短路电流计算——何泽胜

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<一>正序分量

如上图中(a)图所示,沿顺时针方向依次为:A相、B相、C相

??aI???a2I?IIA1 B1A1 ,C1其中:

a?ej120??01313?ja2???j22 ,22 ,a3?1

<二>负序分量

如上图中(b)图所示,沿顺时针方向依次为:A相、C相、B相

??a2I???aI?IIA2 B2A2 ,C2<三>零序分量

如上图中(c)图所示, A相、C相、B相大小相等、方向相同。

?三相对称系统中,I0?0。

??I??I?IA0B0C0

1?????a2I?)I?(I?aIA1ABC?3?1?????aI?)I?(IA?a2I?A2BC3?1?????I??A03(IA?IB?IC)新系统与原系统的关系 ?

二、不对称故障的序网图 Sequence network of unbalanced fault

对称三相系统发生不对称短路时,只有故障点处的对称关系被破坏,而电力系统中其它部分仍是对称的。 <一> 正序网图

发电机电动势EA、EB、EC是正序关系,故正序网为有源网。

?????U??jI?XEAA1A11?

X1?——从故障点到电源间的所有元件的总等值正序电抗。

<二> 负序网图

发电机不能发出负序电动势,故负序网为无源网。

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正序网图

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<三> 零序网图

零序网为无源网。

???jI?XUA2A22?

???jI?XUA0A00?

①只有中性点接地或有公共接地零线的电力网中才有零序电流; ②三角形接法的绕组中,零序电流在内部循环,线路上无零序电流; ③零线中流的是3I0,所以零线上的阻抗应等值为每相阻抗的3倍。 三、电力系统各元件的正序、负序、和零序电抗

1. 发电机

正序电抗:对称运行状态下的电抗

负序电抗:发电机定子绕组中流过一组负序电流时在转子中产生的阻抗 零序阻抗:零序电流在发电机定子绕组中流通时,转子中产生的阻抗. 2. 变压器

正序阻抗:变压器中流入正序电流时在变压器内产生的阻抗;

负序阻抗:流入负序电流时变压器内产生的阻抗,正序电抗=负序电抗;

零序电抗:流入零序电流时产生的阻抗。与变压器的结构(磁路系统的结构)、联接组别

以及形式等都有密切关系。 3. 线路

输电线路是静止的磁耦合回路,它的负序电抗和正序电抗相等,零序电抗比正序电抗大。

四、简单电力系统不对称短路故障分析

1、 单相接地短路

??0??UA????0?I?IC①故障条件:?B

1???2??I??A13(IA?aIB?aIC)???I??0I1???2?BC? ?IA2?(IA?aIB?aIC)3?1?????I??A03(IA?IB?IC)???由于? IA1?IA2?IA0

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? U?A?U?A1?U? UA2?U?A0 A ? 0 U?A1?U?A2?U?A0?0

②边界条件:I?A1?I?A2?I?A0

U?A1?U?A2?U?A0?0

则单相接地的复合序网图如右图所示:

I?E?AA1?j(X1??X2??X0?)故:

I(1)3EAK?IA?③单相接地故障电流X1??X2??X0?

2、两相直接短路

??U?B?U?C?I?A?0?①故障条件:?I?B??I?C

②边界条件

??I?1A1?3(I?A?aI?B?a2I?C)I?A?0???I??1(I??a2I??aI?)I?B??I?C ?A23ABC?I?A1??I?A2由于??I?1A0?3(I?A?I?B?I?C)

I?A0?0

U?A1?13(U?A?aU?B?a2U?C)??U?1?2??U?A2?3(U?A?aU?B?aU??UC)?BC ?U?? A0?13(U?A?U?B?U?C)??

U?A1?U?A2 则两相短路的复合序网图如下:

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得:

???I??IA1A2?EAj(X1??X2?)

③两相短路的故障电流:当X1??X2?时,

(2)IK??(2)?I??a2I??aI??I???3IKBA1A2A0?EAX1??X2?

3(3)Ik2

短路电流的效应

一、短路电流的热效应

导体和电器在运行中经常的工作状态有:

(1) 正常工作状态:电压、电流均未超过允许值,对应的发热为长期发热; (2) 短路工作状态:发生短路故障,对应的发热为短时发热。 <一> 长期发热

1.发热原因:a. 电流流过导体产生电阻损耗;

b. 绝缘材料中的介质损耗;

c. 导体周围的金属构件,在电磁场作用下产生涡流和磁滞损耗。

2.发热的不良影响:a. 接触电阻增加; b. 绝缘性能降低;

c. 机械强度下降。

因此规定不同材料导体正常和短路情况下的最高允许温度。 3.导体在非额定条件下允许最大载流量

?'al??'0I??IN?K?IN?al??0

?al——规定的导体最高允许工作温度,见表7-10;

'?0——额定环境温度,我国为25℃.

?'al——实际工作中允许导体达到的最高温度; ?'0——实际工作环境最高温度;

IN——额定载流量。

<二>导体的短时发热 1.短时发热与温度

Af?1QK?Ab2S

4其中:Af、Ab——最终温度?f、起始温度?b对应的A值,J/??m;

S——导体截面积,m2; QK——短路的热效应,A2·S.

由上式可见,减小短路时最高温度的方法为:①增大导体截面S;

②减小短路电流,从而减小QK

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