡量某个物理量的标准或尺度。是衡量某个物理量的标准或尺度。该量的实际值（任

29、意单位）某量的标么值该量的基准值（与实际值同单位）RMS (root-mean-square)有效值、均方根 p.u. (per unit)标么值2021-10-31332021-10-3133工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012选定：选定： 基准容量基准容量Sj , 基准电压基准电压Uj , 基准电流基准电流 Ij 和基准电抗和基准电抗Xj , 则电力系统中，容量则电力系统中，容量S，电压，电压U，电流，电流I，电抗，电抗X的标幺值的标幺值 可表示为：可表示为：*jjjjSUSUIXIXSUIX2021-10-31342021-10-

30、3134工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123. 注意：注意： “ * ” 表示标幺值，表示标幺值，“ j ”表示基准值。表示基准值。 在三相交流电系统中，成立在三相交流电系统中，成立UISIXU33jjjjSjUjIjUjjjjIUSXXIU3323 只有两个量是独立的只有两个量是独立的3jjjSIU23jjjjjUUXSI故基准值通常选择故基准值通常选择容量容量Sj和和电压电压Uj。*jjjjSUSUIXIXSUIX2021-10-31352021-10-3135工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化

31、与电气工程学院 2012 基准值是任意选的。基准值是任意选的。 一般情况下一般情况下Sj=100MVA Uj= 短路点所处的电路平均电压值短路点所处的电路平均电压值Uav 复数量的标么值可分别用其实部和虚部或模数对基准值的复数量的标么值可分别用其实部和虚部或模数对基准值的 标么值标么值来表示来表示 2222szjjjjSSPjQPQ eSRjXZRjXRXeZ 其中*arctan;arctanSZQXPR2021-10-31362021-10-3136工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012（二）供电系统中各元件电抗标幺值的计算（二）供电系

32、统中各元件电抗标幺值的计算1. 电力线路的电抗标么值电力线路的电抗标么值*020022jjLLjjjjavSSx lXXXx lx lUSUU供电系统经过几级变压，上式仍能适用，证明：供电系统经过几级变压，上式仍能适用，证明：,abbmbhh223222.2%*231 0 01 0 0332%1 0 0() ()()() ()jjNL RNL RL RL RL RjNL RNL Ra va vjNL RLNL Ra vSSUUXXXa vL RXIIUUa vo rSUXSUUXU23jjjjjUUXSI23avjjUXS多级电压的供电系统示意图线路所在处的平均电压(3)shi2021-10-

33、31372021-10-3137工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20122. 变压器变压器23%100100N TTN TTN TN TIXSXkUUu23jjjjjUUXSI2%100kN TTN TuUXS72)3()3(10)(3alikFsh2021-10-31382021-10-3138工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123. 电抗器电抗器电抗器是用来限制短路电流用的电感线圈电抗器是用来限制短路电流用的电感线圈 给定额定电抗百分数给定额定电抗百分数XLR%15. 132)

34、2() 3 (FF22222.%*1003%1001003()()()()()jN LRLRLRjN LRjjjN LRN LRLRLN LRN LRN LRjjSUXXLRXIUorSSUUXXSIUUUX23jjjjjUUXSI电抗器所在处的平均电压72)2()2(10)(2alikFsh233121222111()()( )avavavavavavUUUlllUUUXXX2021-10-31392021-10-3139工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012232%()1003N LRavLRNRavN LRUUXXUI23jjjjj

35、UUXSI2021-10-31402021-10-3140工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20124. 电源电源 无穷大电源的内阻抗为零无穷大电源的内阻抗为零0*SX 给定电力系统变电所出口断路器的短路容量给定电力系统变电所出口断路器的短路容量(遮断量遮断量)Sk(MVA)， 系统阻抗标幺值系统阻抗标幺值22*jjjSskjjkSUUXXSSXS短路点所在处的平均电压2122221233122*323()()avSkavavavavSkavavkjjSavSjkavkUXSUUUUXSUUSSSXUXXSUS l23jjjjjUUXSI20

36、21-10-31412021-10-3141工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012四、求电源至短路点的总电抗四、求电源至短路点的总电抗X*（短路回路总电抗）（短路回路总电抗）求总电抗时，可按电路串、并联关系求。求总电抗时，可按电路串、并联关系求。2021-10-31422021-10-3142工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012五、短路参数的计算五、短路参数的计算1. 短路电流的计算短路电流的计算1） 三相短路电流三相短路电流周期分量有效值周期分量有效值21ii 、*(3)*1zX

37、I*(3)1()zjXII2）其它三相短路电流）其它三相短路电流三相稳态短路电流三相稳态短路电流(3)(3)zII短路电流周期分量有效值的标么值：短路电流周期分量有效值的标么值：短路电流周期分量有效值的有名值：短路电流周期分量有效值的有名值：2021-10-31432021-10-3143工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012冲击电流及冲击电流有效值冲击电流及冲击电流有效值高压系统发生三相短路时，一般可取高压系统发生三相短路时，一般可取1.8shk则则(3)(3)2.551.51shzshziIII低压系统发生三相短路时，一般可取低压系统

38、发生三相短路时，一般可取1.3shk则则(3)(3)1.841.09shzshziIII2. 三相短路容量的计算三相短路容量的计算*(3)1(3)1(3)*13() 3()avzjjXkjXkXU IU ISSSSk（3） 短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或断开短路容量，用来校验所选断路器的断流能力或断开 容量。容量。2021-10-31442021-10-3144工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123. 系统运行方式系统运行方式运行方式运行方式最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式最大运行方式：电源系统中发电机组投运多

39、，双回输电线路及并联变压器最大运行方式：电源系统中发电机组投运多，双回输电线路及并联变压器 均全部运行。此时，整个系统的总的短路阻抗最小，短路均全部运行。此时，整个系统的总的短路阻抗最小，短路 电流最大。电流最大。最小运行方式：电源中一部分发电机、变压器及输电线路解列，最小运行方式：电源中一部分发电机、变压器及输电线路解列， 一些并联一些并联 变压器为保证处于最佳运行状态也采用分列运行，总的短变压器为保证处于最佳运行状态也采用分列运行，总的短 路阻抗大，短路电流小。路阻抗大，短路电流小。2021-10-31452021-10-3145工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程

40、学院自动化与电气工程学院 2012例例3-1 解：解： 选定基准值选定基准值取取12100,6.3,0.4jjjSM VAUkVUkV则则11221009.16336.3100144.34330.4jjjjjjSIkAkAUSIkAkAU2021-10-31462021-10-3146工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012（2）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值1）电力系统）电力系统最大运行方式下的系统电抗最大运行方式下的系统电抗1*(3)max1000.5200MjkSXS最小运行方式下的系统电抗

41、最小运行方式下的系统电抗1*(3)min1000.6166.7mjkSXS2）架空线路）架空线路1*201 1221000.4 50.14637avjSXx lU *jskSXS20.05 ( )zjjzIt tsI 线路所在处的平均电压2021-10-31472021-10-3147工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123）电力变压器）电力变压器T111%*710031001003.152.222kjNTUSSX4）电缆线路）电缆线路222*100402 26.30.08 10.2javSUXx l 5）电力变压器）电力变压器T222%

42、*5.5100510010015.5kjNTUSSX绘出短路等效电路如图所示绘出短路等效电路如图所示k2021-10-31482021-10-3148工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012（3）求）求 点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值*1123*1m1m230.50.1462.222.8680.60.1462.222.968MMXXXXXXXX2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方

43、式1*1(3)9.1612.8683.197jMIz MXIKA *1(3)11112.9689.163.086mz mjXIIKA *(3)1()zjXII2021-10-31492021-10-3149工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123）其它三相短路电流）其它三相短路电流最大运行方式最大运行方式(3)(3)13.197z MIIKA1(3)(3)1(3)(3)112.552.55 3.1978.1521.511.51 3.1974.827shz Mshz MiIKAIIKA最小运行方式最小运行方式(3)(3)13.086z mI

44、IKA1(3)(3)1(3)(3)112.552.55 3.0867.8691.511.51 3.0864.6shz mshz miIKAIIKA4）三相短路容量）三相短路容量最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式1(3)1100 2.86834.9k MjMSSXMVA 1(3)1100 2.96833.69k mjmSSXMVA a2021-10-31502021-10-3150工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012（4）求）求点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1

45、）总电抗标么值）总电抗标么值*212345*2m1m23450.50.1462.220.25.58.5680.60.1462.220.25.58.668MMXXXXXXXXXXXX2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式2*2.(3)144.3428.56816.89jMIzMXIKA*2.(3)11228.668144.3416.65mzmjXIIKA2021-10-31512021-10-3151工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123）其它三相短路电流）其它三相短路电

46、流最大运行方式最大运行方式(3)(3)216.89zMIIKA(3)(3)22(3)(3)221.841.84 16.8931.081.091.09 16.8918.41shzMshzMiIKAIIKA最小运行方式最小运行方式(3)(3)216.65zmIIKA(3)(3)22(3)(3)221.841.84 16.6530.641.091.09 16.6518.15shzmshzmiIKAIIKA4）三相短路容量）三相短路容量最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式(3)22100 8.56811.7kMjMSSXMVA 2(3)2100 8.66811.54k mjmSSXMVA

47、2021-10-31522021-10-3152工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012例例2 某供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为某供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10II型。试求工厂变电所高压型。试求工厂变电所高压10kV母线上母线上k1点和点和380V母线上母线上k2点短路点短路的三相短路电流和短路容量。的三相短路电流和短路容量。解：解： 选定基准值选定基准值取取12100,10.5,0.4jjjSMVAUkVUkV则则11221005.503310.5100144330.4jjjjjjSIkAkAUSIk

48、AkAUG(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380V050.38/lkmxkmSL7-10002021-10-31532021-10-3153工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012（2）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值）计算短路回路中各主要元件的电抗标么值1）电力系统）电力系统 (由附录表由附录表15查得查得SOC=500MV.A)1*(3)100.0.2500.jOCSMV AXSMV A2）架空线路）架空线路*2022100.0.38/51.72(10.5)avjSMV AXx lkmkmUkV3）电力变压

49、器）电力变压器(由附录表由附录表4查得查得Uk%=4.5)%*4.5100.341001001000.4.5kjNTUSMV ASkV AXX2021-10-31542021-10-3154工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012绘出短路等效电路如图所示绘出短路等效电路如图所示K2K110.221.7234.544.5（3）求）求 点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值*1120.2 1.721.92XXX2）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期

50、分量有效值1*1(3)5.5011.922.86jIzXIkA2021-10-31552021-10-3155工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012K2K110.221.7234.544.53）其它三相短路电流）其它三相短路电流(3)(3)12.86zIIkA1(3)(3)1(3)(3)112.552.55 2.867.921.511.51 2.864.32shzshziIkAkAIIkAkA4）三相短路容量）三相短路容量1(3)1100.1.9252.0.kjSSXMV AMV A（4）求）求点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路

51、容量点的短路回路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值）总电抗标么值*212344.5/0.2 1.722.224.172XXXXX2021-10-31562021-10-3156工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20122）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值2*2(3)14424.1734.53jIkAzXIkA3）其它三相短路电流）其它三相短路电流(3)(3)234.53zIIkA(3)(3)22(3)(3)221.841.84 34.5363.51.091.09 34.5337.6shzshziIkAk

52、AIIkAkA4）三相短路容量）三相短路容量(3)221004.1723.98kjSSXMVAMVA2021-10-31572021-10-3157工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012例例3 用有名值法计算例用有名值法计算例2所示供电系统所示供电系统k1点和点和k2点的三相短路电点的三相短路电流和短路容量。流和短路容量。解：解：1.求求 点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量1）电力系统的电抗）电力系统的电抗2211(10.5)0.22500.jOCUkVXSMV A2）架空线路）架空线路200.38/51.9Xx lkm

53、km(由附录表由附录表15查得查得SN10-10II型断路器的断流容量型断路器的断流容量SOC=500MV.A)（1）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗110.5jUkVG(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380V050.38/lkmxkmSL7-10002021-10-31582021-10-3158工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123）绘出）绘出K1短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：K110.2221.91120.221.92

54、.12XXX （2）计算三相短电流和短路容量）计算三相短电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值11(3)10.513 2.1232.86jUkVzXIkAG(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380V050.38/lkmxkmSL7-10002021-10-31592021-10-3159工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20122）其它三相短路电流）其它三相短路电流(3)(3)12.86zIIkA1(3)(3)1(3)(3)112.552.55 2.867.921.511.51 2.8

55、64.32shzshziIkAkAIIkAkA4）三相短路容量）三相短路容量1(3)(3)1133 10.52.8652.0.kjzSU IkVkAMV AG(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380V050.38/lkmxkmSL7-10002021-10-31602021-10-3160工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20122.求求 点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量1）电力系统的电抗）电力系统的电抗22241(0.4)3.2 10500.jOCUkVXSMV A 2）架空线路的电抗）架空线路的

56、电抗 （注意要折算）（注意要折算）22232010.4()0.38/5()2.76 1010.5jjUkVXx lkmkmUkV （1）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗）计算短路回路中各元件的电抗和总电抗20.4jUkV3）电力变压器的电抗）电力变压器的电抗(由附录表由附录表4查得查得Uk%=4.5)22%(0.4)34.5341001001000.7.2 10kjNTUUkVSkV AXXG(1)(2)(3)(4)K1K2SN10-10II10kV380V050.38/lkmxkmSL7-10002021-10-31612021-10-3161工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自

57、动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012K2K1413.2 10322.76 10337.2 10347.2 104）绘出）绘出K2短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：短路等效电路如图所示，并计算总电抗如下：3433212347.2 10/3.2 102.76 106.68 102XXXXX（2）计算三相短电流和短路容量）计算三相短电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值）三相短路电流周期分量有效值232(3)0.4233 6.68 1034.57jUkVzXIkA2021-10-31622021-10-3162工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自

58、动化与电气工程学院 20122）其它三相短路电流）其它三相短路电流(3)(3)234.57zIIkA2(3)(3)2(3)(3)222.551.84 34.5763.61.511.09 34.5737.7shzshziIkAkAIIkAkA4）三相短路容量）三相短路容量2(3)(3)22330.434.5723.95.kjzSU IkVkAMV A在工程设计说明书中，往往只列短路计算表在工程设计说明书中，往往只列短路计算表,给出等效电路，示出短路点给出等效电路，示出短路点短路计算点短路计算点 三相短路电流三相短路电流/kA三相短路容量三相短路容量/MV.A K12.862.867.294.32

59、52.0 K234.5734.5763.637.723.95(3)zI(3)I(3)shi(3)shI(3)kS2021-10-31632021-10-3163工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 2012短路电流计算小结短路电流计算小结1. 方法方法有名值法、标么值法有名值法、标么值法2. 容量容量S、电压、电压U、电流、电流I、电抗、电抗X之间的关系之间的关系已知容量容量S、电压、电压U电流电流电抗电抗UISIXU333SIU3UXI容量指系统总容量容量指系统总容量电压指系统线电压电压指系统线电压电流指某一相电流电流指某一相电流电抗指某一相电

60、抗电抗指某一相电抗近似计算法，线路上电压为平均电压2021-10-31642021-10-3164工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20123. 标么值法相关公式标么值法相关公式基准的选择基准的选择基准电压取基准电压取 Uj= 短路点所处的电路平均电压值短路点所处的电路平均电压值Uav基准容量取基准容量取Sj=100MVA3jjjSIU23jjjjjUUXSI计算出基准电流和基准电抗计算出基准电流和基准电抗2021-10-31652021-10-3165工厂供电课件工厂供电课件_ _第第3 3章章自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院 20