1、學習 好資料習題和思考題3-1. 什么叫短路？短路的類型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？ 短路電流計算的目的是什么？答：所謂短路， 就是指供電系統中不等電位的導體在電氣上被短接，如相與相之間、相 與地之間的短接等。其特征就是短接前后兩點的電位差會發生顯著的變化。在三相供電系統中可能發生的主要短路類型有三相短路、 兩相短路、 兩相接地短路及單 相接地短路。三相短路稱為對稱短路，其余均稱為不對稱短路。在供電系統實際運行中，發 生單相接地短路的幾率最大， 發生三相對稱短路的幾率最小， 但通常三相短路的短路電流最 大，危害也最嚴重，所以短路電流計算的重點是三相短路電流計算。供電系統發

2、生短路的原因有：（ 1）電力系統中電氣設備載流導體的絕緣損壞。造成絕緣損壞的原因主要有設備長期 運行絕緣自然老化、設備缺陷、設計安裝有誤、操作過電壓以及絕緣受到機械損傷等。（2）運行人員不遵守操作規程發生的誤操作。如帶負荷拉、合隔離開關（內部僅有簡 單的滅弧裝置或不含滅弧裝置） ，檢修后忘拆除地線合閘等；（3）自然災害。如雷電過電壓擊穿設備絕緣，大風、冰雪、地震造成線路倒桿以及鳥 獸跨越在裸導體上引起短路等。發生短路故障時，由于短路回路中的阻抗大大減小，短路電流與正常工作電流相比增 加很大（通常是正常工作電流的十幾倍到幾十倍） 。同時，系統電壓降低，離短路點越近電 壓降低越大，三相短路時，短路

3、點的電壓可能降低到零。因此，短路將會造成嚴重危害。（1）短路產生很大的熱量，造成導體溫度升高，將絕緣損壞；（ 2） 短路產生巨大的電動力，使電氣設備受到變形或機械損壞；（3）短路使系統電壓嚴重降低，電器設備正常工作受到破壞, 例如, 異步電動機的轉矩與外施電壓的平方成正比， 當電壓降低時， 其轉矩降低使轉速減慢， 造成電動機過熱而燒壞；（4）短路造成停電，給國民經濟帶來損失，給人民生活帶來不便；（ 5）嚴重的短路影響電力系統運行穩定性， 使并列的同步發電機失步， 造成系統解列， 甚至崩潰；（6）單相對地短路時，電流產生較強的不平衡磁場，對附近通信線路和弱電設備產生 嚴重電磁干擾，影響其正常工作

4、。計算短路電流的目的是 :（ 1）選擇電氣設備和載流導體，必須用短路電流校驗其熱穩定性和動穩定性。 更多精品文檔（2）選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。（3）確定合理的主接線方案、運行方式及限流措施。3-2什么叫無限大容量電力系統？無限大與有限電源容量系統有何區別？對于短路暫 態過程有何不同？答：所謂無限大容量電源系統是指電源的內阻抗為零，在短路過程中電源的端電壓恒定不變，短路電流周期分量恒定不變。事實上，真正無限大容量電源系統是不存在的，通常將電源內阻抗小于短路回路總阻抗10 %的電源看作無限大容量系統。一般工礦企業供電系統的短路點離電源的電氣距離足夠遠，滿足以上條件，可作為

5、無限大容量電源供電系統進行短路電流計算和分析。所謂有限容量電源系統是指電源的內阻抗不能忽略，且是變化的，在短路過程中電源的端電壓是衰減的，短路電流的周期分量幅值是衰減的。通常將電源內阻抗大于短路回路總阻抗10%的供電系統稱為有限大電源容量系統。有限大容量電源系統短路電流的周期分量幅值衰減的根本原因是：由于短路回路阻抗突然減小和同步發電機定子電流激增，使發電機內部產生電磁暫態過程，即發電機的端電壓幅值和同步電抗大小出現變化過程，由其產生的短路電流周期分量是變化的。所以，有限容量電源系統的短路電流周期分量的幅值是變化的，歷經從次暫態短路電流（I ） '暫態短路電流（I ）'穩態短路

6、電流（IJ的衰減變化過程。3-3解釋和說明下列術語的物理含義：短路電流的周期分量ip，非周期分量inp，短路全電流，短路沖擊電流ish，短路沖擊電流有效值I sh，短路次暫態電流|"，短路穩態電流I：, 短路容量Sk。答：短路電流的周期分量：電力系統發生突然短路時，短路電流中所含的工頻交流分量短路電流非周期分量是短路發生后大約十個周波時間內，呈指數曲線衰減的暫態電流， 因為短路電流有電抗，電路電流不可能突變，使其產生反向電流。短路全電流丨k就是短路電流的周期分量和非周期分量之和Ik =ip inp。短路電流最大可能的瞬時值，稱為短路沖擊電流，用ish表示。如果短路時在最不利的條件下發

7、生，在第一個周期內的短路電流有效值最大，稱為短路全電流的最大有效值，簡稱沖擊電流的有效值，用Ish表示。短路次暫態電流是短路周期分量在短路后第一個周期的有效值，用|"表示。短路穩態電流是指短路電路非周期分量衰減完畢以后的短路全電流，其有效值用1:表I = I示。在無限大容量電源系統中二 P。短路容量是指電力系統在規定的運行方式下，關注點三相短路時的視在功率，它是表征電力系統供電能力強弱的特征參數，其大小等于短路電流與短路處的額定電壓的乘積。3-4 試說明采用歐姆法和標幺值法計算短路電流各有什么特點？這兩種方法各適用于什么場合？答：歐姆法就是用元件的實際工作的阻抗計算短路電流，再按照變

8、壓器變比逐級折算；標幺值法是把各個電壓等級的阻抗按統一標準比對得出一個虛擬的值（標幺值），短路計算后，在按電壓等級分別歸算。標幺制法相對于歐姆法來說有3個主要的特點：采用標幺制易于比較電力系統各元件的特性及參數，能夠簡化計算公式，能在一定程度上簡化計算工作。系統大，電壓等級多，用標幺值比較方便；系統小，直接使用歐姆法簡便。3-5在無限大容量供電系統中，兩相短路電流和三相短路電流有什么關系？答：無限大功率電源供電系統短路時，兩相短路電流較三相短路電流小， 計算三相短路電流就可求得兩相短路電流。兩相短路存在正序阻抗和負序阻抗，三相短路只有正序阻抗，所以兩相短路電流比三相短路電流小。3-10某一地區

9、變電所通過一條長6km的10kV電纜線路供電給某廠一個裝有兩臺并列運行的S9-800型變壓器的變電所。地區變電所出口斷路器的斷流容量為400MV.A,試用歐姆法求該廠變電所10kV高壓母線上和380V低壓母線上的短路電流|k3）、I "（3）、if、iSh3）、I黑 和短路容量sk3），并列出短路計算表。解：1.求10kv高壓母線的三相短路電流和短路容量（1）計算短路電流中各元件的電抗及總電抗1 ）電力系統的電抗：X!10.5kV 2400MV A= 0.28 門2 )電纜線路的電抗：由表3-3得X0=O.O8%m，所以X2 =X0I =0.08- 0.48i i3 )總電抗為 X、

10、十=X“X2=0.2 80.48=0.76"(2) 計算三相短路電流和短路容量1)三相短路電流周期分量有效值10.5kV.3 0.76門二 7.98kA2 )三相短路次暫態電流和穩態電流I''3 = I 3 = lk =7.98kA3) 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值iSh = 2.551 "(3 )= 2.55 匯 7.98kA = 20.35kAlshH= 1.511 ''31= 1.51 7.98kA = 12.05kA4) 三相短路容量d = 3Uc1lk3=3 10.5kV 7.98kA=145.13MV A2.求38

11、0v低壓母線線路的短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗1)電力系統的電抗X；2c2Soc20.4kV400MV A2) 電纜線路的電抗X2= X°I= 0.086 乂 0.4kVJ0.5kV 丿= 6.97 10 你3)電力變壓器的電抗：由附錄表查的U k % = 5，因此X3；Uk%100U；2工 0.4kV 2SN100 800kV A= 0.0T4) 計算其總電抗為X、kX1 X2 X3/X4 =6.097 10“（2）計算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值Uc20.43 6.097 10kA =37.88kA2）三相短路次暫態電流和穩態

12、電流31=1 ：3侶1乙=37.88kA3 )三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值i；h=1.84l"3 =1.84 37.88kA = 69.7kAI S3 ) = 1.091 "f )= 1.09 x 37.88kA = 41.29kA4 )三相短路容量Si 一 SI I 二 3 0.4kV 37.88kA 二 26.24MV A短路計算表短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/ MV Alf)I ''(3 )鋰）iQ垃）sk3)高壓側7.987.987.9820.3512.05145.13低壓側37.8837.8837.8869.741.29

13、26.243-11試用標幺值法重做題 3-10 。解：（1）確定基準值取 Sd =100MV A,Uc1 =10.5kV,Uc2 =0.4kV口 = Sd = 100MV A =5.5°kA V3Uc1 13 漢 10.5kV而.Sd100MV A Id2 =廠=廠=144kAV3U c2 v3><0.4kV(2)計算短路電流中各主要元件的電抗標幺值Sd 100MV A1 )電力系統的電抗標幺值 Xi-0.25Soc 400MV A2) 電纜線路的電抗標幺值由表3-3查的X。=0.08/km，因此XX0l -S-r =0.08 6 00r=0.44uCi10.523)電力

14、變壓器的電抗標幺值由附錄表查的Uk% =5,因此X3=X； =Uk%魚=0.05 100MV A =6.25SNT0.8MV A(3) 計算高壓母線的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標幺值X、k/ X2 725 0.44=0.692)三相短路電流周期分量有效值I1-15叫 7.97kA0.69)其他三相短路電流I ''3 =1：3 = lk： =7.97kAi；h=2.55l"3 = 2.55 7.97kA = 20.32kAlsh =1.51I ''3 =1.51 7.97kA = 12.03kA4)三相短路容量s-Sk3廠X、I100 k-144.93MV A2 0.69(4) 計算低壓側母線線路的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值X2 X3X“3815三相短路電流周期分量有效值I 乙* 二144k -37.75kAX3.815其他三相短路電流I "-I >Ik3 -37.75kAiSh = 2.55f )= 1.