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《短路电流计算实例》PPT课件

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短路电流计算PPT课件

短路电流计算PPT课件

• 在中性点非有效接地系统中，短路故障主要 是各种相间短路，而单相接地不会造成短路， 属于一种运行障碍。
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
2、短路原因
供电技术电子课件
• 引起绝缘损坏的原因：
➢过电压
➢绝缘的自然老化和污秽
➢运行人员维护不周
➢直接的机械损伤
• 电力系统其他一些故障也可能导致短路：
➢输电线路断线和倒杆事故
➢运行人员违章操作 ➢鸟和小动物等跨接裸导体等
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
3、短路的类型
A
I (3) k .A
k(3 )
电源 0
B
I (3) k .B
C
I (3) k .C
a ) 三相短路
供电技术电子课件
负荷
I (3) k .A
I (3) k .C
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
行
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
供电技术电子课件
第二节 无限大容量电源系统供电 时短路过程的分析
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所
X
供电技术电子课件
一、无限大容量电源
• 特点
➢内阻为零 ➢输出电压不随负载变化
实际中可以看作无限大容量供电系统的条件：
➢ 当用户的负荷容量远小于给它供电的电力系统容量时 (1/50)；
I (3) k .B X
电源 0
A
I (2) k .A
B
I (2) k .B
C
供电技术电子课件
k(2 )
负荷
b ) 两相短路
I (2) k .B
I (2) k .A
©中国矿业大学信电学院电气工程研究所

电力电路短路电流计算PPT

电力电路短路电流计算PPT

K (3) 1
1T
K(3) 2
S
QF
1WL
3T
2T
2WL
5km 0.4Ω/km
1km 0.38Ω/km
SOC = 1000MVA
2500kVA
800kVA 10/0.4kV
35/10.5kV
UK%＝6.5
UK%＝4.5
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
1. 由短路电流运算系统图画出短路电流运算等效电路图。
简化等值电路图，求出短路总阻抗标幺值。简化时电路的各种简化方法都可以使用，如 串连、并联、Δ-Y或Y-Δ变换、等电位法等。 运算短路电流标幺值，短路电流着名值和短路其它各量。即短路电流、冲击短路电流和 三相短路容量。
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
三相短路电流运算 短路电流的运算步骤
短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸取的能量，导体的 电阻率和比热也随温度变化
将 带入，
第四节 短路电流的效应
短路电流的热效应
短路产生的热量
一样采取等效方法运算，用稳态短路电流运算实际短路电流产生的热量。 由于稳态短路电流不同于短路全电流，需要假定一个时间，称为假想时间 。在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流在实际短路连 续时间内所产生的热量。短路电流产生的热量
同时电动机迅速遭到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一 样只推敲电动机对冲击短路电流的影响。
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算
两相短路电流运算
无穷大功率电源供电系统两相短路电流
目的：用于继 电保护灵敏度 的校验
两相短路电流与三相短路电流的关系
第三节 无穷大功率电源供电系统三相短路电流的运算

电力系统三相短路电流的实用计算PPT(27张)

电力系统三相短路电流的实用计算PPT(27张)
生的电压。这两个分量的叠加，就等于发生短路后节点
i的实际电压，即
Vi Vi(0) ZifIf
(6-4)
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
公式（6-4）也适用于故障节点f，于是有
Vf Vf(0) ZffIf
（6-5）
Z ff 是故障节点f的自阻抗，也称输入阻抗。
方程式（6-5）含有两个未知量Vf , I f ，根据故障
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
Vபைடு நூலகம் ZijIj ZifIf jG
（6-3）
由式（6-3）可见，任一节点电压i的电压都由两项叠
加而成。第一项是当 I f 0 时由网络内所有电源在节
点i产生的电压，也就是短路前瞬间正常运行状态下的
节点电压，记为Vi ( 0 ) 。第二项是当网络中所有电流源都 断开，电势源都短接时，仅仅由短路电流I f 在节点i产
对应的对角元素中
增加负荷导纳 y LD .k 。 最后形成包括所
有发电机支路和负荷
支路的节点方程如下
YVI (6-2)
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流 如图6-3所示，假定系统中的节点f经过过渡阻抗 z f
发生短路。对于正常状态的网络而言，发生短路相 当于在故障节点f增加了一个注入电流 I f 。因此， 网络中任一节点i的电压可表示为：
一、计算曲线的概念
计算电抗是指归算到发电机额定容量的外接电抗的 标幺值和发电机纵轴次暂态电抗的标幺值之和。
xjs xd xe （6-24）
所谓计算曲线是指描述短路电流周期分量与时间t
和计算电抗 x js 之间关系的曲线，即
Ip* f(xjs,t)
（6-25）

短路电流及其计算课件

短路电流及其计算课件

通过建立等效电路来计算短路电流， 适用于具有多个元件和复杂连接的电 路。
叠加法
适用于多个电源或复杂电路，可以通 过叠加各个电源对短路点的贡献来计 算短路电流。
进行计算
01
根据选择的计算方法，使用确定 的电路参数进行短路电流的计算 。
02
可能需要使用计算器或计算机软 件进行计算，确保计算的准确性 和可靠性。
叠加原理法
总结词
将电路中的电压或电流源分别独立作用，然后叠加得到短路电流。
详细描述
叠加原理法是一种较为复杂的短路电流计算方法，适用于多个电源和电阻的电 路。通过将电路中的电压或电流源分别独立作用，然后根据叠加原理计算短路 电流。这种方法需要较高的数学和电路分析能力。
节点电压法
总结词
通过求解节点电压方程来计算短路电流。
分析计算结果
根据计算结果，分析短路电流的大小 和方向。
根据短路电流的大小，评估对电路元 件和设备的影响，以及可能的安全风 险。
04 短路电流的限制 与保护
短路电流的限制措施
变压器分接开关调整
通过调整变压器分接开关，改变变压器变比，从而限制短路电流 。
串联电抗器
在系统中串联电抗器，通过增加系统的电抗值来限制短路电流。
详细描述
节点电压法是一种基于节点电压的短路电流计算方法，通过建立节点电压方程并 求解，可以得到各支路的电流，进而求得短路电流。这种方法适用于具有多个支 路的电路，但需要建立正确的节点电压方程。
相量法
总结词
利用相量表示法，通过相量图和相量方程求解短路电流。
详细描述
相量法是一种较为高级的短路电流计算方法，适用于交流电路。通过将交流电路中的电压和电流用相量表示，并 建立相量方程，可以在相量图上求解短路电流。这种方法需要较高的数学和电路分析能力，但可以处理较为复杂 的交流电路。

供配电技术短路电流的计算幻灯片PPT

供配电技术短路电流的计算幻灯片PPT
短路计算中有关物理量的单位：电流为kA；电压为kV；短路 容量和断流容量单位为MVA；设备容量单位为kW或kVA；阻抗 单位为Ω等。如果采用工程上常用的单位来计算，则应注意所用 公式中各物理量单位的换算系数。
采用欧姆法进行短路计算
欧姆法即有名单位制法。因其短路计算中的阻抗都采用 有名单位“欧姆”而得名。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：
（3） 电力线路的阻抗 ①线路的电阻RWL可由导线、电缆的单位长度电阻R0值求得
RWL ROl
②线路的电抗XWL可由导线、电缆的单位长度电抗X0值求得
XW LXOl
式中R0、X0是分别为导线、电缆单位长度的电阻和电抗， l是线路长度。均可从相关手册或产品样本查阅。
求出短路电路中各元件的阻抗后，就化简了短路电路，
（5 ） 短路电流的计算概述
在计算电路图上将短路计算所需考虑的各元件额定参 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。接下来要按所选择的 短路计算点绘出等效电路图， 如上图所示。
工厂供电系统通常把电力系统当作无限大容量电源，短路电路 一般只采用阻抗串、并联的方法进行化简。对简化电路求出其等 效总阻抗，最后计算短路电流和短路容量。
X 1W 'X L 1W (U U a a Lv v )2 2 1 (U U a av v )2 2 3 (U U a av v )2 4 3 1WL的标幺值电抗为
X 1 *W X Z 1 d L 'W X 1 L 'W U S d d 2 4 L X 1W U S a d 2 v L X 1 1W U S d d 21 L

《短路电流及其计算》PPT课件

《短路电流及其计算》PPT课件

图3-1 短路的形式(虚线表示短路电流路径) k ( 3 )－三相短路 k ( 2 ) －两相短路
k ( 1 )－单相短路 k (1 .1 ) －两相接地短路
第二节 无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量
一. 无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程 无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是：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的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗 的5%～10%，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。
指数函数衰减到最大值的1/e =0.3679倍时所需的时间。
3. 短路全电流 短路电流周期分量 i p 与非周期分量i n p 之和，即为短路全电流 i k 。而某一瞬间t 的短路全电流有效值I k ( t ) ，则是以时间t 为中点的一个周期内的 i p 有效值I p ( t ) 与 i n p 在t 的瞬时值 i n p ( t ) 的方均根值，即
对一般工厂供电系统来说，由于工厂供电系统的 容量远比电力系统总容量小，而阻抗又较电力系统大 得多，因此工厂供电系统内发生短路时，电力系统变 电所馈电母线上的电压几乎维持不变，也就是说可将 电力系统视为无限大容量的电源。
图3-2a是一个电源为无限大容量的供电系统发生 三相短路的电路图。图中R W L 、X W L 为线路（WL）的 电阻和电抗，R L 、X L 为负荷（L）的电阻和电抗。由于 三相短路对称，因此这一三相短路电路可用图3-2b所 示的等效单相电路来分析研究。
二. 短路的后果 短路后，系统中出现的短路电流（short-circuit current）比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几 万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统造成极大的危害： (1) 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受到损害和破坏，甚至引发火 灾事故。 (2) 短路时电路的电压骤然下降，严重影响电气设备的正常运行。 (3) 短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，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机组失去同步，造成系统解列。 (5) 不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交流电磁场，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，甚至使之发生误动作。 由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计 算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证它在发生可能有的最大短路电流时不致损 坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定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。

短路电流计算 ppt课件


对网络阻抗进一步化简
x15

0.044
制励磁）； • 8、输电线路的电容略去不计；
ppt课件
4
二、短路电流实用计算的假设条件
• 9、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流； • 10、元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数
的误差和调整范围 • 11、除计算短路各电流的衰减时间常数和低压网
络的短路电流外，元件的电阻都略去不计； • 12、计算短路电路的接线方式应是可能发生最大
• 基准值的选取：基准容量： Sj =1000 MVA
基准电压： Uj =UP
• 电抗有名值和标幺值的变换： 发电机次暂态电抗
•
发电机：
xd" *

xd"

pe
Sj
/ cos
变压器阻抗电压百分比
• 双绕组变压器：
xb*

Ud % 100

Sj Sb
基准容量，MVA 变压器额定容量,MVA
• 系统：
s2
330kV
d2
d3 110kV
T4
T1
T2
13.8kV d1
G1
G2
T3 G3
ppt课件
12
七、各元件电抗标幺值的计算
330kV系统：
X1

100 11061.9

0.009
110kV系统：
X2

100 2268.66

0.044
变压器T1~T3：
100 X 3 X 4 X 5 0.14 90 0.16
短路电流的正常接线方式（即最大运行方式）， 而不是仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

短路电流计算PPT课件

似值。
线路种类
标称电压（kV）
电抗（Ω/km)
电缆线路
10
0.08
架空线路
10
0.35
• 2、对计算要求比较精确，可查《工业与民用配电设计手
册》的表4-9至表4-10。备注：最大截面为240mm2。
10kV系统电路元件阻抗的计算
导体绝缘层，δ为其厚度
导体，d为其外径
导体绝缘层，δ为其厚度
导体，h为其高度
目录
一、短路电流计算的基本概念
二、10kV系统电路元件阻抗的计算
三、10kV系统短路电流计算
四、0.4kV低压网络元件阻抗计算
五、0.4kV低压网络短路电流计算
六、10kV系统短路电流计算示例
七、0.4kV系统短路电流计算示例
短路电流计算的基本概念
短路电流计算的基本概念
• 三、短路类型
• 对称短路：三相短路。
中心电房变压器高压侧短路电流为11.66kA，分电房变压
器高压侧短路电流为11.02kA：
0.4kV系统短路电流计算示例
0.4kV系统短路电流计算示例
0.4kV系统短路电流计算示例
0.4kV系统短路电流计算示例
主线芯绝缘层H3
PEN相绝缘层H4
PEN相，线芯Rp
主线芯h
电缆外护套，
H1=0.035D+1(mm)
0.4kV低压网络短路电流计算
0.4kV低压网络短路电流计算
0.4kV低压网络短路电流计算
10kV系统短路电流计算示例
• 例1
k1
k2
电缆L2
分电房
ZCYJV22-3*120,0.3km
变电站
10kV
SCB11-1600kVA
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0.02219 0.01995 0.00665 0.00499
0.01526 0.01371 0.00457 0.00343
0.0165 0.01047 0.00349 0.00262
0.00749 0.006732 0.002244 0.00168
0.004993 0.004488 0.001496 0.00112
框架容量 (AF)
50~100 225
400~800
1000~4000
X (mΩ) 3.6 0.96 0.192
0.072
110V 0.0976 0.0793 0.0159
0.0059
190V 0.0997 0.0266 0.0053
0.00199
基準電壓
208V
220V
0.0832 0.0743
0.0221 0.0198
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8
故障電流的來源
台供電電局
G
IM
SM
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故障電流的來源
故障電流
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故障型態
常見的故障型態如下： 三相短路故障 • 兩相短路故障(相間短路) • 兩相短路接地故障 • 單相接地故障
一般考量三相短路故障。
因三相短路故障電流最大；單相線對 地故障之機率比三相短路故障小的很 多。
0.004438 0.003990 0.001330 0.00100
0.002774 0.002493 0.000831 0.00062
0.001664 0.001497 0.000499 0.00037
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17
17
設備阻抗參考值
低壓斷路器之電抗
無熔絲開關(NFB)以1000KVA為基準值之電抗標么值
•感應電動機沒有直流激磁，磁場之磁力線 乃來自於定部之剩磁，其磁力線當故障發生， 會因電源電壓失去而衰減，故其所供應之短 路故障電流突降經數週後完全消失。
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7
故障電流的來源
電容器: • 在發生短路事故時，電容器所儲存電能，
會向故障點放電，提供系統故障電流。
• 因電容器儲存能量不大，且為時間極短之 高頻電流，故電力電容器在故障電流方面 通常不計。
0.00443 0.00396
0.00166 0.00148
380V 0.0449 0.00665 0.00133
0.00050
440V
0.0186
0.00496
0.00099 3
0.00037 2
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20ppt课件来自21對稱 / 非對稱故障電流
• 計算後所得故障電流值為短路電流之交流有效對稱，但保 護裝置啟斷電流時間短，當電流直流成份未衰減前便會啟 斷，所以保護裝置須以非對稱故障電流來選定啟斷器之啟 斷容量。
的壓降；此時同步電動機自系統中所接收 的電能不足以驅動其負載。但電動機因慣 性持續運轉，其激磁機仍在激磁中；此時 同步電動機如同發電機，提供系統故障電 流。 •電動機轉速會漸慢，故障電流亦漸減小。
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6
故障電流的來源
感應電動機: •感應電動機當故障發生後因慣性作用使其
成為發電機作用，提供故障電流。
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4
故障電流的來源
發電機:
•發生短路故障時，發電機之激磁及速度仍 繼續，其產生感應的電壓提供電力系統短 路電流的來源，短路電流之大小受到發電 機及線路的阻抗限制。
•短路瞬間故障電流極大，隨時間衰減至某 一穩定值。
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5
故障電流的來源
同步電動機: •事故發生時，因故障使系統電壓發生很大
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故障電流計算之步驟
1. 整理單線圖 2. 轉換單線圖為阻抗圖並標上阻抗數值。
(單線圖上有提供系統故障電流之電流 源及電路元件) 3. 簡化阻抗為故障點之等效阻抗。 4. 計算短路故障電流或短路故障仟伏安。
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故障電流計算之步驟
轉換單線圖為阻抗圖
250MVA
~
11 .4 KV / 480 V 750 KVA x 5.5%
短路電流簡介及計算實例
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1
簡報內容
• 計算故障電流的目地 • 故障電流的來源 • 故障型態 • 故障電流計算之步驟 • 設備阻抗參考值 • 對稱/非對稱故障電流 • 標么法計算步驟 • MVA法計算步驟 • 計算實例
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2
計算故障電流的目地
•線路發生事故(短路或接地)時，事故點會接 受電源及設備所提供電流稱為故障電流。
計算短路電流時，一般皆簡單地將旋轉電機之電抗分為： • Xd〞－－次暫態電抗，為發生短路時第一週波的電抗值 • Xd′－－暫態電抗，為發生短路0.5秒至2秒的電抗值 • Xd －－同步電抗，為計算穩態短路電流的電抗值
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14
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設備阻抗參考值
比流器之電抗 比流器以1000KVA為基準值之電抗標么值
190V 0.0997 0.0499 0.0266 0.0183 0.0140 0.00897 0.00598 0.00532 0.00332 0.00199
基準電壓
208V
220V
380V
440V
0.08321 0.07479 0.02493 0.01870
0.04161 0.03741 0.01247 0.00935
框架容量 (AF) 100 150 200 250 300 400 500 600 800
1000~4000
X (mΩ)
3.6 1.8 0.96 0.66 0.504 0.324 0.216 0.192 0.120 0.072
110V 0.2975 0.1487 0.0793 0.0545 0.0416 0.0267 0.0178 0.0159 0.0099 0.0059
3,750Hp,48V0
x 25% M
Fault point
求故障點短路電流。
定基值Sb=750KVA , Vb=480V化 , 簡成阻抗圖
Xtr 0.055
Fault point
750
1pu
Xs 250 10000.00p3u
~
1pu
~ Xm0.25pu
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設備阻抗參考值
故障時線路須考慮之阻抗： 電源短路阻抗 變壓器之阻抗 匯流排的阻抗 電纜的阻抗(series impedance) 故障點阻抗 電動機的電抗
• 故障電流值可用來選擇保護裝置(CB)之額定 啟斷值、額定瞬時值及保護電驛電流設定點。
• 當故障發生時，保護裝置(CB)須能承受故障 電流產生能量，有效將故障點切離系統，避 免事故擴大。
ppt课件
3
故障電流的來源
電力系統在發生短路故障一瞬間，故障電流 來源如下：
•電源(供電局) •發電機 •同步電動機 •感應電動機 •電容器