《电力系统短路》PPT课件

点接地的系统）发生通路的情况。
一、短路的类型
表1-1 各种短路的示意图和代表符号
短路种类
示意图
代表符号
三相短路
f(3)
两相短路接地
f(1,1)
两相短路
f(2)
单相短路
f(1)
短路的种类
对称短路： 三相短路(5%)
单相接地短路(65%) 不对称短路： 两相短路(10%)
两相接地短路(20%)
5-50
二、短路冲击电流
•指短路电流最大可能的瞬时值，用iim 表示。 其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度（机械强度）。 当电路的参数确定并已知时，短路电流周期分量的幅值是 一定的，而短路电流的非周期分量则是按指数规律单调衰 减的直流，因此，非周期电流的初值越大，暂态过程中短 路全电流的最大瞬时值也就越大。
其解就是短路的全电流 i，它由两部分组成：
周期分量ip 和非周期分量iap 。
对应的齐次方程的通解
周期分量： 短路电流的强制分量或稳态分量, 并记为 iP
iPIPs mi n t ( )
IPm
Em
R2 (L)2
tg1 L
R
非周期电流 ：
短路电流的自由分量或直流分量,记为 iaP Ri L di 0 dt
电力系统短路
宁波大学信息学院
内容
4-1 故障概述 4-2 无限大容量电源（恒定电势源）
电路的短路过程分析 4-3 无限大容量电源条件下短路电流
的计算方法 4-4 短路电流的效应
2-50
4-1 故障概述
故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障 简单故障:电力系统中的单一故障 复杂故障:同时发生两个或两个以上故障 短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性
二、短路的主要原因
①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带 来的设备缺陷发展成短路。
②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。
④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
短路电流关系的相量图表示
向量在时间轴上的 投影代表各量的瞬 时值
短路前电流向量Im在 时间轴上的投影
Imsi n()i[0]
短路后的周期电流向量 Ipm的投影
IPm si n ()iP0
iP0 i[0]
iap0 i[0] iP0
为了保持电感中的电流在短路前后瞬 间不发生突变，电路中必须产生一个 非周期自由电流，它的初值应为i[0]和 ip0之差=非周期电流的初值iap0
条件的情况是：电路原来处 于 空 载 状 态 (Im=0) ， 短 路 恰 好 发 生 在 短 路 周 期 电 流 Ipm 取幅值的时刻。如果短路回 路的感抗比电阻大得多,即 ωL>>R，就可以近似地认为 φ≈90° ， 则 上 述 情 况 相 当 于
短路发生在电源电势刚好过 零值，即α=0的时刻。
(4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯 线路感应出电动势,影响通讯.
四、计算短路电流的目的
短路电流计算结果 •是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、 电缆等）的依据； •是电力系统继电保护设计和整定的基础； •是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的 依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。
t
iaPCeptCeTa （C为由初始条件决定的积分常数）
p— 特征方程 RpL0 的根。
pR L
T a — 非周期分量电流衰减的时间常数的全电流可表示为：
短路前电流（t=0-） i iP ia P I Ps m it n () C t/T a e
iIm si n t ()
由于电感中的电流不能突变，短路前瞬 间的电流和短路发生后瞬间的电流应相 等。短路电流不突变
Im si n ) (IPs mi n ) ( C
C ia 0 P I m si n ) ( I P s m i n )(
i I P s m t i n ) [ I ( m s i ) n I P s ( m i) n e t / T ] a(
一、三相短路的暂态过程
•短路前电路处于稳态，
以a相为例：
ieIEmmssinin((tt))
•短路前的稳态电流和阻抗角：
Im
Em
(RR)22(LL)2
tg1(LL)
RR
假定t＝0时刻发生三相短路 无源电路:i R’ 0
与电源相连接的有源电路
（短路电流计算）
a相的微分方程式如下：
RiLd d ti Ems i nt () 方程的特解
4-2 无限大容量电源（恒定电势源）电路 的三相短路过程分析
• 无限大功率电源（又称恒定电势源），是指端电压幅值 和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。
S=∞
电源的容量为无限大，内 阻抗为0
~
恒定电压源可看成是由无限多个有限功率电源并联而成。实际电 力系统中恒定电压源是不存在的，而只能是一个相对的概念，往 往是根据供电电源的内阻与短路回路总阻抗的相对大小来判别是 否能看作是恒定电压源。若供电电源的内阻抗小于短路回路阻抗 的10% 时，则可认为供电电源为恒定电压源
三、短路的危害
(1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可
能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应，
导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至
损坏。
最严重的后果
(2)电压大幅度下降，对用户影响很大。
(3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并 列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定 性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。
非周期电流有最大值的条件为: （1）短路前电路空载（Im=0)； （2）短路发生时，电源电势过零（α＝0）。
将Im 0 ， 90 和 ＝0代入式短路全电流表达式：
i IPc mot sIPe m t/T a
短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现（如 图4-4）。若f=50Hz，这个时间约为0.01秒，将其代入上式。 可得短路冲击电流 ：
非周期电流有最大初值的条件应为：
(1) 相量差 ImIPm有最大可能值； (2) 相量差 ImIPm在t＝0时与时间轴 平行。
这就是说，非周期电流的初值既同短路 前和短路后电路的情况有关，又同短路 发生的时刻(或合闸角α)有关。
在电感性电路中，符合上述
图4-3 短路电流非周期分量有最 大可能值的条件图