短路电流计算讲述.doc
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短路电流计算
第一节 概 述
一、电力系统或电气设备的短路故障原因
(1)自然方面的原因。如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等,造成单相接地短路和相间短路。
(2)人为原因。如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误,导致电气地设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。
(3)设备本身原因。如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等造成单相接地短路和相间短路。
二、短路种类
1.单相接地短路
电力系统及电气设备最常见的短路是单相接地,约占全部短路的75%以上。对大电流接地系统,继电保护应尽快切断单相接地短路。对中性点经小电阻或中阻接地系统,继电保护应瞬时或延时切断单相接地短路。对中性点不接地系统,当单相接地电流超过允许值时,继电保护亦应有选择性地切断单相接地短路。对中性点经消弧线圈接地或不接地系统,单相接地电流不超过允许值时,允许短时间单相接地运行,但要求尽快消除单相接地短路点。
2.两相接地短路
两相接地短路一般不超过全部短路的10%。大电流接地系统中,两相接地短路大部分发生于同一地点,少数在不同地点发生两相接地短路。中性点非直接接地的系统中,常见是发生一点接地,而后其他两相对地电压升高,在绝缘薄弱处将绝缘击穿造成第二点接地,此两点多数不在同一点,但也有时在同一点,继电保护应尽快切断两相接地短路。
3.两相及三相短路
两相及三相短路不超过全部短路的10%。这种短路更为严重,继电保护应迅速切断两相及三相短路。
4.断相或断相接地
线路断相一般伴随相接地。而发电厂的断相,大都是断路器合闸或分闸时有一相拒动造成两相运行,或电机绕组一相开焊的断相,或三相熔断器熔断一相的两相运行,两相运行一般不允许长期存在,应由继电保护自动或运行人员手动断开健全相。
5.绕组匝间短路
这种短路多发生在发电机、变压器、电动机、调相机等电机电器的绕组中,虽然占全部短路的概率很少,但对某一电机来说却不一定。例如,变压器绕组匝间短路占变压器全部短路的比例相当大,这种短路能严重损坏设备,要求继电保护迅速切除这种短路。
6.转换性故障和重叠性故障
发生以上五种故障之一,有时由于故障的演变和扩大,可能由一种故障转换为另一种故障,或发生两种及两种以上的故障(称之复故障),这种故障不超过全部故障的5%。
第二节 对称短路电流计算
一、阻抗归算
为方便和简化科计算,通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量(一般取100MVA或1000MVA基准容量)和基准电压(一般取电网的平均额定电压)时的基准标么阻抗(以下不作单独说明,简称标么阻抗);归算至额定容量的标么阻抗称相对阻抗。
(一)标么阻抗的归算
1.发电机等旋转电机阻抗的归算
发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗对值,其标么可按下式计算
(1-1)
式中 ——发电机在基准条件下电抗的标么值;
——发电机额定条件电抗的标对值;
——基准容量(MVA);
——发电机的额定容量(MVA);
于是有
式中 ——发电机额定条件下次暂态电抗的相对值。
当基准容量为100MVA时,则
(1-2)
2.变压器阻抗的归算
计算式为
(1-3)
式中 ——变压器基准条件下电抗的标么值;
——变压器基准条件下短路电压的百分值;
——变压器的额定容量(MVA)。
3.电抗器阻抗的归算
计算式为
(1-4)
式中 ——电抗器在额定条件下电抗的百分值;
、——分别为电抗器的额定电压(KV)、额定电流(KA);
式中其他符号含义同前。
4.线路阻抗的归算
计算式为
(1-5)
式中 、、——分别为线路的电阻分量、电抗分量和阻抗的有名值();
——线路的平均额定电压(KV)。
式中其他符号含义同前。
5.三绕组变压器等效阻抗的归算
三绕组变压器电路如图1-1所示。
图中
(1- 6)
式中 、、——三绕组变压器三侧(高、中、低)归算后的等效电抗;
、、——三绕组变压器三侧1-2、1-3、2-3之间的电抗;
6.分裂绕组变压器等效阻抗的归算
低压侧有两个分裂绕组变压器电路如图1-2所示。
图1-2中
(1-7)
式中 ——双绕组变压器高压侧等效电抗;
——高压绕组与总低压绕组间的穿越电抗;
、——双绕组变压器高压侧分裂绕组等效电抗;
——分裂组间的分裂电抗;
——高压绕组与一个低压绕组间的半穿越电抗;
——分裂系数(分裂绕组间的分裂电抗与穿越电抗之比值)。
(二)阻抗有名值的计算
各电气元件的阻抗有名值可由对应的标么值和百分值求
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