1、第3章 电力系统短路的基本知识,第3章 电力系统短路的基本知识,3-1 短路的一般概念 3.1.1 概念 所谓短路，是指一切不正常的相与相之间和相与地面之间的通路。短路是电力系统中最严重的故障，对电力系统有极大的危害。 短路发生的原因是多种多样的。其中重要的原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。,第3章 电力系统短路的基本知识,引起绝缘损坏的原因多半是过电压和绝缘的自然老化。 运行人员带负荷拉刀闸也是短路发生的原因之一。 引起短路的原因还有电气设备的机械损伤。 鸟兽造成的短路等。,第3章 电力系统短路的基本知识,在电力系统中。可能发生的短路有： 三相短路、 单相短路接地、 两相短路和 两相短路接地
2、。 其中，三相短路是电力系统中最严重的短路形式，但发生的几宰很低；单相短路接地是最常见的,第3章 电力系统短路的基本知识,第3章 电力系统短路的基本知识,短路发生的地点、短路持续的时间、短路发生的类型直接决定了短路的危害程度。短路危害可能是局部性的，也可能是全局性的。一般而言，短路的危害主要表现在如下几个方面： (1)由于短路电流是正常电流的十几倍或几十倍，从而使电气设备的载流部分承受巨大的电动力，可能破坏电气设备的机械结构。,第3章 电力系统短路的基本知识,(2)如果短路持续的时间过长，在电器设备上将产生巨大的热量，可能烧毁电气设备。 (3)短路发生时，系统的节点电压将下降。这对用户电动机的
3、影响很大。系统中80以上的负荷是电动机。当节点电压下降后，电动机的转速将下降，甚至停转。这时由于电动机的转子转速与定于的同步旋转磁场的相对转速过大，有可能烧毁电动机。即便烧不毁电动机，电动机的运行性能也特大大下降。,第3章 电力系统短路的基本知识,(4)当短路发生的地点距离发电机很近，而短路的持续时间又很长时，原来并联运行的同步 发电机有可能失去同步，从而破坏电力系统的稳定造成系统的大面积停电，并且使电力系统重新正常运行的时间也很长，这是短路故障的员严重的后果。 (5)当短路发生时，二相不对称电流在输电线路上特产生很大的磁场,这将严重影响输电线路附近的通信线路的通信质量。,第3章 电力系统短路
4、的基本知识,3.1.2 短路计算的目的 短路计算是电力系统中的基本计算之一。它的目的主要有： 1、在选择电气设备时，要保证所选的电气设备有足够的动稳定性和足够的热稳定性。这需要以短路电流为主要依据。 2、为了保证电力系统安全运行，要配置备种继电保护和自动装置，并且要正确签定其参数，必须以短路电流为依据。,第3章 电力系统短路的基本知识,3、在设计发电厂和变电站的电气主接线时，需要对各种可能的设计方案进行详细的技术经济比较，以便确定最佳设计方案，这也需要以短路电流为依据。 4、 在设计110kV及以上电压等级的架空输电线路时，要计算短路电流，以确定电力线对邻近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。
5、,第3章 电力系统短路的基本知识,5、确定分裂导线间隔棒的间距 当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线问的电磁吸引力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下： 该张力值可达到故障前初始张力的几倍，甚至十几倍； 导线、绝缘于、构架等的受力影响很大。 工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔棒的安装距离。,第3章 电力系统短路的基本知识,6其他目的 电力工程中，计算短路电流的目的还很多，如： 确定中性点的接地方式； 验算接地装置的接触电压和跨步电压； 计算软导线的短路摇摆； 计算输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等都需要计算短路电流。,第3章 电力系统短路的
6、基本知识,3.1. 3 短路电流计算中的几点假设 为了工程的实用计算，常常采取以下简化假设： 1）短路过程中各台发电机之间不发生摇摆。 在整个短路的过程中，各台发电机转子的电气转速是相同的，即各台发电机发出的频率是相同的，并认为各台发电机的电动势均为同相位。 对短路点而言，这样计算所得的短路电流比实际短路电流要大一点。,第3章 电力系统短路的基本知识,2）负荷只作近似估计。或作为恒定电抗，或作为临时的附加电源，或干脆忽略不计。 3）在短路计算中，不考虑磁路的饱和系统中各元件的参数是恒定的，可以利用更加定理。 4）在不对称短路计算中，除了短路点不对称外，其他部分仍然认为是对称的。 5）系统中的各
7、元件的等效电路通常采用最简单的形式，以便简化计算。 6）发生的短路一律按金属性短路处理。实际上短路点常常有过渡电阻相连接。,第3章 电力系统短路的基本知识,3.2 网络的变换和化简 当进行短路电流的计算时，首先根据网络的元件参数，做出网络的等效电路。然后，再进行网络的化简。下面介绍几种常见的化简方法。,第3章 电力系统短路的基本知识,等值电源法就是用戴维南定理来处理网络的化简问题。设网络有n条有源支路并联通过 a、b两点和外电路相连接，如图,用戴维宁定理可以进行如下的简化。,第3章 电力系统短路的基本知识,第3章 电力系统短路的基本知识,3星形与三角形变换,第3章 电力系统短路的基本知识,4.
8、 星网变换法 这种方法通常是将星形网络变换成网形网络，以减少网络的节点数。网络的变换图如图,第3章 电力系统短路的基本知识,3.2.3 利用网络的对称性化简 在实际的电力系统中，可能遇到对称的网络，特别是发电厂和变电站的主接线更是如此。利用网络的对称性化简网络可使网络得到迅速简化。 在图网络中，如果所有发电机的电动势都为E，电抗都为XG；所有变压器的高压侧、中压侧和低压侧的电抗分别为X1、X2、X3，电抗器的电抗为XL。这样的网络对某些短路点而言是对称的。图(b)是该系统的等效电路，对短路点k1和k2而言，网络是对称的。当短路点发生在k1时，节点a、b两点的电位是相等的，节点i,j的电位也是相等的。因此，可以将a、b两点直接相连，将I,j两点直接相连，这样就可以简化为图(c)。由此可见，利用网络的对称性进行化简是非常迅速的。,第3章 电力系统短路的基本知识,第3章 电力系统短路的基本知识,本章小结 主要讲解： (1)电力系统短路的定义、类型，短路发生的原因及后果。 (2)戴维宁定理在电力系统中的应用，其等效电路中的电动势为开口电动势，等效电抗为入端阻抗。 (3)星网变换法是电力系统中常见的网络化简方法。 (4)利用网络的对称性化简网络也是常见的方法之一。,
