供配電技術(shù) 第6章 短路計(jì)算與設(shè)備選擇

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1、第六章短路計(jì)算與設(shè)備選擇 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 第三節(jié) 供配電網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)計(jì)算 第四節(jié) 三相短路電流計(jì)算 第五節(jié) 不對(duì)稱短路電流計(jì)算 第六節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算 第七節(jié) 短路效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn) 第八節(jié) 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 思考題 與習(xí)題 第一節(jié) 概述 A.什么叫短路？ 相與相或相與地之間的直接相連 相與相或相與地之間通過小阻抗相連稱短路。 B.短路的原因 : 設(shè)備元件的損壞、誤操作、惡劣氣候造成的倒 桿斷線、雷電過電壓造成的絕緣破壞、鳥獸在 裸露導(dǎo)線之間跨越或咬壞絕緣等。 C.短路的危害： 短路電流熱效應(yīng) 短路電流力效應(yīng) 電壓下降影響用戶正常工作 不對(duì)稱短路時(shí)的

2、電磁效應(yīng) D.短路計(jì)算的意義： 力求消除可能引起短路的一切隱患 對(duì)短路后果有一個(gè)恰當(dāng)?shù)墓纼r(jià) 一、短路計(jì)算的意義 I k I k I k a) C 電源 0 B A (3) k 負(fù)荷 (3) (3) (3)二、短路的類型 a).三相短路 b).兩相短路 電源 0 b) C I k B A I k (2) k 負(fù)荷 (2) (2) 續(xù)上頁 負(fù)荷 0 c) C (1) kI k (1) 電源 B A 負(fù)荷 0 d) N C (1) kI k (1) 電源 B A c）、 d）單相短路 (1,1) e) C kI 0 電源 A B kI (1,1) k (1,1) 負(fù)荷 e）兩相接地短路 (1,1)

3、f) C kI A 0 電源 kIB (1,1) 負(fù)荷 (1,1) k f）兩相短路接地 圖 6 l短路類型 （ a）三相短路 （ b）兩相短路 （ e）兩相接地短路 （ f）兩相短路接地 （ c）（ d）單相短路 說明 三相短路屬對(duì)稱性短路；其它形式的短路，屬非對(duì)稱短 路。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，以單相短路 故障最多，發(fā)生三相短路的可能性最小。但是，一般三 相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。 為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也 能可靠地工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì) 算，應(yīng)以三相短路為主。實(shí)際上，三相電路的分析也是 分析研究其它非對(duì)稱短路的基礎(chǔ)

4、。 第二節(jié) 無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 一、無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程分析 “無限大系統(tǒng)”： 指電源容量相對(duì)于用戶供配電系統(tǒng)大得 多的電力系統(tǒng)。 理想的無限大系統(tǒng)是不存在的，如果電力系統(tǒng)的電源總阻 抗不超過短路電路總阻抗的 5 10，或電力系統(tǒng)容量 超過用戶供配電系統(tǒng)容量 50倍時(shí)，可將電力系統(tǒng)視為無限 大容量系統(tǒng)。 對(duì)一般用戶供配電系統(tǒng)來說，由于其容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總 容量小，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得多，因此供配電系統(tǒng)內(nèi) 發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所母線上的電壓幾乎維持不變， 因此，可將電力系統(tǒng)視為無限大容量系統(tǒng)。 （ b）單相等效電路圖 （ a）三相電路圖 一、無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程分

5、析 圖 6 2 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路 一、無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程分析 tUu m s in )s in ( tIi m 設(shè)電源相電壓 正常負(fù)荷電流 tUdtdiLiR mkk s in 如果 t=0時(shí)刻突然短路，得電壓方程為 LR 、 式中 為短路回路的總電阻和總電感 Ki 為短路電流瞬時(shí)值 解式微分方程得 t kkmk CetIi )s i n ( 一、無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程分析 解式微分方程得 t kkmk CetIi )s i n ( ZUI mkm / 22 XRZ )( RXa r c tgk 314 LX RR 式中 -短路電流周期分量幅值，其中 -短路回路的總阻

6、抗 -短路電路的阻抗角 -短路電路的時(shí)間常數(shù) C-積分常數(shù)，由電路初始條件（ t=0）來確定 。 一、無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程分析 當(dāng) t=0時(shí)，由于短路電路存在著電感，電流不會(huì)突變，有： 00 kii 即 s in ( ) s in ( ) t m k k m ki I t i I t C e 等 于 將 t=0代入即可求得積分常數(shù)： s ins in mkkm IIC 因此，得短路全電流 npp t mkkmkkmk iieIItIi )s i ns i n()s i n ( pi -短路電流周期分量 npi -短路電流非周期分量 () 0 s in ( ) 2 s in ( ) np

7、 k k k m k k ti i i I t I t 時(shí) 則 I -短路穩(wěn)態(tài)電流，即短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流 無限大系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 短路電流周期分量是因短路后電路阻抗突然減小很多倍，按歐姆定律應(yīng)突 然增大很多倍的電流； 短路電流非周期分量則是因短路電路含有感抗，電路電流不可能突變，而 按楞次定律感生的用以維持短路初瞬間（ t=0時(shí)）電流不能突變的一個(gè) 反向衰減性電流。 此電流衰減完畢后，短路電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。 圖 6 3 npp t mkkmkkmk iieIItIi )s i ns i n()s i n ( 無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電壓、電流曲線如下圖： i

8、f i ( 0) i 正常運(yùn)行狀態(tài) 0.01s i z(0) i 0 O 暫態(tài) 穩(wěn)態(tài) t( t) i k u i sh i,u u 2 I i z i fi npp t mkkmkkmk iieIItIi )s i ns i n()s i n ( 二、有關(guān)短路的幾個(gè)物理量 1 、短路電流周期分量 假設(shè)在電壓 0u 時(shí)發(fā)生三相短路，如圖 5 3 所示。由式（ 5 3 ）可知，短路電流周 期分量 )s i n ( kkmp tIi （ 5 5 ） 由于短路電路的電抗一般遠(yuǎn)大于電阻，即 090)(, RXa r c t gRX K , 因此短路初瞬 間（ t= 0 時(shí)）的短路電流周期分量為 IIi

9、kmp 2)0( ( 5 6) 式中， I 為短路次暫態(tài)電流有效值，它是短路后第一個(gè)周期的短路電流周期分量 pi 的有效 值。在無限大系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)母線電壓維持不變，所以其短路電流周期分量有效值 kI 在 短路的全過程中也維持不變，即 kIII 2、短路電流非周期分量 短路電流非周期分量是由于短路電路存在著電感，用以維持短路初瞬間的電流不致突變而由電感上引 起的自感電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的一個(gè)反向電流，如圖 5 3 所示。由式（ 5 3 ）可知，短路電流非周期分量 t mkkmnp eIIi )s i ns i n( 由于 90 k 且 kmm II ，故 tt kmnp eIeIi 2 （ 5 7

10、） 式中， 為短路電路的時(shí)間常數(shù)， RXRL 3 1 4 。如果短路電路 0R ，短路電流非周期分量 npi 將 為一不衰減的直流電流，非周期分量 npi 與周期分量 pi 迭加而得的短路全電流 ki 將為一偏離橫軸的等幅電流曲 線。事實(shí)上，因?yàn)殡娐分?R 不可能等于零，所以非周期分量總要衰減，而且 R 越大， 越小，衰減越迅速。 3、短路全電流 短路全電流為短路電流周期分量與非周期分量之和，即 nppk iii （ 5 8 ） 在短路過程中，某一瞬時(shí) t 的短路全電流有效值 )( tkI ，是指以時(shí)間 t 為中 心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值，即 2 )( 2 )()( tnptptk i

11、II （ 5 9 ） 4、短路沖擊電流 短路沖擊電流為短路全電流的最大瞬時(shí)值。由圖 5 3 所示短路全電流 ki 的曲線可以看 出，短路后經(jīng)半個(gè)周期，即 sTt 01.02/ 時(shí)， ki 達(dá)到最大值，此時(shí)的電流即為短路沖擊電 流。將 st 01.0 代入式（ 5 3 ）并按式 5 5 和式 5 7 化簡(jiǎn)，即可得短路沖擊電流 IKeIiii shnppsh 2)1(2 01.0 )01.0()01.0( （ 5 10 ） 式中 shK 稱為沖擊系數(shù)，它表示沖擊電流對(duì)短路電流周期分量幅值的倍數(shù)，沖擊系數(shù)隨電路 參數(shù)而變化。由上式知 L R sh eeK 01.0 01.0 11 （ 5 11 ）

12、當(dāng) 0R 時(shí) 2shK ；當(dāng) 0L 時(shí) 1shK 。故 21 shK 。 短路全電流 k i 的最大有效值 為短路后第一個(gè)周期的短路電流有效值，用 shI 表示，也可 稱為短路沖擊電流有效值。將 st 01.0 代入式（ 5 9 ），得 IKeIIiII shnppsh 22 01.0 22 )01.0( 2 )01.0( )1(21)2( （ 5 12 ） 短路沖擊電流 1.在高壓電路中發(fā)生三相短路時(shí)，一般取 8.1shK 3.1shK2.在低壓電路中發(fā)生三相短路時(shí)，一般取 IKeIiii shnppsh 2)1(2 01.0 )01.0()01.0( L R sh eeK 01.001.0

13、 11 IKeIIiII shnppsh 2201.022 )01.0(2 )01.0( )1(21)2( Iish 55.2 II sh 51.1 Iish 84.1 II sh 09.1 第三節(jié) 供配電網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)計(jì)算 短路電流計(jì)算的步驟： 繪出計(jì)算電路圖，如 圖 6 4所示。 確定短路計(jì)算點(diǎn)。 繪出等值電路圖。如 圖 6 5所示。 計(jì)算各元件的參數(shù)。 計(jì)算短路電流和短路容量。 短路電流計(jì)算的方法： 標(biāo)么值法。用于 1000V以上高壓系統(tǒng)。 有名值法。用于 1000V及以下低壓系統(tǒng)。 標(biāo)么值即相對(duì)值 。任一物理量的標(biāo)么值 ，為該物理 量的實(shí)際有名值 ，與所選定的與實(shí)際有名值具有相 同量綱的

14、基準(zhǔn)值 的比值，即 標(biāo)么值的概念 *dA A dA dd AAA / * 四個(gè)基準(zhǔn)量： 基準(zhǔn)電壓 Ud， 基準(zhǔn)電流 Id， 基準(zhǔn)視 在功率 Sd， 基準(zhǔn)阻抗 Zd。 在高壓系統(tǒng)中，一般忽略電阻而直接用電抗代替各主要 元件的阻抗，只有短路回路總電阻大于總電抗的三分之 一時(shí)，才考慮電阻的影響。這樣在標(biāo)么值四個(gè)基準(zhǔn)值中 就用電抗基準(zhǔn)值 Xd取代了阻抗的基準(zhǔn)值。 3 3 U X I S U I 因 為 ： 3 3 d d d d d d U X I S U I 因 此 ： 標(biāo)么值的概念 額定電壓 0.22 0.38 3 6 10 35 60 110 154 220 330 500 平均額定電壓 0.2

15、3 0.40 3.15 6.3 10.5 37 63 115 162 230 345 525 表 6 1 各電壓等級(jí)電網(wǎng)的額定電壓和平均額定電壓 kV 四個(gè)基準(zhǔn)值只需定出其中兩個(gè)，其他兩個(gè)即可據(jù)約束關(guān)系 導(dǎo)出。一般是先選定基準(zhǔn)容量 Sd和基準(zhǔn)電壓 Ud。通常取 : Sd =100MVA或 1000MVA；基準(zhǔn)電壓 Ud取元件所處電網(wǎng)的 短路計(jì)算電壓。短路計(jì)算電壓又稱平均電壓 ,我國(guó)各電壓等 級(jí)電網(wǎng)的額定電壓和平均電壓對(duì)照值如表 6 1所列。 標(biāo)么值的概念 在選定了基準(zhǔn)容量 Sd和基準(zhǔn)電壓 Ud以后，可分別按下式計(jì)算 Id和 Xd。 （ 6 18） （ 6 19） 高壓電網(wǎng)中影響短路電流的主要元

16、件有： 變壓器 電抗器 電力線路 發(fā)電機(jī)或電力系統(tǒng) 下面分別講述它們的電抗標(biāo)么值計(jì)算。 c d d d U3 S U3 SI d d 2c d dd SUI3UX （一）、發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 1 、同步發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)么值 如已知發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗標(biāo)么值 GNX * ( 以其額定容量 S GN 為基準(zhǔn)的標(biāo)么值 ) ，則需將 其換算到統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)么值： GN d GN c N GN d GNGd S S X U U S S XX * 2 * )( （ 5 20 ） 各種同步機(jī)的次暫態(tài)電抗的額定標(biāo)么值 GNX * 可由產(chǎn)品樣本中查出。 2 、 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 電力系統(tǒng)的電抗，可由

17、系統(tǒng)的短路容量 KS 求取，也可由電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出 口斷路器的斷流容量 ocS 來估算。即 oc d k d d c k c d s sd S S S S S U S U X X X 22 * （ 5 21 ） （二）、電力變壓器的電抗標(biāo)么值 22 * % 1 0 0 1 0 0 k k dT cc Td T N dd T N U U SX UU X SSXS （ 5 - 22 ） 式中， c U 為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓； TN S 為變壓器的額定容量； %kU 為變壓器的短路電壓百分值 。 (三 )、電力線路的阻抗標(biāo)么值 電阻標(biāo)么值 20 2 0* c d d c d WL WL

18、U S lr S U lr X R R （ 5 23 ） 電抗標(biāo)么值 20 2 0* c d d c d WL WL U S lx S U lx X X X （ 5 24 ） 式中， 0 r 為架空導(dǎo)線或電纜單位長(zhǎng)度的電阻（單位為 km/ ） ； 0 x 為架空導(dǎo)線或電纜單位長(zhǎng)度的電抗（單位為 km/ ），見附錄表 1 和附錄表 13 ； l 為線路長(zhǎng)度（單位為 km ）。 如果線路的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不詳時(shí)， 0 x 可取其電抗平均值 , 如表 5 2 所列。 表 5 2 電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值 線路名稱 平均電抗值 0 x （ km/ ） 線路名稱 平均電抗 值 0 x （ km/ ） k

19、V22035 架空線路 0 . 4 0 kV35 三芯電纜 0 . 1 2 kV103 架空線路 0 . 3 8 kV103 三芯電纜 0 . 0 8 kV4.0/23.0 架空線路 0 . 3 6 kV1 三芯電纜 0 . 0 6 （四）、電抗器的電抗標(biāo)么值 電抗器在電力系統(tǒng)中的作用是限制短路電 流以及提高短路后母線上的殘壓。在產(chǎn)品樣本中 可以查得電抗器的額定電壓 XNU （ kV ）、額定電流 XNI （ kA ）和電抗百分?jǐn)?shù) %XX ，則 d XN XN dX Xd U U I IX X 1 0 0 % * （ 5 25 ） 小結(jié) 2 3 3 33 3 d d d d d d dd d

20、dc dc d dd U X I S U I SS I UU UU X SI 標(biāo)么值中的四個(gè)基準(zhǔn)值： （一）、發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 GN d GN c N GN d GNGd S SX U U S SXX * 2 * )( oc d k d d c k c d s sd S S S S S U S U X XX 22 * 1、同步發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)么值 2、電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 （二）、電力變壓器的電抗標(biāo)么值 22 * % 1 0 0 1 0 0 k k dT cc Td T N dd T N U U SX UUX SSXS (三 )、電力線路的阻抗標(biāo)么值 20 2 0* c d d c

21、d WL WL U Slr S Ulr X RR 20 2 0* c d d c d WL WL U Slx S Ulx X XX 電阻標(biāo)么值 電抗標(biāo)么值 （四）、電抗器的電抗標(biāo)么值 d XN XN dX Xd U U I IX X 1 0 0 % * 例 6 1 某供電系統(tǒng)如圖 5 4 所示。試用標(biāo)么值法求短路回路各元件的電抗參數(shù)。 圖 5 4 例 5 1 圖 解：首先畫出等值電路如圖 5 5 所示。 圖 5 5 例 5 1 等值電路圖 取 c1 0 0 UM V A , US dd 得 1 ）電力系統(tǒng)電抗的標(biāo)么值（由附錄表查得 S N 1 0 10 型斷路器的 S OC = 5 0 0 M

22、V A ） 2.0 500 100 1* oc d S S X 2 ）電力線路的電抗標(biāo)么值（由表 5 2 查得 x 0 =0 .3 8 /k m ） 72.1 5.10 1 0 0 538.0 2202* c d U S lxX 3 ）變壓器電抗的標(biāo)么值（由附錄表 10 查得 SL 7 型變壓器 U K % = 4 . 5 ） 5.4 1 0 0 0100 101005.4 100 % 3 4*3* TN dk S SU XX 最后將計(jì)算結(jié)果標(biāo)于圖 5 5 中。 例 6 1 某供電系統(tǒng)如圖 5 4 所示。試用標(biāo)么值法求短路回路各元件的電抗參數(shù)。 圖 5 4 例 5 1 圖 解：首先畫出等值電路

23、如圖 5 5 所示。 圖 5 5 例 5 1 等值電路圖 取 c1 0 0 UM V A , US dd 得 1 ）電力系統(tǒng)電抗的標(biāo)么值（由附錄表查得 S N 1 0 10 型斷路器的 S OC = 5 0 0 MV A ） 2.0 500 100 1* oc d S S X 2 ）電力線路的電抗標(biāo)么值（由表 5 2 查得 x 0 =0 .3 8 /k m ） 72.1 5.10 1 0 0 538.0 2202* c d U S lxX 3 ）變壓器電抗的標(biāo)么值（由附錄表 10 查得 SL 7 型變壓器 U K % = 4 . 5 ） 5.4 1 0 0 0100 101005.4 100

24、% 3 4*3* TN dk S SU XX 最后將計(jì)算結(jié)果標(biāo)于圖 5 5 中。 第四節(jié) 三相短路電流計(jì)算 *d 2 d d )3()3( * 1 33 XXS U U S X UIII c c c kk *dd )3( * )3( XIIII kk 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值： 三相短路電流周期分量有效值為： 三相短路容量： *d*d )3()3( /33 XSXIUIUS ckck 例 6 2 試用標(biāo) 么 制法計(jì)算例 5 1 所示供配電系統(tǒng)中 kl 點(diǎn)和 k2 點(diǎn)的三相短路電流和短路 容量。 解： 1 確定基準(zhǔn)值 取 kVUkVUM V AS cc 4.0,5.10,

25、1 0 0 21d 則 kAUSI c 50.5)5.103(1 0 03 1d1d kAUSI c 1 4 4)4.03(1 0 03 2d2d 例 6 2 2 求 k1 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 1 ）總電抗標(biāo)么值 92.172.12.02*1*1* XXX k 2 ）三相短路電流周期分量有效值 kAXII kk 86.292.1/50.51*1d)3( 1 3 ）其他三相短路電流 kAIII k 86.2)3( 1)3()3( kAi sh 29.786.255.2)3( kAI sh 32.486.251.1)3( 4 ）三相短路容量 M V AXSS kk 0

26、.5292.11001*d)3( 1 例 6 2 3 求 k2 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 1 ）總電抗標(biāo)么值 17.4 2 5.4 72.12.0/ 4*3*2*1*2* XXXXX k 2 ）三相短路電流周期分量有效值 kAXII kk 53.3417.41 442*2d)3( 2 3 ）其他三相短路電流 kAIII k 53.34)3( 2)3()3( kAi sh 5.6353.3484.1)3( kAI sh 6.3753.3409.1)3( 4 ）三相短路容量 M V AXSS kk 98.2317.41002*d)3( 2 大型交流電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流值存在一定

27、的影響 應(yīng)該指出，大型交流電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流值存在一定的 影響。當(dāng)短路點(diǎn)附近所接交 流電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過系統(tǒng)短路電流的 1 時(shí)，或所接電動(dòng)機(jī)容量大于 100 k V A 時(shí)，按 G B 5 0 0 5 4 9 5 （低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范）規(guī)定，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響。 由于短路時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓驟降，致使電動(dòng)機(jī)因定子電動(dòng)勢(shì)反高于外施電壓而向短路點(diǎn) 反饋電流，如圖 5 6 所示，從而使短路電流增大。但由于反饋電流迅速減小， 故 電 動(dòng)機(jī)的這一反饋電流一般只影響短路點(diǎn)的沖擊電流。 當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)線端發(fā)生三相短路時(shí)，它反饋的最大短路電流瞬時(shí)值（即電動(dòng)機(jī) 反饋沖擊電流）可按下 式計(jì)算 MNMshMNM

28、shMMMsh ICKIKXEi .*. )(2 （ 5 29 ） 圖 5 6 大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)短路點(diǎn)反饋沖擊電流 大型交流電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流值存在一定的影響 式中， ME * 為電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電勢(shì)標(biāo)么值， MX * 為電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電抗標(biāo)么值， C 為電動(dòng) 機(jī)反饋沖擊倍數(shù)，見表 5 3 ； MshK . 為電動(dòng)機(jī)短路電流沖擊系數(shù)，對(duì) 3 1 0 k V 電動(dòng)機(jī) 可取 1 . 4 1 . 7 ，對(duì) 3 8 0 V 電動(dòng)機(jī)可取 1 ； MNI . 為電動(dòng)機(jī)額定 電流。 表 5 3 電動(dòng)機(jī)的 *ME 、 *MX 和 C 電動(dòng)機(jī)類型 *ME *MX C 電動(dòng)機(jī)類型 *ME *MX C 感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 0 . 9

29、 0 . 2 6 . 5 同步補(bǔ)償機(jī) 1 . 2 0 . 1 6 1 0 . 6 同步電動(dòng)機(jī) 1 . 1 0 . 2 7 . 8 綜合性負(fù)荷 0 . 8 0 . 3 5 3 . 2 MNMshMNMshMMMsh ICKIKXEi .*. )(2 （ 5 29 ） 第五節(jié) 不對(duì)稱短路電流計(jì)算 ZUI ck 2)2( XUI ck 2)2( 一、兩相短路電流的計(jì)算 如圖所示： 忽略電阻時(shí)： 三相短路電流為： 比較得： )3()3()2( )3()2( 866.0 2 3 2 3 / kkk kk III II 所以： X3)3( ck UI 第五節(jié) 不對(duì)稱短路電流計(jì)算 二、單相短路電流的計(jì)算 0

30、 )1( Z UI k 2 0 2 00 )()( XXRRZ TT 式中， TT XR 、 分別為變壓器單相的等效電阻和電抗； 00 XR 、 分別為相線與 N 線（或 PE 線或 P E N 線）短路回路的電阻和電抗， 包括回路導(dǎo)體的阻抗，低壓斷路器過流線圈的阻抗、開關(guān)觸頭的接觸電阻及電流互感 器一次繞組的阻抗等，詳見本章第六節(jié)或從有關(guān)資料中查得。 小結(jié) 無限大系統(tǒng)中短路時(shí)，兩相短路電流和單 相短路電流均較三相短路電流小，因此 : 用于選擇校驗(yàn)電氣設(shè)備和導(dǎo)體穩(wěn)定度的短 路電流，應(yīng)采用三相短路電流。 兩相短路電流主要用于相間短路保護(hù)的靈 敏度檢驗(yàn)。 單相短路電流主要用于單相短路保護(hù)的整 定及

31、單相短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。 第六節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算 低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算的特點(diǎn)： 各元件的電阻值較大，短路計(jì)算時(shí)不能忽略； 短路電流非周期分量衰減快 , 沖擊系數(shù)一般在 1 1.3范圍內(nèi) ; 計(jì)算短路電流時(shí)采用有名值 ,各元件的阻抗采用 m表示 ; 短路電流通路中的導(dǎo)線阻抗、各種線圈的阻抗 以及開關(guān)觸頭的接觸電阻都必須計(jì)入。 一、低壓電網(wǎng)元件阻抗計(jì)算 （一）系統(tǒng)電源電抗 2 2 /3 / /, s c k ck c o c X U I US U S m 式中， UC為平均電壓， V； kS ocS 和 為電力系統(tǒng)的短路容量和出口斷路器的斷流容量， kVA。 一、低壓電網(wǎng)元件阻抗計(jì)算 （二）

32、變壓器阻抗 1、變壓器的電阻 由于變壓器的短路損耗為 2 2 2 2 3 3 ( 3 ) ( ) ( ) ( ) k N T N c T N c T c Tk N P I R S U R S U R U R P m S 所 以 ， 式中 ,Uc為短路點(diǎn)的計(jì)算電壓 V;SN為變壓器的額定容量 kVA; Pk為變壓器的短路損耗 kW; Uk%為變壓器的短路電壓百分值 2、變壓器的電抗 2 2 % 3 / 1 0 0 / 1 0 0 % 100 k N T c N T C kC T N U I X U S X U UU Xm S 因 為 ， 所 以 ， （ ） 一、低壓電網(wǎng)元件阻抗計(jì)算 （三）母線阻

33、抗： 40.1 44 5 l g ( )m m DX L m b 母線電抗： 31 0 ( ) m LRm A 母線電阻： （四）線路阻抗 0 0 WL WL R r l m X x l m ， ， 表 6 4和表 6 5列出了部分低壓電纜的阻抗值。 低壓電纜的阻抗值 表 6-4低壓三芯鋁芯各種絕緣電力電纜三相短路時(shí)的阻抗 (m/m) 低壓電纜的阻抗值 表 6-5低壓四芯鋁芯各種絕緣電力電纜三相短路時(shí)的阻抗 (m/m) （五）低壓電器的阻抗 表 6-6表 6-7表 6-8分別列出了電流互感器一次線圈阻抗 ,低壓斷路器過 電流線圈阻抗以及各種開關(guān)的觸頭接觸電阻 表 6-6開關(guān)觸頭的接觸電阻 (m

34、) 一、低壓電網(wǎng)元件阻抗計(jì)算 表 6-7自動(dòng)空氣開關(guān)過電流線圈的阻抗 (m) （五）低壓電器的阻抗 表 6-8電流互感器一次線圈電阻和電抗 (m) 表 6-9 低壓電網(wǎng)“組合”電阻 電抗近似值 一、低壓電網(wǎng)元件阻抗計(jì)算小結(jié) （四）線路阻抗 （一）系統(tǒng)電源電抗： 22/s c k c o cX U S U S m ， （二）變壓器阻抗 變壓器的電抗 2% 100 kC T N UUXm S ， 2()c Tk N UR P m S ， 變壓器的電阻 （三）母線阻抗 40.1445 l g m m DX L m b ， 母線電抗 310 m LRm A ， 母線電阻 0 0 WL WL R r l

35、 m X x l m ， ， 二、低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算 ( 3 ) ( 3 ) ( 3 ) 223 3 k cc I I I UU Z RX （二）沖擊電流和短路全電流最大有效值 （一）三相短路電流周期分量 ( 3 ) 2 2 1 2( 1 ) sh sh sh sh i K I I K I 1 . 3shK 一 般 取 ， 則1 . 8 4 1 . 0 9 sh sh iI II （三）兩相短路電流周期分量 )3()3()2( 866.0 2 3 kkk III （四）單相短路電流周期分量 ( 1 ) 0 22 00 ( ) ( ) k U I Z U RX 00RX、 為 “ 相零 ” 回

36、路的總電阻和總電抗； U 為電源相電壓。 式中 見表 6 10表 6 13 表 6-10屋外架空鋁導(dǎo)線“相線 中性線”回路的單位長(zhǎng)度阻抗值 表 6 11屋內(nèi)安裝在絕緣子上的架空鋁芯橡皮絕緣線 “相線 中性線”回路的單位長(zhǎng)度阻抗值 表 6 12鋁線穿管敷設(shè)并利用電線管作中性線時(shí) “相線 中性線”回路單位長(zhǎng)度阻抗值 表 6 13變壓器單相阻抗表 表中變壓器的單相阻抗已換算至低壓側(cè) 例 6 3 圖 6 8 求圖 6 8所 示低壓配電 網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)短路 時(shí)的三相短 路電流周期 分量和沖擊 電流值。 計(jì)算各元件阻抗 解： 取 VUU avc 400 系統(tǒng)電抗： mSUX k c S 80.010200 400

37、 322 變壓器阻抗： mSUPR N c kT 25.55 0 0 4 0 02.8)( 2 2 2 mSUUZ N ck T 80.12500 400 100 4 100 % 22 mRZX TTT 67.1122 計(jì)算各元件阻抗 母線阻抗： mSLR LL 61.036032 10710 3 3 )( 21 mR L 13.025032 101 3 3 mX LL 34.1 60 25026.14lg14 4 5.07 )( 21 mX L 16.0 50 12 026.14lg14 45.01 3 計(jì)算各元件阻抗 電纜阻抗：由表 6 4查得 000 . 7 5 4 / , 0 . 0

38、7 5 /r m m x m m mLrR L 1.1216754.0404 mLxX L 2.1160 7 5.0404 電流互感器阻抗：查表 6 8得 mXmR hh 2.1,75.0 HD2開關(guān)接觸電阻：查表 6 6得 0 . 0 8DRm 自動(dòng)空氣開關(guān)過電流線圈阻抗及觸頭電阻查表 6 6、 7得 mRmXmR cqq 65.0,55.0,74.0 計(jì)算各元件阻抗 m RRRRRRRRR hcqDLLLLT 31.20 75.065.074.008.01.1213.061.025.5 43)21( m XXXXXXXX qhLLLLTS 92.16 55.020.120.116.034.

39、167.118.0 43)21( mXRZ 43.2692.1631.20 2222 短路回路總阻抗 計(jì)算 K(3)點(diǎn)的短路電流 考慮異步電動(dòng)機(jī)的沖擊電流（僅計(jì)入 D3電動(dòng)機(jī)的影響） ,查表 6 3得 kAI k 47.843.263 4 0 0)3( 因?yàn)?02.11 X R sh eK 所以 kAIKIKi kshshsh 61.1247.802.1222 )3( 2.0,9.0 * MM XE *2 ( ) 2 4 . 5 55 2 4 . 5 1 . 0 2 0 . 6 6 3 3 8 0 0 . 8 9 0 . 9 1 s h M M M s h M N M N M s h Mi E

40、 X K I I K kA 則總沖擊電流為： kAiii Mshshsh 27.1366.061.12 第七節(jié) 短路效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn) 短路電流通過電器和導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)： 電動(dòng)效應(yīng)：即產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使設(shè)備 損壞或產(chǎn)生永久性變形； 熱效應(yīng)：產(chǎn)生很高的溫度，將加速絕緣老化， 使絕緣強(qiáng)度降低，過高的溫度甚至使絕緣損壞。 為了正確的選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體， 確保其可靠地工作，必須對(duì)它們進(jìn)行短路電流 的熱效應(yīng)及電動(dòng)力效應(yīng)的穩(wěn)定性校驗(yàn)。 一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)和動(dòng)穩(wěn)定度 （一）短路時(shí)的最大電動(dòng)力 ( 3 ) ( 3 ) 2 73 1 0 sh lF i N a （二）、短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條

41、件 )3(m a x shii )3( m a x shII 1、一般電器 或 對(duì)于電流互感器 )3(.12 shTANd iIk 式中 :l-導(dǎo)體檔距 ;a-導(dǎo)體間距 圖 6-9 三相母線水平排列 a)平放 b)豎放 一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)和動(dòng)穩(wěn)定度 2、硬母線 ca 1 硬銅母線（ TMY） M P aa 1 4 01 硬鋁母線（ LMY） M P a a 701 WMc / ( 3 ) ( 8 1 0 )M F l 62 hbW 母線材料的最大允許應(yīng)力 (Pa) 母線承受的最大計(jì)算應(yīng)力 母線承受的彎曲力矩 母線的截面系數(shù) 當(dāng)母線的檔數(shù)為 12時(shí)，取 8； 當(dāng)母線的檔數(shù)大于 2時(shí)，取 1

42、0 一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)和動(dòng)穩(wěn)定度 3、絕緣子 )3( 1 ca FF 絕緣子的最大允許載荷 ;如果手冊(cè)或樣 本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值 , 則應(yīng)乘以 0.6 短路時(shí)作用于絕緣子上的 計(jì)算力 母線在絕緣子上平放 (圖 6-9a) 時(shí)： )3()3( FF c )3()3( 4.1 FF c 母線在絕緣子上豎放 (圖 6-9b)時(shí)： 例 6-4 設(shè) 例 6-1所示系統(tǒng)變電所 380V側(cè)母線上接有 250kw的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一臺(tái) , 其 cos=0.7,效率 =0.75該母線采用 LMY 100 10的硬鋁母線 ,水平 放置 ,檔距為 900mm,檔數(shù)大于 2,相鄰兩相母線的軸線距離為 16

43、0mm試 求該母線三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力 ,并校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度 解 : 1.計(jì)算母線短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力 由例 6-2知 ,380V母線的短路電流 kAikAI shk 6.63,57.34 )3()3( 接于 380V母線的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)額定電流 ( 3 ) . 250 0 . 7 2 4 0 . 0 1 3 3 8 0 0 . 7 0 . 7 5N M kI k A I 故需計(jì)入感應(yīng)電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響 該電動(dòng)機(jī)的反饋電流沖擊值為 kAICKi MNMshMsh 7.47 2 4.015.6. 因此母線在三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力為 N a l iiF Mshsh 4545 10 16.0

44、 9.0 )107.4106.63(3 10)(3 7233 72 . )3( 例 6-4 2.校驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度 母線在 F（ 3） 作用時(shí)的彎曲力矩為 mNlFM .4 0 910 9.04 5 4 510 )3( 母線的截面系數(shù)為 35 22 10667.16 01.01.06 mhbW 故母線在三相短路時(shí)所受到的計(jì)算應(yīng)力為 5 62 1 409 1.667 10 24.5 10 / 24.5 70 c a M W N m M P a M P a 所以 ,該母線滿足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求 二、短路電流的熱效應(yīng)和熱穩(wěn)定度 (一 )短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程和發(fā)熱計(jì)算 1短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程 圖

45、 6 10 短路時(shí)導(dǎo)體的溫度變化 短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程 二、短路電流的熱效應(yīng)和熱穩(wěn)定度 (一 )短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過程和發(fā)熱計(jì)算 2短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱計(jì)算 圖 6 11 短路發(fā)熱假想時(shí)間 22 ()0 kt i K k t it Q I R d t I R t引 入 假 想 時(shí) 間 量可 得 熱 ： stIItt kki 05.0)(05.0 2 : k op oct t t其 中 1k i kt s t t當(dāng) 時(shí) 取 保護(hù)裝置實(shí)際最長(zhǎng) 的動(dòng)作時(shí)間 斷路器的開斷時(shí)間 2短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱計(jì)算 圖 6 12 用來確定 k的曲線 根據(jù)熱量 Qk,可計(jì)算出導(dǎo)體在短路后所能達(dá)到的最高溫度 k, 但計(jì)算非常復(fù)

46、雜，通常用圖 6 12所示曲線來確定 。 2 短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱計(jì)算 圖 6 13 由 L查 k的步驟說明 根據(jù)熱量 Qk,可計(jì)算出導(dǎo)體在短路后所能達(dá)到的最高溫度 k iLk tA IKK 2)( 二、短路電流的熱效應(yīng)和熱穩(wěn)定度 (二 )短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件 it tItI 2)3(2 2、導(dǎo)體 ( 3 ) ( 3 ) m in ( 3 ) m in ii kL ig tt A I I K K C tK AI C 或 1、一般電器： k a l 導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)見 附表 2 表 6 14 例 6-5 試校驗(yàn)例 6-4所述變電所 380V側(cè) LMY母線的短路熱穩(wěn)定 度 已知此母線的短路保護(hù)實(shí)際動(dòng)

47、作時(shí)間為 0.6s,低壓斷路 器的斷路時(shí)間為 0.1s該母線正常運(yùn)行時(shí)最高溫度為 55 解 : 用 L=55 查圖 6-12的鋁導(dǎo)體曲線 ,對(duì)應(yīng)的 424 /105.0 mmsAK L 而 0.05 0.05 0.6 0.1 0.05 0.75 i k op oct t t t s 由例 6-2知 AI 3)3( 1057.34 又由例 6-4知 210100 mmA 因此由式 (6-58)得 3 42 4 2 4 3 4 . 5 7 1 00 . 5 1 0 ( ) 0 . 7 5 1 0 0 1 0 0 . 5 9 1 0 / kK A s m m 用 Kk去查圖 6-12中鋁導(dǎo)體的曲線可

48、得 00m a x70 20 0kk CC 滿足短路熱穩(wěn)定度要求 例 6-5 另解 :利用式 6-63求母線滿足短路熱穩(wěn)定度的最小允許截面 查附錄表 2得 221 /87 mmsAC 由表 6-14查得 Kg1.0, 故最小允許截面為 23)3( m i n 34487 0.175.01057.34 mm C KtIA gi 由于母線實(shí)際截面 A=100 10=1000mm2Amin=344m2 因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求 第八節(jié) 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 一 高壓電氣設(shè)備選擇 原則要求： 根據(jù)實(shí)際工作特點(diǎn) ,按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定 ,在保證供配電 安全可靠的前提下 ,力爭(zhēng)做到技術(shù)先進(jìn) ,經(jīng)濟(jì)合

49、理 一般條件 : (1)按正常工作條件選擇 ,包括電壓 電流 頻率 開斷電流 等條件 ; (2)按短路條件校驗(yàn) ,包括動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定條件 ; (3)按工作環(huán)境條件選擇 ,如溫度 濕度 海拔等條件 ; 選擇校驗(yàn)項(xiàng)目： 由于各種高壓電氣設(shè)備具有不同的性能特點(diǎn) ,選擇與校驗(yàn) 條件不盡相同 ,高壓電氣設(shè)備的一般選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目見表 6-15 表 6-16 高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)項(xiàng) 電氣設(shè)備名稱 額定 電壓 額定 電流 開斷 能力 短路校驗(yàn) 環(huán)境 條件 其它 動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 斷路器 操作性能 負(fù)荷開關(guān) 操作性能 隔離開關(guān) 操作性能 熔斷器 上 下級(jí)間配合 電流互感器 二次負(fù)荷 準(zhǔn)確等級(jí) 電壓互感器 二次

50、負(fù)荷 準(zhǔn)確等級(jí) 支柱絕緣字 穿墻套管 母線 電纜 注 :表中“ ”為選擇項(xiàng)目 ,“ ”為校驗(yàn)項(xiàng)目 (一 )額定電壓和額定電流的選擇 電氣設(shè)備的額定電壓 UN1應(yīng)不低于裝設(shè)地點(diǎn)電網(wǎng)的額定 電壓 UN2,即 UN1UN2 (6-62) 電氣設(shè)備的額定電流 IN應(yīng)不小于正常工作時(shí)的最大負(fù)荷 電流 Ic,即 INIc (6-63) 我國(guó)目前生產(chǎn)的設(shè)備 ,設(shè)計(jì)時(shí)取周圍環(huán)境溫度 40 作為計(jì) 算值 ,若實(shí)際使用時(shí)的環(huán)境溫度 (取當(dāng)?shù)刈顭嵩碌钠骄?高溫度 ) 不是 40 ,則電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)按下式修 正 m a x 4 0 4 0 m a x 40 N N N NI I K I I 溫度修正系數(shù) 電氣

51、設(shè)備允許最高溫度 實(shí)際使用時(shí)的環(huán)境溫度 (二 )按環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備的型式 選擇電器時(shí) ,應(yīng)按裝設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備的型 式 如溫度 ,風(fēng)速 濕度 污穢 海拔 地震烈度等條件 由于戶外條件比戶內(nèi)差 ,故在制造上把設(shè)備分成戶內(nèi)型與 戶外型兩種形式 當(dāng)戶外裝置處于特別惡劣的環(huán)境中 ,例如煤礦 化學(xué)工廠 等 ,就需要采用特殊絕緣構(gòu)造的加強(qiáng)型或高一級(jí)電壓的設(shè) 備 為了適應(yīng)各種不同的工作環(huán)境 ,電氣設(shè)備制造成普通型 防爆型 濕熱型 高原型 防污型 封閉型等多種類型 (三 )按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 1.電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) (1)斷路器 負(fù)荷開關(guān) 隔離開關(guān)等設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性應(yīng)滿足

52、 ( 3 ) ( 3 )m a x m a xs h s hi i I I 或 (2)電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定性應(yīng)滿足 (3)支柱絕緣子及穿墻套管的動(dòng)穩(wěn)定性應(yīng)滿足 (4)硬母線的動(dòng)穩(wěn)性應(yīng)滿足 )3(.12 shTANd iIk )3(1 ca FF 1ac 2/6c M W W b h ， 式 中 ： 1 140 70a M P a TM Y M P a LM Y 式 中 母 線 材 料 的 最 大 允 許 應(yīng) 力 ： 母線所受到的最大計(jì)算應(yīng)力 當(dāng)母線的檔數(shù)為 12時(shí) 8)3( lFM 當(dāng)母線的檔數(shù)大于 2時(shí) 10)3( lFM ( 3 ) ( 3 ) 2 73 10 , ( ) sh lF i N

53、 a 式中： 2.電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗(yàn) (1)斷路器 負(fù)荷開關(guān) 隔離開關(guān) 穿墻套管等的熱穩(wěn)定性應(yīng)滿足 it tItI 2)3(2 (2)電流互感器的熱穩(wěn)定性應(yīng)滿足 (KhIN1)2 ( I(3)2ti Kh,IN1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的 1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電 流 I(3) ,ti 短路穩(wěn)態(tài)電流值及熱效應(yīng)計(jì)算假想時(shí)間 (3)母線及電纜的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)應(yīng)滿足 ( 3 ) m i n itA A I C (四 ) 開關(guān)電器的開斷能力校驗(yàn) 高壓隔離開關(guān)不允許帶負(fù)荷操作 ,不必校驗(yàn)開斷能力 高壓斷路器 負(fù)荷開關(guān) 高壓熔斷器在選擇時(shí) ,要校驗(yàn)其開斷能力 高壓負(fù)荷開關(guān)應(yīng)滿足 m a xo c

54、 O LII 負(fù)荷開關(guān)的最大分?jǐn)嚯娏?最大負(fù)荷電流 ,可取為 1.5Ic3Ic 高壓斷路器應(yīng)滿足 33m a x m a xo c k o c kI I S S或 最大開斷電流 最大開斷電流 安裝點(diǎn)最大三相短路電流 安裝點(diǎn)最大三相短路容量 非限流型高壓熔斷器 3 m a xN O F F shII 額定開斷容量 安裝地點(diǎn)的最大三相短路沖擊電流有效值 限流型高壓熔斷器 m a xN O F F kII 安裝處最大次暫態(tài)三相短路電流周期分量有效值 , 對(duì)無窮大容量系統(tǒng)即三相短路電流周期分量有效值 (五 )電流互感器的選擇與校驗(yàn) 電流互感器的選擇條件： 額定電壓 額定電流 短路動(dòng)熱穩(wěn)定 準(zhǔn)確度級(jí) 二

55、次容量 前三個(gè)條件已經(jīng)述及，下面介紹后兩個(gè)選擇條件。 (五 )電流互感器的選擇與校驗(yàn) (1)準(zhǔn)確度級(jí) 所謂電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí) ,是指電流互感器測(cè)量誤差的 百分?jǐn)?shù) 電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)一般分為 0.l (0.2)0.5135以及 保護(hù)用的 5P10P等級(jí) 在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精確測(cè)量多選用 0.1或 0.2級(jí)的電流互感器 在工程上用于連接瓦特表或瓦時(shí)表 ,并以此計(jì)量收取電費(fèi) 的 ,應(yīng)選用 0.5級(jí)的電流互感器 在運(yùn)行中只作監(jiān)視或估算電量用的 ,可選 13級(jí)的電流互 感器 供辨別被測(cè)值是否存在或大致估算的儀表所用的電流互 感器及供一般保護(hù)裝置用的電流互感器 ,可選用準(zhǔn)確度級(jí) 為 5級(jí)或 5P10P級(jí)的電

56、流互感器 對(duì)差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器應(yīng)選用 5P級(jí)的 如果一只電流互感器既要供給儀表又要供給保護(hù)裝置 ,可 以選擇具有兩個(gè)鐵芯 ,不同準(zhǔn)確度級(jí)的電流互感器 (五 )電流互感器的選擇與校驗(yàn) (2)二次容量或二次負(fù)載的校驗(yàn) ZN2Z2Rm+Rwi+Rtou (6-70) 或 SN2S2Sm+I22Rwi+ I22Rtou (6-71) 式中 Rm, Sm-電流互感器二次回路中所接儀表內(nèi)阻的總和與儀表所消 耗容量的總和 ; Rwi -電流互感器二次聯(lián)接導(dǎo)線的電阻 ; Rtou -電流互感器二次連線的接觸電阻 ,一般取為 0.05 儀表消耗的容量與其內(nèi)阻的關(guān)系為 Sm=IN2Rm。 可由產(chǎn)品樣本或附錄表

57、 21 中查得 按規(guī)程要求聯(lián)接導(dǎo)線應(yīng)采用不得小于 1.5 mm2的銅線 ,實(shí)際工作中常取 2.5mm2的銅線 當(dāng)截面選定之后 ,即可計(jì)算出聯(lián)接導(dǎo)線的電阻 Rwi 應(yīng)該指出 用一只電流互感器時(shí)電阻的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)取連接長(zhǎng)度的 2倍 , 用三只電流互感器接成完全星形接線時(shí) ,由于中線電流近于零 ,則只取 連接長(zhǎng)度為電阻的計(jì)算長(zhǎng)度 用兩只電流互感器接成不完全星形結(jié)線時(shí) ,其二次公用線中的電流為 兩相電流之向量和 ,其值與相電流相等 ,但相位差為 60,故應(yīng)取連接長(zhǎng)度 的根號(hào)三 倍為電阻的計(jì)算長(zhǎng)度 (六 )電壓互感器的選擇與校驗(yàn) (1)額定電壓 電壓互感器一次繞組線間額定電壓不應(yīng)低于網(wǎng)路的額定電壓 , 電

58、壓互感器二次繞組線間額定電壓通常為 100V (2)裝置類型 型式 電壓互感器應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件選擇相應(yīng)的類型 和型式 對(duì) 6l0kV宜選擇 3個(gè)單相澆注式三繞組的 JDZJ型電壓互感器 ,接成兩個(gè)星 形和一個(gè)開口三角形接線 ,見圖 2-18(c) 對(duì) 35kV以上的宜選取單相油浸式三繞組的 JDX6-35型和 JCC型串級(jí)式電 壓互感器 如果只作一般測(cè)量用也可以選取兩只單相的接成 V-V接線 (3)準(zhǔn)確度級(jí) 電壓互感器的準(zhǔn)確度級(jí) ,是指電壓互感器測(cè)量誤差的百分?jǐn)?shù) 供 功率測(cè)量 電能測(cè)量以及功率方向保護(hù)用的電壓互感器應(yīng)選擇 0.5級(jí)或 1級(jí) 的 ,只供估計(jì)被測(cè)值的儀表和一般電壓繼電器的選

59、用 3級(jí)電壓互感器為宜 (4)二次容量的校驗(yàn) 為保證互感器的誤差不超出準(zhǔn)確度級(jí)所允許的誤差 ,電壓 互感器二次側(cè)所接儀表和繼電器的總負(fù)荷 S2,不應(yīng)超過所要求準(zhǔn)確級(jí)下的 額定容量 SN2,即 SN2S2 S2為各儀表和繼電器所消耗容量的總和 計(jì)算電壓互感器的各相負(fù)荷時(shí) ,必須注意互感器與負(fù)荷的連接方式 當(dāng)互感器 與負(fù)荷接線方式不一致時(shí) ,每相負(fù)荷的計(jì)算公式可參考表 6-16 表 6-16 電壓互感器二次繞組負(fù)荷計(jì)算公式 (七 )低壓電器的選擇 低壓電器的選擇和高壓電器的選擇一樣 ,除應(yīng)滿足電氣設(shè) 備使用環(huán)境條件要求外 ,也應(yīng)按正常工作條件選擇 ,根據(jù)情 況按短路故障條件進(jìn)行校驗(yàn) 1.按使用環(huán)境

60、條件選擇 按環(huán)境特征選擇相應(yīng)的設(shè)備類型 比如根據(jù)干燥 潮濕 特別潮濕 灰塵 化學(xué)腐蝕 高溫 火災(zāi) 危險(xiǎn) 爆炸危險(xiǎn) 室內(nèi)室外等環(huán)境條件 確定選擇開啟式 保護(hù)式 防塵式 密封式 防爆式 隔爆式等 不同結(jié)構(gòu)特征的設(shè)備 (七 )低壓電器的選擇 2.按正常工作條件選擇 (1)電器設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于所在電網(wǎng)的額定電壓 電器設(shè)備的額定頻率應(yīng)符合所在電網(wǎng)的額定頻率 (2)電器設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于所在回路的計(jì)算電流 如熔斷器熔體電流的選擇應(yīng)同時(shí)滿足正常運(yùn)行時(shí)線路上的計(jì)算電 流和起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的尖峰電流兩個(gè)條件 (3)對(duì)需帶負(fù)荷接通或斷開的電器設(shè)備 ,應(yīng)校驗(yàn)其接通 開斷能力 如刀開關(guān)斷開的負(fù)荷電流不應(yīng)大于制造廠

61、容許的開斷電流 低壓熔斷器選擇時(shí) ,要求上一級(jí)熔體電流應(yīng)比下一級(jí)熔體電流大 24級(jí) 自動(dòng)空氣開關(guān)其瞬時(shí)或短延時(shí)動(dòng)作過電流脫扣器的整定電流應(yīng)大 于線路上的尖峰電流 ;其長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作過電流脫扣器的整定電流 應(yīng)大于線路的計(jì)算電流 ,同時(shí)應(yīng)校驗(yàn)過負(fù)荷時(shí)是否可靠動(dòng)作 (4)某些電器還應(yīng)按有關(guān)的專門要求選擇 如互感器還應(yīng)符合準(zhǔn)確 度等級(jí)的要求等 (七 )低壓電器的選擇 3.按短路工作條件校驗(yàn) (1)可能通過短路電流的電器設(shè)備 ,應(yīng)滿足短路條件下的動(dòng)穩(wěn) 定和熱穩(wěn)定要求 (2)需斷開短路電流的電器設(shè)備 ,應(yīng)滿足短路條件下的分?jǐn)嗄?力 對(duì)于熔斷器 低壓自動(dòng)開關(guān)的脫扣器尚需按短路電流校 驗(yàn)其靈敏度 低壓電器設(shè)備選擇

62、校驗(yàn)項(xiàng)目如表 6-20所示 關(guān)于低壓電流互感器 電壓互感器 電容器及母線 絕緣 子等的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 ,與相應(yīng)的高壓設(shè)備相同 關(guān)于低壓斷路器和熔斷器保護(hù)性能的選擇詳見第七章有 關(guān)章節(jié)的介紹 ,此處從略 表 6-20 低壓電器設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 電氣設(shè)備名稱 電壓 (V) 電流 (A) 斷流能力 (kA) 短路電流校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 低壓熔斷器 校驗(yàn) 校驗(yàn) 校驗(yàn) 不校驗(yàn) 不校驗(yàn) 低壓刀開關(guān) 一般可不校驗(yàn) 低壓負(fù)荷開關(guān) 低壓斷路器 (八 )高低壓成套開關(guān)柜的選擇 無論哪一種型號(hào)的高低壓開關(guān)柜 ,均根據(jù)柜中所安裝的設(shè) 備構(gòu)成各種類型的一次接線方案 ,并給予不同的編號(hào) 選擇高低壓開關(guān)柜時(shí) ,可根據(jù)各類

63、型開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,柜 內(nèi)設(shè)備配置及適用情況并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)?型號(hào) 再結(jié)合配電裝置的主電路圖 ,由該型號(hào)高低壓開關(guān)柜一次 接線方案中選出相適應(yīng)的編號(hào) ,畫出各編號(hào)的布署圖 ,并填 注其中裝設(shè)設(shè)備的型號(hào) 數(shù)量 規(guī)格以便核算投資 ,提出訂 貨 必須說明 ,高低壓成套開關(guān)柜內(nèi)配置的電氣設(shè)備必須滿足 前述各選擇條件要求 例 6-6 如圖 6-14所示為某 35/10kV總降壓變電所主接線簡(jiǎn)圖 ,一臺(tái) 主變壓器的容量為 6300kVA,其短路電壓百分值為 Uk%=7.5, 變電所由無限大容量系統(tǒng)供電 ,10kV母線上短路電流為 =18.8kA作用于高壓斷路器的定時(shí)限保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限 為

64、tp=l.4s,瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限為 0.05s,擬采用 高速動(dòng)作的高壓斷路器 ,其固有開斷時(shí)間為 0.05s,滅弧時(shí)間 為 0.05s,斷路時(shí)間則為 tOFF=0.05+0.05=0.1s,試選擇高壓斷 路器 QF與隔離開關(guān) QS 例 6-6 解 :通過所選斷路器的工作電流為 )(364 103 6300 3 6300 A U I N W 短路電流沖擊值為 ish=2.55 I=2.55 18.8=48(kA) 短路電流熱效應(yīng)的假想時(shí)間為 ti =tp+tOFF=1.4+0.1=1.5s 根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)合具體情況和選擇條件 ,由產(chǎn)品樣本或附 錄表 1112選擇 SN10-10I

65、-600型的高壓斷路器 GN2-10T/600型的隔離開關(guān) ,經(jīng)短路穩(wěn)定性校驗(yàn) ,均合格 將計(jì)算數(shù)據(jù)和其額定數(shù)據(jù)列于表 6-17中 ,并選取 CD10與 CS6- lT型操作機(jī)構(gòu) 例 6-6選擇結(jié)果表 選用 SN10-10I-600型高壓斷路器和 GN2-10-600型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)表 計(jì)算數(shù)據(jù) SN10-10I/600 GN2-10T/600 UN=10kV UN=10kV UN=10kV Iw=364A IN=600A IN=600A I=I=18.8kA INOFF=20.2kA ish=48kA imax=52kA imax=52kA I2ti=18.82 1.5 =530kA2s It

66、2t=20.22 4=1632 kA2s It2t=202 5=2000kA2s 思考題 6 1 什么叫短路？短路故障產(chǎn)生的原因有哪些？短路對(duì)電力系統(tǒng)有哪 些危害？ 6 2 短路有哪幾種形式？哪種短路幾率最高？哪種短路危害最嚴(yán)重？ 6 3 什么叫無限大系統(tǒng)？無限大系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，短路電流將如何 變化？ 6 4 什么叫短路沖擊電流和短路沖擊電流有效值？什么叫穩(wěn)態(tài)電流？ 6 5 如何考慮大型交流電動(dòng)機(jī)對(duì)短路沖擊電流的影響？ 6 6 在無限大容量系統(tǒng)中，如何計(jì)算兩相短路電流和單相短路電流？ 6 7 低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算有何特點(diǎn)？ 6 8 什么叫短路電流的假想時(shí)間？如何求出？ 6 9 什么叫短路電流的電動(dòng)效應(yīng)？動(dòng)穩(wěn)定度如何進(jìn)行校驗(yàn)？ 6 10 什么叫短路電流的熱效應(yīng)？熱穩(wěn)定度如何進(jìn)行校驗(yàn)？ 6 11供電系統(tǒng)中各種高壓電氣設(shè)備一般選按正常運(yùn)行條件選擇，按 短路情況下進(jìn)行校驗(yàn)，都有哪些條件 ? 6 12開關(guān)電器、電壓和電流互感器、各按哪些條件選擇 ?又按哪些條 件校驗(yàn) ?何謂電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)與熱穩(wěn)定倍數(shù)。 習(xí)題 6-1 某一輸電線路長(zhǎng) 100km,x0=0.4/km取 Sd=100MVA