工厂供电短路电流.ppt

工厂供配电
第4章 短路电流计算
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在工厂供配电系统的设计和运行中，不仅要考虑系统的正常运行状态，还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况，最严重的故障是短路故障。
本章讨论和计算供配电系统在短路故障情共九十九页。

短路发生以后，系统电流将由原来的正常负荷电流突然增大，经过暂态过程后达到短路后的稳定值。
由于暂态过程的短路电流比稳态值大得多，它对电气设备的危害也很严重，因此有必要对三相短路电流的暂态过程加以分析。
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短路电流暂态过程
短路电流最大值条件
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（1）短路电流暂态过程
图1 三相短路时的三相等效电路图
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图 2 分析三相短路时的单相等效电路图
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当t＝0时刻，发生三相短路，则图2所示等效电路的电压方程为：
解微分方程得短路全电流为：
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当t＝0时刻，发生三相短路，由于短路电路存在电感，电流不能突变，因此引起一个过渡过程，即“短路暂态过程”。
短路前，电路中的正常负荷电流为：

当t＝0时刻，发生三相短路
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解方程（3）得：
代入公式（2）可得短路全电流瞬时值为：
式（5）中，右端第一项为短路电流周期分量; 第二项为短路电流非周期分量。
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由式（5）可以看出，非周期分量在短路后按指数曲线衰减，经历（3~5）Tfi即衰减至零，暂态过程结束，短路进入稳态，稳态短路电流只含有短路电流的周期分量。
上述现象的电流波形图如图3所示。
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图 3 三相短路电流过渡过程波形图
正常运行状态
短路暂态过程
短路稳态过程
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（2）短路电流最大值的条件：
当电路的参数不变时，短路电流周期分量幅值不变，而短路电流非周期分量则是按指数规律单调衰减。因此，非周期电流的初值越大，过渡过程中短路全电流的最大瞬时值也就越大。
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由公式（4）分析可知，短路电流非周期分量的初值取最大值的条件为：
短路前为空载，即Im=0，这时
设电路的感抗X比电阻R大得多，即短路阻抗角kl≈90。
短路发生于某相电压瞬时值过零值时，即当t=0时，初相角=0。
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3. 有关短路的物理量
短路电流稳态值
短路冲击电流瞬时值
短路冲击电流有效值
短路功率
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短路电流稳态值
指短路进入稳态后,短路电流的有效值,用I∞表示。
短路电流达到稳定过程时，短路电流非周期分量衰减为零，短路全电流只含有周期分量，所以
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短路冲击电流瞬时值
即在发生最大短路电流的条件下，这时，从公式（4）、（5）得
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当短路发生后约半个周期：
时，出现的短路电流最大瞬时值，即短路电流的幅值达到冲击电流值。
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令冲击系数
冲击系数取决于
即取决于电网的阻抗比或电网短路点的阻抗比，冲击系数取值范围为1≤ Ksh ≤2。
短路冲击电流瞬时值是用来校验电气设备力稳定的重要数据。
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在高压供电系统中取Ksh =
在低压供电系统中取Ksh =
为什么高 / 低压电网中的Ksh取值不同？
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短路电流的衰减速度与短路电路的阻抗有关。
高压电网的电阻与电抗之比值小于低压电网的电阻与电抗之比值，这就使高压电网中短路电流的衰减速度比低压电网中短路电流的衰减速度慢。
所以计算高压电网短路电流冲击系数比计算低压电网短路电流的冲击系数要大。
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短路冲击电流有效值
短路冲击电流有效值指的是短路后的第一个周期内短路全电流的有效值。
短路冲击电流有效值也是校验电气设备力稳定的重要数据。
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由于短路全电流的有效值为：

当t=，短路全电流的有效值就是对应于冲击电流ish时的有效值，用Ish表示：
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在高压供电系统中取Ksh =，
在低压供电系统中取Ksh =，
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短路功率
短路功率又称为短路容量，它等于短路电流有效值同短路点处的正常工作