第一节 概 况
三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相生短路,两相短路和单相短路(包括单相接地故障)通常三相短路电流最大。
当短路点发生在发电机附近时,两相短路电流可能大于三相短路电流。
当短路点靠近中性点接地的变压器时;单相短路电流有可能大于三相短路电流。
短路过程中,短路电流变化情况决定于电源容量大小及短路点离电源的远近。
在工程计算中,如果以供电电源容量为基准的短路电流,计算电抗大于或等于3,认为电源母线电压维持不变,不考虑短路电流周期分量的衰减,即为无限大电源容量系统或远离发电机端短路,否则短路电流应按短路电流含衰减交流分量系统,即有限电源容量的系统或靠近发电机端进行计算。
短路和电流计算应求出最大短路电流值,和最小短路电流值,以确定电气设备的容量,额定参数,及选择熔丝。继电保护整定,校验电动机的起动的依据。
一般需要计算的短路电流
—短路冲击电流(短路全电流最大瞬时值或短路电流峰值)作为选择电气设备时校验动稳定所用。
Ich—短路全电流最大有效值(第一周期的短路全电流有效值)
——超瞬变短路电流有效值(起始或0S的短路电流周期分量有效值)
——短路后0.2S的短路电流周期分量有效值。
——稳态短路电流有效值(时间为无穷大短路电流周期分量有效值)
——超瞬变短路容量
——稳态短路容量
第二节 电气元件的参数换算及网络变换
进行短路电流计算的必要的条件首先了解短路电路的电参数。如:电源容量,电源电压,电路元件的阻抗
然后按照计算公式或运算曲线,得出短路电流,其方法可以用有名单位制或标幺制。前者一般用于1000伏以下
低压网络短路电流计算,后者一般用于中高压网络。
一、标幺制
标幺制是一种相对单位制,电参数的标幺值为其有名值与基准值之比。例:
容量标幺值: 4-1
电压标幺值: 4-2
电流标幺值: 4-3
电抗标幺值: 4-4
S, U, I, X--------容量,电压,电流,电抗有名值。
Sj 搞笑西游, Uj , Ij , Xj--------容量,电压,电流,电抗的基准值。
通常首选的基准容量Sj鹿肉和基准电压Uj
基准值可以任意选定,但为方便起见,基准容量Sj一般取100MVA.
基准电压Uj应取各电压级平均电压(指线电压)Up即Uj=Up≈1.05Un
Un为系统标准电压
常用基准值(Sj=100MVA)
系统标称电压Un KV | 0.38 | 3 | 6 | 10徐周文 | 35 | 110 |
基准电压Uj=Up KV | 0.4 | 3.15 | 6.30 | 10.5 | 37 | 115 |
基准许电流Ij=1 KA | 144.3 | 18.3 | 9.16 | 5.5 | 1.56 | 0.50 |
Uj=Up≈1.05Un ,但对于0.38KV,则Uj=1.05x0.38=0.4 KV
采用标幺值计算短路电路决阻抗时,必须先将元件电压的有名值和相对值按同一基准容量换换算为标幺值,而基准电压采用各元件所在级的平均电压。电路元件阻抗标幺值和有名值的换算公式见表4-2
二 有名值
用有名值(欧姆制)计算短路电路总阻抗时必须把各电大级所在元件阻抗的相对值和欧姆值,都归算到短路点所在级平均电压下的欧姆值。换算公式见表4-2
表4-2
序号 | 元件名称 | 标幺值 | 有名值(Ω) | 符号说明 |
1 | 同步电动机(同步发电机或电动机) | Sr—同步电动机的额定容量MVA SrT—变压器额定容量MVA(对于三绕组变压器是指最大 容量绕组的额定容量) X"d—同步电机的超瞬变电抗相对值 X"d% --同步电机的超瞬变电抗百分值 Uk%变压器阻抗电压百分值 Xk%--电抗器的电抗百分值 U孙悟空拜师r--额定电压(指线电压)KV Ir --额定电流KA X.R路每相电抗值,电阻值 Sj"--短路容量MVA Sj --基准容量MVA Ij—基准电流KA ΔP—变压器短路损耗KW Uj—基准电压KV,对于发电机实际设备电压 | ||
2 | 变压器 | 当电阻忽略不计时 | 当电阻忽略不计时 | |
3 | 电抗器 | |||
4 | 线路 | |||
5 | 电力系统(已知短路容量Ss"形容悲痛的成语 | |||
6 | 基准电压相同,从某一基准容量Sj1下,标幺值X*换算到另一基准容量Sj下的标幺值X*. | 小提琴音 | ||
7 | 将电压Uj1下的电抗值X1换算到另一电压Uj2下的电抗值X2 | |||
三 网络变换
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