1、電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算1第1頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四第一節(jié) 短路的一般概念故障:一般指短路和斷線,分為簡單故障和復(fù)雜故障簡單故障:電力系統(tǒng)中的單一故障復(fù)雜故障:同時(shí)發(fā)生兩個(gè)或兩個(gè)以上故障短路:指一切不正常的相與相之間或相與地之間（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。2第2頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四表4-1 各種短路的示意圖和代表符號(hào) 短路種類 示意圖 代表符號(hào)三 相 短 路 f(3) 兩 相 短 路 接 地 f(1,1)兩 相 短 路 f(2) 單 相 短 路 f(1)一、短路的類型 3第3頁，共20頁，2022年，5月20日

2、，18點(diǎn)2分，星期四絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。惡劣天氣：雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。人為誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。二、短路的主要原因4第4頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四(1)電流劇增：設(shè)備發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時(shí)間較長，可能使設(shè)備過熱甚至損壞;由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，致使導(dǎo)體變形甚至損壞。(2)電壓大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。(3)當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持

3、續(xù)時(shí)間又較長時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)可能失去同步，破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，造成大面積停電，這是短路最嚴(yán)重的后果。(4)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí),三相不平衡電流會(huì)在相鄰的通訊線路感應(yīng)出電動(dòng)勢,影響通訊.三、短路的危害5第5頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四四、計(jì)算短路電流的目的短路電流計(jì)算結(jié)果是選擇電氣設(shè)備（斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等）的依據(jù)；是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和整定的基礎(chǔ)；是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的依據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。6第6頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四恒定電勢源（又稱無窮大功率電源），是指端電壓幅值和頻率都保持

4、恒定的電源，其內(nèi)阻抗為零。一、三相短路的暫態(tài)過程 第二節(jié) 恒定電勢源電路的三相短路圖6-1 簡單三相電路短路7第7頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四短路前電路處于穩(wěn)態(tài)： 8第8頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四a相的微分方程式如下：其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：周期分量和非周期分量。 假定t0時(shí)刻發(fā)生短路9第9頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四短路電流的強(qiáng)制分量, 并記為 周期分量：10第10頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四非周期電流 ：短路電流的自由分量,記為 特征方程 的根。 非周期分量電流衰

5、減的時(shí)間常數(shù) （C為由初始條件決定的積分常數(shù)）11第11頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四短路的全電流可表示為： 短路電流不突變短路前電流積分常數(shù)的求解12第12頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四指短路電流最大可能的瞬時(shí)值，用 表示。其主要作用是校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度。一般電力系統(tǒng)中，短路回路的感抗比電阻大得多，即 ，故可近似認(rèn)為 。非周期電流有最大值的條件為：短路前電路空載（Im=0),并且短路發(fā)生時(shí)，電源電勢過零（0）。二、短路沖擊電流13第13頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四圖6-3 短路電流非周期分量有最大可能值的

6、條件圖 非周期電流有最大值的條件為（1）短路前電路空載（Im=0)；（2）短路發(fā)生時(shí)，電源電勢過零（0）。14第14頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四將 ， 和 0代入式短路全電流表達(dá)式： 短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期時(shí)出現(xiàn)（如圖4-4）。若 Hz，這個(gè)時(shí)間約為0.01秒，將其代入式（6-8），可得短路沖擊電流 ：kim為沖擊系數(shù),實(shí)用計(jì)算時(shí)，短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)kim1.9；短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓母線時(shí)kim1.85；在其它地點(diǎn)短路kim1.8。P11315第15頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四圖4-4 非周期分量有最大可能值時(shí)

7、的短路電流波形圖 16第16頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四三、短路電流的有效值在短路過程中，任意時(shí)刻t的短路電流有效值，是指以時(shí)刻t為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值，即 為了簡化計(jì)算，通常假定：非周期電流在以時(shí)間t為中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，因而它在時(shí)間t的有效值就等于它的瞬時(shí)值，即17第17頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四對(duì)于周期電流，認(rèn)為它在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值恒定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的t時(shí)刻的幅值。因此，t時(shí)刻的周期電流有效值應(yīng)為 圖6-5 短路電流有效值的確定 18第18頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星期四根據(jù)上述假定條件，公式(6-10)就可以簡化為 ：短路電流的最大有效值： 短路電流的最大有效值常用于校驗(yàn)?zāi)承╇姎庠O(shè)備的斷流能力或耐力強(qiáng)度。 （6-11）短路電流最大有效值出現(xiàn)在第一周期，其中心為：t=0.01s19第19頁，共20頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2分，星