其中ksh?1?e?0.01/?为短路电路冲击系数 将①与②、③与④对比可得:
⑵⑶6p ish?0.866 ish Ik?0.86I
由以上分析可得:
在无限大容量系统中,两相短路电流较三相短路电流小。
3-10什么是短路电流的电动力效应?如何计算?
短路电流通过导体或电气设备,会产生很大的电动力和产生很高的温度,称 为短路的电动力效应和热效应。
短路电流的电动力效应是当电路短路时,短路冲击电流流过导体瞬间,导 线间相互电磁作用产生的力。 3. 两平行载流导体间的电动力
7式中a为两平行导线间距;l为导线长;Kf为形状系数,圆形,F?(2Kfi1i2l/a)?10?(N)管形导体Kf=1。
4. 三相平行载流导体间的电动力
F?
?23KfIml/a?10?7?N?
?
式中Im为线电流幅值;Kf为形状系数。
3.短路电流的电动力
三相短路产生的最大电动力为
(3)2F(3)?3Kfishl/a?10?7(N)
两相短路产生的最大电动力为 F(2)(2)2? )?(2kfil/a?)107(Nsh两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为 ish?(3/2)ish(2)(3)
两相短路和三相短路产生的最大电动力的关系为 F(2)?(3/2)F(3)
备注:Kf为形状系数,圆形,管形导体Kf=1;矩形导体根据(a-b)/(b+h)和m=(b/h)查表可
得。
3-11 什么是短路电流的热效应?如何计算?
答:供配电系统发生短路时,短路电流非常大。短路电流通过导体或电气设备,会产生很高的温度,称为热效应。
短路发热和近似为绝热过程,短路时导体内产生的热量等于导体温度升高吸收的能量,导体
的电阻率和比热也随温度而变化,其热平衡方程如下:
2 0.24?IKtRdt??cmd?
21?K?L将R??0(1???)/s,c?c0(1???),m??ls代入上式,得
0.24[?I?0(1???)/sdt]??c0(1???)?lsd?
t1t22kt?K?L整理上式后
1S2?t2t1c?Idt?00.24?02Kt???KLc?1???d??01???0.24?02??????ln(1???)???2??????K?AK?AL
?L式中,ρ是导体0℃时的电阻率(?mm/km);α为ρ0的温度系数;c0为导体0℃时的比热容;β为c0的温度系数;γ为导体材料的密度;S为导体的截面积(mm2);l为导体的
长度(km);IKt为短路全电流的有效值(A);AK和AL为短路和正常的发热系数,对某导体材料,A值仅是温度的函数,即A=f(θ). 短路电流产生的热量的计算式:
?短路发热假想时间可按下式计算:
tK02I2dt?Itima ?K?t?tima?I???tK?0.05??
?I?? Tima?top?toc
2式中,tK为短路持续时间,它等于继电保护动作时间top和短路器短路时间toc之和,即
在无限大容量系统中发生短路,由于I″=I∞,所以上式变为
tima?tK?0.05
导体短路发热系数AK
2I?AK?AL?2tima
S式中,S为导体的截面积(mm2),I∞为稳态短路电流(A),tima为短路发热假想时间(s). 短路热稳定最小截面Smin
Smin?tima(3)I?
AK?AL
3-12 试求图3-18所示供电系统中K1和K2点分别发生三相短路时的短路电流、冲击短路电流和短路容量?
解:取基准容量Sd=100MVA,基准电压Ud=Uav,两个电压基准电压分别是Ud1=37kV,Ud2=6.3kV。
各元件标幺值为:
线路1WL X1?X0l1*Sd100?0.4?18??0.526 Ud2372变压器T X2?*Uk%Sd6.5100??2.6
100SN1002.5(1)K1点三相短路时
**XK?X?0.52611Id?*IK1?Sd3Ud?100kA?1.56kA3?37
11??1.901*XK10.526*IK1?IdIK1?1.56?1.901kA?2.966kAish.K1?2.55IK1?2.55?2.966kA?7.563kASK1?Sd100?MVA?190.11MVA*XK0.5261(2)K2点三相短路时
***XK2?XK1?X2?0.526?2.6?3.126Id?*IK2?Sd100??9.164kA3Ud3?6.311??0.32*XK23.126
*IK2?IdIK2?9.164?0.32kA?2.932kAish.K2?1.84?2.932kA?5.394kASK2?Sd100?MVA?31.88MVA*XK3.1262
3-13 试求图3-19所示供电系统中K1和K2点分别发生三相短路时的短路电流、冲击短路电流和短路容量?
解:取基准容量Sd=100MVA,基准电压Ud=Uav,两个电压基准电压分别是Ud1=10.5kV,Ud2=0.4kV。
各元件标幺值为: 系统S X1?**100?0.5 200Sd100?0.35?2.5??0.875 22Ud10*线路WL X2?X0l1变压器1T,2T X3?X4?*Uk%Sd4.5100??4.5
100SN1001(1)K1点三相短路
***XK?X?X?1.375112Id?*IK1?Sd3Ud?100kA?5.5kA3?10.5
11??0.727*XK11.375*IK1?IdIK1?5.5?0.727kA?4kAish.K1?2.55IK1?2.55?4kA?10.2kASK1?Sd100?MVA?72.72MVA*XK1.3751(2) K2点三相短路
****XK2?XK1?X3//X4?3.625Id?*IK2?Sd3Ud?100kA?144.34kA3?0.4
11??0.276*XK3.6252*IK2?IdIK2?144.34?0.276kA?39.818kAish.K2?1.84IK2?1.84?39.818kA?73.265kASK2?Sd100?MVA?27.586MVA*XK23.625
3-14 试求图3—20所示无限大容量系统中K点发生三相短路电流,冲击短路电流和短路容量,以及变压器2T一次流过的短路电流.各元件参数如下:
变压器1T:SN=31.5MVA,UK%=10.5,10.5/121kV; 变压器2T,3T:SN=15MVA,UK%=10.5,110/6.6kV; 线路1WL,2WL:L=100km,X0=0.4Ω/km 电抗器L:UNL=6kV,INL=1.5kA,XNL%=8。
解:(1)由图所示的短路电流计算系统图画出短路电流计算等校电路图,如图所示.由断路器断流容量估算系统电抗,用X表示.