第六章 电力系统三相短路的实用计算
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电力系统三相短路电流计算公式在我们日常生活和工业生产中,电可是无处不在,发挥着至关重要的作用。
但您知道吗,当电力系统出现三相短路这种情况时,要计算短路电流可是有专门的公式呢!咱先来说说啥是三相短路。
这就好比一条宽阔的道路,原本电流在三根导线上稳稳当当流动,突然之间,这三条路一下子都“堵死”了,电流就像没头的苍蝇一样乱撞。
这时候,要搞清楚这混乱中的电流有多大,就得靠三相短路电流计算公式啦。
这个公式看起来可能有点复杂,不过别担心,我来给您慢慢拆解。
三相短路电流的计算公式是:$I_{k} = \frac{U_{av}}{Z_{eq}}$ 。
这里面,$U_{av}$ 表示平均额定电压,$Z_{eq}$ 表示短路回路的总阻抗。
就拿我曾经遇到的一个实际例子来说吧。
有一家工厂,新增加了一批大型设备。
在设备调试阶段,突然出现了短路故障。
技术人员赶紧进行排查,发现是三相短路了。
这时候,要计算短路电流,就得先搞清楚这短路回路的总阻抗。
他们开始仔细检查线路,从变压器到配电柜,再到每一台设备的连接线路。
发现有一段线路因为老化,电阻增大了不少。
还有一些设备的电感参数也不太正常。
经过一番努力,把这些参数都整理清楚,代入公式中,算出了短路电流的大小。
这可太重要啦!知道了短路电流的大小,才能选择合适的保护设备,比如断路器、熔断器等等,避免造成更大的损失。
再来说说这个平均额定电压。
它可不是随便定的,而是根据电力系统的标准来确定的。
不同的电压等级,平均额定电压也不一样。
总之,电力系统三相短路电流计算公式虽然有点复杂,但只要我们弄清楚每个参数的含义,结合实际情况进行准确的测量和计算,就能有效地应对短路故障,保障电力系统的安全稳定运行。
回想我之前提到的那个工厂,如果没有及时算出短路电流,采取有效的措施,可能整个生产线都得瘫痪好一阵子,那损失可就大了去了。
所以啊,掌握这个计算公式,对于电力工程师和相关技术人员来说,那可是必备的技能。
在实际工作中,我们还得考虑各种因素的影响,比如温度对电阻的影响,频率对电感的影响等等。
电力系统三相短路电流的实用计算
电力系统中,短路电流是一种非常重要的参数,它能够反映出电力系统的安全性能。
在电力系统中,短路电流通常是指在电力系统中某一点发生短路时,通过短路点的电流大小。
在电力系统中,短路电流通常是三相短路电流,因为电力系统中的电路通常是三相电路。
三相短路电流的实用计算方法有很多种,其中比较常用的方法是采用对称分量法。
对称分量法是一种基于对称分量理论的计算方法,它能够将三相电路转化为三个对称分量电路,从而简化计算。
对称分量法的基本思想是将三相电路分解为正序、负序和零序三个对称分量电路,然后分别计算每个对称分量电路的短路电流,最后将三个对称分量电路的短路电流合成为三相短路电流。
具体的计算步骤如下:
1. 将三相电路分解为正序、负序和零序三个对称分量电路。
2. 分别计算正序、负序和零序三个对称分量电路的短路电流。
3. 将三个对称分量电路的短路电流合成为三相短路电流。
对称分量法的优点是计算简单、直观,适用于各种类型的电路。
但是,对称分量法也有一些局限性,比如只适用于对称电路,不适用于非对称电路。
除了对称分量法,还有一些其他的计算方法,比如矩阵法、有限元法等。
这些方法各有优缺点,需要根据具体情况选择合适的方法。
电力系统三相短路电流的实用计算是电力系统设计和运行中非常重要的一部分,需要掌握一定的计算方法和技巧,以确保电力系统的安全性能。
电力系统三相短路电流及其计算短路全电流,为短路电流周期分量与非周期分量之和。
k p np i i i =+ 式中,p i 为短路电流周期分量,np i 为短路电流非周期分量。
短路冲击电流,三相短路电流峰值sh p i K =式中,sh K 为短路电流冲击系数。
12sh K <<()短路全电流k i 的最大有效值,也称短路冲击电流有效值(指第一个周期内)sh p I =在高压电路发生三相短路时,一般可取 1.8sh K =,因此2.55sh p i I = 1.51sh p I I =在1000kVA 及以下电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时,一般可取 1.3sh K =,因此1.84sh p i I = 1.09sh p I I =一般来说,sh i 用来校验电气设备短路时的动稳定性,sh I 校验冲击电流的热稳定性高压三相短路电流计算短路计算中有关物理量一般采用以下单位。
电流kA ,电压kV ,短路容量和断流容量MVA ,设备容量kW 或kVA ,阻抗Ω。
标幺值法进行短路计算时,一般先选定基准容量100B S MVA =和基准电压 1.05B N av U U U ==(115kV ,10.5kV ,0.4kV )根据功率方程S =,欧姆定律U = 基准电流B S I =基准电抗2BBBUXS==系统电源阻抗(电力系统的电抗)标幺值22*//B B Bs S BK B KU U SX X XS S S===KS为母线Ⅰ上的短路容量(电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量,一般由供电部门提供)电力变压器的电抗标幺值22*%%//100100K B B K BT T BT B TU U U U SX X XS S S===TS为配电变压器的额定容量(MVA)电力线路的电抗标幺值架空线路2*002//B BW W BB BU SX X X X l X lS U===电缆线路2*2//B BC C BB BU SZ X XS U===(注:一般高压短路回路的总电阻值R∑远小于总电抗X∑的1/3,计算中可不计高压元件有效电阻)限流电抗器2*//BK K BBU UUX X XS===其中KX,NU,NI为电抗器电抗百分值,额定电压,额定电流三相稳态短路电流(短路周期分量有效值)P KI I I∞==标幺值2***1//K PBK BBU S UI I I IS X X∑∑=====由此可得**1PP K B BI I I I IX∑=====三相短路容量**PBK av K av BSS I S IX∑====由**P KK B K BS S I S S S==,得**P KI S=即某点短路容量标幺值与该点的短路电流标幺值在数值上相等。
电力系统三相短路电流的实用计算
电力系统三相短路电流实用计算方法如下:
1. 首先确定短路发生的位置和类型,包括故障电压等级、故障类型(如单相接地、双相接地、两相短路等)等参数。
2. 根据故障点附近的变电站、母线、电缆等电气设备的参数,计算出系统的等效电路参数,包括等效电阻、等效电抗等。
3. 利用计算软件或者手动计算法,根据系统的等效电路参数,计算出各项电流参数,如短路电流、短路电压等。
4. 根据计算结果,进行后续的保护设备的选择和设置,确保系统在发生短路故障时能够自动切除故障部分,保证电力系统的安全稳定运行。
需要注意的是,在进行短路电流计算时,应该特别注意数据的准确性和计算过程的合理性,以免造成不必要的电力事故或故障。
电力系统三相短路的分析计算
三相短路是指电力系统中三相导体之间发生短路故障,通常是由于设
备故障或外部原因引起的。
三相短路可能引起电流突然增大,电流过大很
容易导致设备的损坏或损坏。
因此,对三相短路进行及时的分析和计算非
常重要。
三相短路的分析计算主要包括以下几个方面:
1.短路电流计算:根据电力系统的拓扑结构和设备参数,通过计算和
仿真得到短路电流。
这是确定系统中短路故障的重要步骤,可以帮助工程
师了解系统中电流的大小和方向。
2.短路电流传播计算:根据系统中设备的参数,计算短路电流在系统
中的传播路径和传播过程。
这可以帮助工程师确定短路故障的类型和位置,以及各个设备受到的短路电流大小。
3.设备保护装置设定计算:根据短路电流的计算结果,确定设备保护
装置的动作时间和动作电流。
这可以帮助工程师对电力系统的保护装置进
行设置和校验,确保系统中的设备在短路故障发生时能够及时动作,保护
设备的安全运行。
4.短路电流对设备的影响计算:根据短路电流的计算结果,分析短路
故障对系统中设备的影响。
这可以帮助工程师评估设备的稳定性和可靠性,确保设备能够在短路故障发生时正常运行。
总之,电力系统三相短路的分析计算是电力系统工程中的重要任务之一、通过对短路电流的计算和分析,可以帮助工程师了解系统中的故障状态,确定短路故障的类型和位置,并对设备的保护装置进行设置和校验,
以确保系统的安全运行。
6.4 电力系统三相短路的实用计算6.4.1 短路电流实用计算的基本假设与基本任务电力系统短路计算可分为实用的“手算”计算和计算机算法。
大型电力系统的短路计算一般均采用计算机算法进行计算。
在现场实用中为简化计算,常采用一定假设条件下的“手算”近似计算方法,短路电流实用计算所作的基本假设如下:①短路过程中发电机之间不发生摇摆,系统中所有发电机的电势同相位。
采用该假设后,计算出的短路电流值偏大。
②短路前电力系统是对称三相系统。
③不计磁路饱和。
这样,使系统各元件参数恒定,电力网络可看作线性网络,能应用叠加原理。
④忽略高压架空输电线路的电阻和对地电容,忽略变压器的励磁支路和绕组电阻,每个元件都用纯电抗表示。
采用该假设后,简化部分复数计算为代数计算。
⑤对负荷只作近似估计。
一般情况下,认为负荷电流比同一处的短路电流小得多,可以忽略不计。
计算短路电流时仅需考虑接在短路点附近的大容量电动机对短路电流的影响。
⑥短路是金属性短路,即短路点相与相或相与地间发生短接时,它们之间的阻抗是零。
在前面已介绍了在突然短路的暂态过程中,定子电流包含有同步频率周期分量、直流分量和二倍频率分量。
由于实际的同步发电机具有阻尼绕组或等效阻尼绕组,减小了、轴的不对称,使二倍频率分量的幅值很小,工程上通常可以忽略不计;定子直流分量衰减的时间常数很小,它很快按指数规律衰减到零。
因此,在工程实际问题中,主要是对短路电流同步频率周期分量进行计算,只有在某些情况下,如冲击电流和短路初期全电流有效值的计算中,才考虑直流分量的影响。
短路电流同步频率周期分量的计算,包括周期分量起始值的计算和任意时刻周期分量电流的计算。
周期分量起始值的计算并不困难,只需将各同步发电机用其次暂态电动势(或暂态电动势)和次暂态电抗(或暂态电抗)作为等值电势和电抗,短路点作为零电位,然后将网络作为稳态交流电路进行计算即可;而任意时刻周期分量电流要准确计算非常复杂,工程上常常采用的是运算曲线法,运算曲线是按照典型电路得到的的关系曲线,根据各等值电源与短路点的计算电抗和时刻t,即可由运算曲线查得。
3 电力系统三相短路的实用计算①起始次暂态电流I"(短路电流基频交流分量的初始值)、冲击电流(短路电流最大瞬时值)、短路电流最大有效值、短路容量;(用于效验断路器开断电流、继电保护整定、电气设备动稳定效验);②采用运算曲线法近似计算电网三相短路暂态过程中,任一时刻短路电流(交流分量的有效值)3.1交流电流初始值的计算一、计算近似假设(各个元件次暂态参数的获取)1)发电机①电抗:用x d";②电动势:用E"(近似认为短路前后瞬间保持不变)相量表示:E0"=U0+jI0x d"标量表示:E0"≈U0+jI0x d"sinφ|0|其中:I|0|=P|0|−jQ|0|U0③近似计算中可取E"=1.05~1.08④不计负荷影响时(短路前空载),E"=1,且同相位。
⑤当电源远离短路点,可将发电机看作恒定电压源,取其额定电压U N。
2)线路、变压器① 并联支路:忽略线路对地电容、变压器励磁回路; ② 高压输电线路:仅考虑线路电抗,忽略电阻; ③低压输电线路或电缆:近似用阻抗模值z = 2+x 2 ④变压器变比:不考虑实际变比,用平均电压比。
3) 一般负荷①不考虑负荷(即短路前空载):基于负荷电流远小于短路电流。
②考虑负荷:恒定阻抗负荷:z i =U i|0|2P i|0|−jQ i|0|综合负荷:E "=0.8,x "=0.35远离短路点的负荷:略去不计或x "=0.354) 短路点附近的大型异步(同步)电动机负荷:①正常运行时,异步电动机的转差率很小(2%~5%),可作同步机看待。
则根据短路瞬间磁链守恒原理,可用与转子绕组总磁链成正比的E "、x "(为启动电抗)表示。
如短路瞬间的机端电压小于E ",则考虑到送短路电流,当作发电机看待。
E "、x "的确定:x "=1I st =14~7=0.14~0.25,近似x "≅0.2E 0 "≈U 0 −jI 0 x "sin φ|0|,近似E 0 "≅0.9(I "≅0.45)②如短路瞬间的机端电压大于E ",当作综合负荷看待。