论工厂电力系统的短路校验

1、工厂电力系统短路的校验一、电力系统的发展定义：由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和

2、运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准

3、已成为一个国家经济发展水平的标准。发展简况： 电力系统在电能应用的初期，由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等的照明供电系统，可看作是简单的住户式供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，如1882年T.A.托马斯·阿尔瓦·爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有6台直流发电机（总容量约670千瓦），用110伏电压供1300盏电灯照明。19世纪90年代，三相交流输电系统研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。20世纪以后，人们普遍认识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业布局、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著的社会经济效益。于是，电力

4、系统的规模迅速增长。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。它东西横越7000千米，南北纵贯3000千米，覆盖了约1000万平方千米的土地。中华人民共和国的电力系统从50年代开始迅速发展。到1991年底，电力系统装机容量为14600万千瓦，年发电量为6750亿千瓦时，均居世界第四位。输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的省电力系统，大区之间的联网工作也已开始。 随着工厂电力系统的发言越来越好，其内部的电路也就越来越复杂，这样造成短路的几率也就越大，下面就来介绍一下短路的校验及相关知识！二、短路基本

5、知识简介电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(短路)时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。在中性点直接接地的电网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的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，由于电源供电回路阻抗的减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过回路的额定电流许多倍。短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离，例

6、如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的1015倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。短路电流的危害：短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的

7、产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。三、短路原因在工厂供电中,短路故障的主要原因:1绝缘损坏,造成绝缘损坏的原因有很多,主要有以下几点:（1）由于设备长期运行,绝缘自然老化,被正常电压击穿 （2）设备质量低劣,绝缘强度不够,被正常电压击穿（3）设备绝缘满足要求,但被过电压击穿（4）设备绝缘受外力损伤,造成短路,像被老鼠咬坏绝缘这类2.元件损坏，例如设备绝

8、缘材料老化，设计、制造、安装、维护不良等造成的设备缺陷发展成为短路。3.气象条件影响，例如雷击过后造成的闪烁放电，由于风灾引起架空线断线和导线覆冰引起电线杆倒塌等。4.人为过失，例如工作人员带负荷拉闸，检修线路或设备时未排除接地线合闸供电，运行人员的误操作等。人为破坏，如偷电线和美国的科索沃战争、伊拉克战争时使用的碳纤维弹。5.其他原因，例如挖沟损伤电缆，鸟兽风筝跨接在载流裸导体上等。比如工作人员发生误操作或者将低电压设备接入高电压的电路中,就可能造成短路鸟兽等,像蛇,鼠之类的跨越在裸露的相线或者相线与接地物体之间也会造成短路四、短路对电力系统的危害有以下几点1.产生大电流：有时会产生上万甚至

9、十几万安的大电流。因此会产生大量的热量，损毁设备，电弧会将许多元件短时间融化。同时，产生的电流还会带来一定的电磁力，它同样会损坏设备。短路时产生很大的电动力和很高的问题,会使短路电路中的元件受到损坏,很可能引发火灾事故2.造成低电压：短路时电路的电压骤降它会使电气设备无法正常工作。这种危害在医院矿山时会引起危险。3.干扰抑制与破坏系统的稳定运行。短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停电,而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失。4.线损，热损，无功功率等增大。严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列

10、。5.不对称短路,像单相短路和两相短路,短路电流会产生较强的不平衡交变电磁场,对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，有可能引发误动作。五、短路的校验短路故障：短路故障是电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。发生短路故障时，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35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

11、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。大容量电力系统中的短路电流计算（一）短路电路计算概述 供配电系统要求对用户安全可靠地供电，但是由于各种原因，也难免出现故障，其中最常见的故障是短路，而短路的后果十分严重，直接影响供配电系统及电气设备的安全运行。为了正确的选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在通过可能最大的短路电流时也不致损坏，因此必须进行短路电流计算。同时为了选择切除短路故障的开关电器、整定作为短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图

12、，如下图所示。在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的主要参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得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。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，如下图所示，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将所计算的短路电流流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，一般是分子标序号，分母标阻抗值（即有电阻又有电抗时，用复数形式R+jX表示）。然后将等效电路化简。对企业供配电系统来说，由于将电路系统当作无限大容量电源，求出其等效总电阻。最后计算短路电流和短路容量。 短路计算电路图短路计算等效电路图短路

13、电流计算方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。在供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑正常运行的情况，而且要考虑短路。短路电流计算结果可作为选择电气设备及供配电设计的依据。短路电流的计算方法有：故障电流计算 对称的短路电流计算 非对称的短路电流计算-应用序网阻抗合成计算法 无限大容量系统 有限容量系统 短路功率法 标幺制法 有名单位制计算法 实用运算曲线法 （二）采用欧姆法进行三相路计算在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值可按下式计算： 式中，为短路计算点的短路计算电压（有的书称为平均额定电压），即短路计算电压取为比线路电压Un高5%。

14、在高压电路的短路计算中，通常总电抗远比总电阻大，所以一般可以只计电抗，不计电阻。再计算低压侧短路时，也只有当短路电路的RX/3时才需计电阻。如果不计电阻，则三相短路周期分量有效值为：=三相短路容量按下式计算：=1、电力系统的阻抗 电力系统的电阻相对于电抗来说很小一般不予考虑。电力系统的电抗，可由电力系统变电所高压馈电线出口断路器的断流容量Soc来估算，因此电力 系统的电抗为：如只有开断电流数据，则其断流容量可按下式计算： 2、电力变压器的阻抗（1）电力变压器的电阻可由变压器的短路损耗近似地计算。（2）电力变压器的电抗可由变压器的阻抗电压近似地计算。3、电力线路的阻抗（1）电力线路的电阻可由导线

15、电缆的单位长度电阻值求得，即 （2）电力线路的电抗可由导线电缆的单位长度电抗值求得，即 求出短路中各主要元件的阻抗后，就化简电路，求出其总阻抗。然后按有关公式计算其他短路电流、和等。 必须注意：在计算短路电路的阻抗时，假如电路内含有电力变压器，则电路内各元件的阻抗都应统一换算到短路点的短路计算电压去。阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。因此阻抗换算公式为： 六、例题分析例1：如下网络，在f点发生三相短路，试用同一变化法计算t=0S,0.2S,4S的短路电流，及（取）解：用标么制法，取（1）绘制等值电路图（2）网络化简，求（一定要注意是 并联）（3）计算由查附录C曲线得：短路处等值发电机的额

16、定电流为：各时刻短路电流周期分量有效值为：(4) 求通过分析上题知道啦，短路校验的一般计算方法就是计算短路电流，这是短路计算中的重要参数，也是我们通常说的校验，他是为下面选择合适的用电器做了前提条件！下面再分析一道例，题这道例题相对要复杂一些！例2 某供配电系统如上图所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10型。试求企业变电所高压10KV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。解 1、求k-1点的三相短路电流和短路容量（UC1=10.5KV)(1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗电力系统的电抗；由附录表3可查得SN10-10型断路器的断流容量SOC=50

17、0MVA，因此架空线路的电抗： 由表4-1查得，因此 绘k-1点短路的等效电路如上图a所示，并计算总电抗如下：(2)计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值：三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：三相短路容量：2. 求k-2点的三相短路电流和短路容量（）（1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗： 电力系统的电抗：架空线路的电抗：电力变压器的电抗： 有附录表2得%=4.5,因此绘k-2点短路的等效电路如上图b所示，并计算其总电抗如下：（2）计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值：三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：三相短路冲

18、击电流及第一周期短路全电流有效值:三相短路容量：三.采用标幺制法进行三相短路计算某一物理的标幺值,为该物理量的实际值A与所选定的基准值比值，即按标幺制法进行短路计算时，一般先选定基准容量和基准电压。基准容量，工程设计中通常取基准电压，通常取元件所在的短路计算电压，取选定了基准容量和基准电压以后，可按下式计算基准电流：按下式计算基准电抗：下面分别讲述供电系统中各主要元件的电抗幺值的计算（取，）。1）电力变压器的电抗标幺值2）电力变压器的电抗幺值3）电力线路的电抗标幺值求出短路电路中各主要元件的电抗幺值后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算起总电抗标幺值。由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点电压无关，因此无需进行电压换算，这也是标幺制