供配电系统课件

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1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,,,*,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,书名：,供配电系统,,ISBN,：,978-7-111-21875-3,,作者：,徐滤非,,出版社：机械工业出版社,,本书配有电子课件,供配电系统,高职高专,ppt,课件,内容简介,,短路的原因、后果及其形式,,短路物理过程和物理量,,短路电流计算,,短路电流的效应和稳定度校验,,重点内容,,三相短路电流计算,,短路电流的效应和稳定度校验,第,3,章 短路电流及其计算,供配电系统,高职高专,ppt,课件,教学目标,,熟悉短路的原因、

2、后果及其形式,,了解短路物理过程,,理解各短路物理量概念,,掌握三相短路电流计算方法,,掌握电气设备短路稳定度校验方法,第,3,章 短路电流及其计算,供配电系统,高职高专,ppt,课件,学时安排：4～,6,学时,,课后作业,:,,习题,学时安排及作业布置,第,3,章 短路电流及其计算,供配电系统,高职高专,ppt,课件,短路,：,不同电位的导电部分之间的低阻性短接，系统中最常见的故障就是短路,,,短路的原因,,绝缘损坏（主要原因）,,误操作,,鸟兽危害,\,异物跨接,短路及其原因,3.1,概 述,第,3,章 短路计算,供配电系统,高职高专,ppt,课件,力效应、热效应,,电压骤降，影响正常运行

3、,,造成停电事故,,严重的短路影响系统运行稳定性,,单相短路产生不平衡磁场－产生干扰,短路的后果及短路计算目的,,3.1,概 述,第,3,章 短路计算,短路电流比正常电流大几十倍～几百倍；,,在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。,,需要进行短路电流计算,:,,采取限制短路电流的措施造成停电事故,,设计、制造和选择电气设备，保证设备动稳定性和热稳定性,供配电系统,高职高专,ppt,课件,短路的形式,,示意图,符号,短路电流,备注,对称短路,三相,,短路,,,,发生几率最小,,,短路电流最大,,,不,,对,,称,,短,,路,两相,,短路,,,,,,两相接地短路,,,,,,单相,,短路,

4、,,,发生几率最大,;,小接地电流系统单相接地短路电流很小,,,,,,,,,短路的形式,,3.1,概 述,第,3,章 短路计算,供配电系统,高职高专,ppt,课件,其容量相对于用户供电系统大得多,,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,,电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%～10%，或电力系统的容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。,,表示：∞系统,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,无限大容量电力系统的概念,供配电系统,高职高专,ppt,课件,电路图,,,,,,,,,,,,,,,,

5、,,,,,,,,,,G,R,wL,X,WL,R,L,X,L,,,,,,G,R,∑,X,∑,,三相对称电路,→,单相电路,,,∞电源,R,w1、,X,WL,——,为线路(,WL),的电阻和电抗,,,R,L、,X,L,——,负荷(,L),的电阻和电抗,,,R,∑、,X,∑,——,短路电路的总电阻和总电感,,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,无限大容量电力系统三相短路过渡过程,供配电系统,高职高专,ppt,课件,短路过程分析,短路动态方程：,,,,,,G,R,∑,X,∑,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,无限大容量电力系统三相短路过渡过程,

6、供配电系统,高职高专,ppt,课件,解方程，得:,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,无限大容量电力系统三相短路过渡过程,短路过程分析,,考虑最严重情况：,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,无限大容量电力系统三相短路过渡过程,短路过程分析,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,无限大容量电力系统三相短路过渡过程,短路过程分析,,,,,,,,,,,,,,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,无限大容量电力系统三相短路过渡过程,短路过程分析,短路电流周期分量或稳态分量有效值,,,周期分量瞬

7、时值,,有效值,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,,短路的有关物理量,短路冲击电流：,短路全电流中最大瞬时值,,3.2,无限大容量电力系统三相短路分析,,第,3,章 短路计算,,短路的有关物理量,短路冲击电流有效值：,3.3,三相短路电流的计算,,第,3,章 短路计算,短路计算的简化说明,,取线路首端和末端电压的平均值作为短路计算电压,,,,计算高压电网短路电流时，一般只计及电力系统（电源）、变压器和线路等几个主要元件的阻抗，而且这些元件的电抗值通常远大于电阻值，,可略去电阻,,,第,3,章 短路计算,短路电流的计算方法,3.3,三相短路电流的计算,,欧姆法（有名

8、单位制法）,,标么值法（相对单位值法）,,短路容量法,,电路的一般计算方法，主要适用于电压等级较少的电网中，一般在低压电网中应用。,应用比较普遍，适宜于电压等级较多的高压电网中采用。,短路容量法和标么值法类似，只是将各元件电抗改为短路容量来计算,。,,同一个实际值，当所选的基准值不同时，其标么值也就不同。说明一个物理量的标么值时，必须说明其基准值为何，否则只说明一个标么值是没有意义的 。,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,标幺值的概念,◆,所谓标么值，就是将电压、电流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用其相对值表示,：,◆,基准值确定,●,原则上基准值可以任意选择，但通

9、常选该物理量的额定值作为基准值或整个系统选取便于计算的共同基准值。,●,同一系统中，各个基准值之间的关系应该满足其对应实际有名值之间的关系。具体说来，在三相电路中，进行短路计算所涉及的物理量如电压、电流、容量和阻抗的基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率关系 。,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,标幺值的概念,◆,基准值确定,●,基准容量：,●,基准电压：,●,基准电流,：,●,基准电抗,：,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,供配电系统中各主要元件电抗标么值的计算,,◆,电力系统电抗,●,由系统的短路容量,S,k,,,求取,:,,,●,由系统变电站高压馈电线

10、出口断路器的断流容量,S,oc,进行估算,:,,×,G,,系统变电站,S,k,S,oc,,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,供配电系统中各主要元件电抗标么值的计算,,◆,变压器电抗,,,由变压器的短路电压(即阻抗电压),U,k,％,近似计算,:,,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,供配电系统中各主要元件电抗标么值的计算,,◆,电力线路电抗,×,电力线路每相的单位长度电抗平均值 （单位：,Ω/ km,）,线路结构,线路电压,,,,220/380V,6,～,10 kV,≥,35kV,架空线路,,电缆线路,0.32,,0.066,0.35,,0.08,0.40,

11、,0.12,,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,采用标么值法进行短路计算,,◆,短路计算的一般步骤,●,绘制计算电路图。按供配电系统资料绘出计算电路图，并在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的参数都表示出来，并将各元件依次编号。,,●,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 。,,●,计算各主要元件的阻抗标么值，绘出等效电路图，并在图中标注其序号和阻抗标么值。一般是分子标序号，分母标阻抗标么值 。,,●,求出等效总阻抗，计算短路电流和短路容量,,。,,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,采用标么值法进行短路

12、计算,,◆,短路计算示例,（,1,）确定基准值。取,S,d,=,100MVA,，,U,c1,=,10.5 kV,，,U,c2,=,0.4 kV,，而,,例,3-1,某供配电系统如图示。地区,110/10kV,变电站通过,5km,架空线向用户供电。地区变电站,10kV,馈线出口断路器为,VS1,（,ZN63A-12/630-31.5,）型真空断路器。试求用户变电所高压母线,k-1,点和低压母线,k-2,点的三相短路电流和短路容量。,解：,,,,,×,×,G,∞电源,ZN63A-12/630-31.5,,,,,架空线,5km,S11-M-800,k-1,k-2,第,3,章 短路计算,3.3,三相短

13、路电流的计算,,采用标么值法进行短路计算,,◆,短路计算示例,（,2,）计算短路电路中各主要元件的电抗标么值,,解：,,,,,1,）电力系统电抗标么值。以地区变电站,10kV,馈线出口断路器断流容量,进行估算，由断路器型号知,,,×,×,G,∞电源,ZN63A-12/630-31.5,,,,,架空线,5km,S11-M-800,k-1,k-2,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,采用标么值法进行短路计算,,◆,短路计算示例,（,2,）计算短路电路中各主要元件的电抗标么值,,解：,,,,2,）架空线路电抗标么值：,3,）变压器电抗标么值：,短路等效电路如图：,,,,×,×,G,∞

14、电源,ZN63A-12/630-31.5,,,,,架空线,5km,S11-M-800,k-1,k-2,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,采用标么值法进行短路计算,,◆,短路计算示例,（,3,）求,k-1,点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量,,解：,,,1,）总电抗标么值：,2,）三相短路电流周期分量有效值,,3,）其他三相短路电流,,4,）三相短路容量,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,采用标么值法进行短路计算,,◆,短路计算示例,（,4,）求变压器并列运行时,k-2,点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量,,解：,,,1,）总电抗标

15、么值：,2,）三相短路电流周期分量有效值,,3,）其他三相短路电流,4,）三相短路容量,（略）,（略）,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,采用标么值法进行短路计算,,◆,短路计算示例,（,4,）求变压器分列运行时,k-2,点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量,,解：,,,1,）总电抗标么值：,2,）三相短路电流周期分量有效值,,3,）其他三相短路电流,4,）三相短路容量,（略）,（略）,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,采用标么值法进行短路计算,,◆,短路计算示例,解：,,,例,3-1,短路计算结果,,,,,,,,短路计算点,,总电抗标么值,三相

16、短路电流,/kA,,,,三相短路容量,/MVA,,,,,,,,,k,-1,点,,1.74,3.16,3.16,8.06,4.77,57.47,k,-2,点,变压器并列运行,4.55,31.72,31.72,58.36,34.57,21.98,,变压器分列运行,7.36,18.92,18.92,34.81,20.62,13.11,从以上计算结果可以看出，两台变压器分列运行时的短路电流要比并列运行时小得多。所以在实际工程中变压器通常采用分列运行方式来限制其低压母线短路电流。,电力系统运行方式的改变，短路电流的大小就会随之改变。称使电力系统短路阻抗最小、短路电流最大的运行方式为最大运行方式，使电力系

17、统短路阻抗最大、短路电流最小的运行方式为最小运行方式,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,低压电网的短路计算,,◆,1000V,以下低压电网的短路计算特点,,●,高压母线电压可认为保持不变。,●,通常计入短路回路所有元件的阻抗，即除了应计人前述主要元件的阻抗外，通常还计入下列元件阻抗,：,,●,低压电网一般只有一级电压，短路计算采用欧姆法比较方便，而且阻抗单位一般采用毫欧（,mΩ,）表示 。,●,因低压电网电阻值相对较大，所以低压电网短路电流非周期分量衰减较快，一般不超过,0.03s,。短路电流冲击系数取值在,1.1,～,1.3,之间，也可按式（,3-6,）直接计算 。,,①母

18、线的阻抗。,,②电流互感器一次线圈阻抗。当低压线路中只有两相或一相装有电流互感器时．则在计算三相短路电流时不计入电流互感器一次线圈的阻抗，但用于计算校验电流互感器的短路电流时，则应计人其阻抗。,,③低压断路器过电流线圈阻抗。,,④低压线路中各开关触头接触电阻等。开关触头接触电阻较小，有时略去不计。,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计算,,低压电网的短路计算,,◆,短路电流计算,●,低压电网短路电流计算可参考高压电网短路电流计算公式。即三相短路电流周期分量有效值可按下式计算（不忽略电阻）：,●,三相短路冲击电流及其有效值按下式近似计算：,第,3,章 短路计算,3.3,三相短路电流的计

19、算,,交流电动机对短路电流的影响,,●,当短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过系统短路电流的,1%,时，按规定应计入电动机反馈电流的影响 。,●,当交流电动机进线端发生三相短路时，电动机反馈冲击电流可按下式计算,,：,●,由于短路时电动机端电压骤降，致使电动机因定子电动势反高于外施电压而向短路点反馈电流，从而使短路计算点的短路冲击电流增大,,。,●,由于交流电动机在外电路短路后很快受到制动，所以它产生的反馈电流衰减极快。因此只在考虑短路冲击电流的影响时才需计入电动机反馈电流。,第,3,章 短路计算,3.4,两相和单相短路电流的计算,,两相短路电流的计算,,●,计算：,,G,∞电源,,,,

20、,R,∑,X,∑,,,,,,,,,,,,,,●,电路图,,：,,●,与三相短路电流关系：,,第,3,章 短路计算,3.4,两相和单相短路电流的计算,,单相短路电流的计算,,●,计算：,●,电路图,,：,,●,与三相短路电流关系：,,G,∞电源,,,,,R,∑,X,∑,,,,,,,,,,,,根据对称分量法可求得其单相短路电流为,,在工程设计中，可利用下式计算单相短路电流，即,单相短路电流主要用于单相短路保护的整定及单相短路热稳定度的校验。,第,3,章 短路计算,3.5,短路电流的效应,,短路电流的电动力效应,,◆,短路时的最大电动力,,,,●,两相短路,●,三相短路,中间相电动力最大,●,比较,

21、●,结论：,校验动稳定度，应采用三相短路冲击电流,第,3,章 短路计算,3.5,短路电流的效应,,短路电流的电动力效应,,◆,短路动稳定度的校验条件,●,对于一般电气设备,●,其他设备和导体如绝缘子、硬母线等的动稳定度校验条件，可查阅有关设计手册。,—,电器的极限通过电流(动稳定电流)峰值,,—,电器的极限通过电流(动稳定电流)有效值,●,电缆因其结构特点决定其机械强度较好，一般无须校验短路动稳定度,,,第,3,章 短路计算,3.5,短路电流的效应,,,短路电流的热效应,,◆,短路时导体的发热过程和发热计算,,,电能损耗（热能）,,导体吸热,散热,,＋,=,温度升高,,导体恒温,,热平衡,,短

22、路发热过程特点：近似地认为,绝热,电能损耗（热能 ）,导体吸热,=,温度升高,,第,3,章 短路计算,3.5,短路电流的效应,,,短路电流的热效应,,◆,短路时导体的发热过程和发热计算,,,,,最高温度,,,第,3,章 短路计算,3.5,短路电流的效应,,,短路电流的热效应,,◆,短路时导体的发热过程和发热计算,,C---,导体的热稳定系数,,第,3,章 短路计算,3.5,短路电流的效应,,,短路电流的热效应,,◆,短路热稳定度的校验条件,,●,对于一般电气设备,●,对,母线及绝缘导线和电缆等导体,,要确定,比较麻烦，因此也可根据短路热稳定度的要求来确定其最小允许截面。即导体满足热稳定的等效条件为,,