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1、细心整理教学目标：驾驭短路电流热效应和电动力效应的管用计算。重点：短路电流的效应管用计算方法。难点：短路电流的效应计算公式。一、短路电流电动力效应 1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。 当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时势必会在导体之间产生最大的电动力。 2电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。 3两平行导体间最大的电动力 载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形态以及各相安装的相对位置等多种因素。N 式中：i1 、i2通过两根平行导体的电流瞬时最大值，A； L平行导体长度，m； 导体轴线间距
2、离，m； Kf形态系数。 形态系数Kf：说明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。 实际工程中，三相母线接受圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形态系数Kf取为1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形态系数Kf可取为1。 电动力的方向：两个载流导体中的电流方向一样时，其电动力为相互吸引；两个载流导体中的电流方向相反时，其电动力为相互排斥。 4两相短路时平行导体间的最大电动力 发生两相短路时，平行导体之间的最大电动力F2N： N 式中： 两相短路冲击电流，A。 5三相短路时平行导体之间的最大电动力 发生三相短路时，每相导体所承受的
3、电动力等于该相导体与其它两相之间电动力的矢量和。三相导体水平布置时，由于各相导体所通过的电流不同，所以边缘相与中间相所承受的电动力也不一样。 边缘相U相与中间相V相导体所承受的最大电动力 、 分别为：NN 式中： 三相冲击短路电流，A。 发生三相短路后，母线为三相水平布置时中间相导体所承受的电动力最大。计算三相短路时的最大电动力时，应按中间相导体所承受的电动力计算。 6短路电流电动力效验 当系统中同一处发生三相或两相短路时，短路处三相冲击短路电流与两相冲击短路电流之比为 。 ，即电力系统中同一地点发生不同种类的短路时，导体所承受三相短路时的最大电动力比两相短路时的最大电动力大15。因此，在校验
4、导体的最大电动力时，按三相短路的最紧要状况考虑。二、短路电流的热效应 1电气设备的功率损耗包括：导体与导体之间接触电阻上产生的损耗，导体自身电阻上产生的损耗；绝缘材料在电场作用下产生的介质损耗等等。 电气设备在工作过程中，由于自身功率损耗会引起电气设备的发热。 2导体发热分为长期发热和短路时发热： 长期发热：是指正常工作电流在较长时间内所引起的发热。 短路时发热：是指短路电流在极短的时间内所引起的发热。 3电气设备温度提升的影响： 影响电气设备的绝缘：绝缘材料在高温顺电场的作用下会慢慢老化，温度愈高绝缘的老化速度愈快。温度超过规定的允许温度时，会使电气设备的运用年限缩短。 影响接触电阻值：当导
5、体温度过高时，导体外表的氧化速度加快，造成接触电阻增大，引起自身功率损耗加大，进一步导致导体温度再提升，又引起接触电阻再增大，如此恶性循环下去，会使接头熔化，造成紧要事故。 降低机械强度：金属材料在运用温度超过必需数值之后，其机械强度会显著降低。假如电气设备的运用温度过高，可能会使电气元件的机械强度降低，影响电器的平安运行。 4载流导体和电器发热的允许温度： 为了限制电气设备因发热而产生不利影响，保证电气设备的正确运用，国家规定了载流导体和电器长期发热和短路时发热的允许温度： 导体种类和材料长期工作发热短路时发热允许温度允许温升允许温度允许温升裸母线铜铝钢不和电器干脆连接时钢和电器干脆连接时7
6、070707045454545300200400300230130330230油浸纸绝缘电缆铜芯10V及以下铝芯10V及以下铜芯2030kV充油纸绝缘60330kV608060805070752502001751601901701401201259085绝缘电缆橡皮绝缘电缆50150100聚乙烯绝缘电缆6013070交联聚乙烯绝缘电缆铜芯铝芯8080230200150120有中间接头的电缆锡焊接头压接接头120150 5导体温度的变更特点 匀整导体材料一样、截面相等无电流通过时，其温度与四周环境温度一样。当有工作电流通过时，导体所产生的热量一局部用于导体温度提升，另一局部那么会散布到导体四周的
7、介质中去。导体在不断产生热量的同时，也不断地向四周介质散发热量，当导体所产生的热量与散发的热量相等时，导体温度将会稳定到某一数值。 工作电流所产生的热量引起导体温度的变更：如以下图中曲线AB段所示。图中 为导体四周介质温度， 为导体通过工作电流时的稳定温度。 稳定温度 与导体四周介质温度 的凹凸以及通过电流的大小有关。 短路时导体温度变更：如以下图中曲线BC段所示。 为短路时的最高温度。短路电流被切除之后，导体温度会慢慢地降至四周环境温度 ，其温度变更如以下图中曲线C点后的虚线所示。当短路电流通过导体时，由于短路电流值较正常工作电流大许多倍而且通过的时间很短，所以短路电流所产生的热量几乎全部用
8、于导体温度的提升。导体温度变更曲线 6.短路时最高发热温度计算在管用计算中，导体短路时的最高温度可以依据 关系曲线进展计算。图中横坐标为A值，纵坐标为 值。当导体材料的温度 值确定之后，从图可干脆查到所对应的A值。反之，确定A值时也可从曲线中找到对应的 之值。 导体 曲线图 计算导体短路时的最高温度 的步骤如下：1依据运行温度 从曲线中查出 之值；2计算出 ；然后再依据 ，从图143曲线中查出 之值。J/.m4 14-5 式中：S导体截面积，m2； 短路时的热状态值，J/.m4； 初始温度为 所对应的热状态值，J/.m4。 称为短路电流的热效应，它与短路电流产生的热量成比，即： A2.s 7.
9、短路电流的热效应 计算 短路电流发热的等值时间：假定稳态短路电流 通过导体在时间 内所产生的热量与实际短路电流 通过导体在时间 内所产生的热量相等，那么称时间 为短路电流发热的等值时间。假如用图形表示，在图144中曲边梯形ABCDOEA的面积应与矩形EFGO的面积相等。工程计算中接受等值时间法。 IKft曲线等值时间法：依据短路电流Ik随时间变更规律绘制出 关系曲线，如图144所示。当短路电流持续时间为ts时，图中曲边梯形ABCDOEA的面积那么与 所表示热量的大小成正比。适中选用坐标，上述曲边梯形的面积那么代表短路电流Ik在时间0t内所产生的热量。实际工程计算中，对于大容量的发电机供电系统，
10、其短路电流的热效应 通常接受近似数值积分法计算。 短路电流周期重量的热效应 可用以下公式进展计算： kA2.s 式中： 次暂态短路电流周期重量的有效值，kA； td/2时刻短路电流周期重量的有效值，kA； td时刻短路电流周期重量的有效值，kA； 短路热效应的计算时间s， = + ，其中，是继电爱惜动作时间， 是断路器分闸时间。 短路电流非周期重量的热效应 可用以下公式进展计算： kA2.s 式中：T非周期重量等效时间，与短路点及短路时间td有关。短路点Tstd0.1std0.1s发电机出口及母线0.150.2发电机提升电压母线及出线发电机电压电抗器后0.080.1变电站各级电压母线0.051
11、4.2 电气设备选择的一般要求 +- 教学目标：熟悉电气设备选择的一般原那么和技术条件。重点：设备选择的技术条件。难点：短路稳定条件校验。一、一般原那么 1应满足正常运行、检修、短路和过电压状况下的要求并考虑远景开展； 2应按当地环境条件校核； 3应力求技术先进和经济合理； 4与整个工程的建立标准应协调一样； 5同类设备应尽量削减品种； 6选用的新产品均应具有牢靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特别状况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级部门批准。二、技术条件 选择的高压电气设备，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的状况下保持正常运行。 各种高压电器的一般技术条件：序号电器名称额定电
12、压kV额定电流A额定容量kVA机械荷载N额定开断电流kA短路稳定热稳定动稳定1高压断路器2隔离开关3负荷开关4熔断器5电压互感器6电流互感器7限流电抗器8消弧线圈9避雷器10穿墙套管11绝缘子 注：悬式绝缘子不校验 1.长期工作条件 电压：选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路电网的最高运行电压UNSmax，即：UmaxUNSmax 。 三相沟通3kV及以上电气设备的最高电压kV：设备额定电压36103563110220330500设备最高电压3.56.911.540.569126252363550 电流：选用的电器额定电流IN不得低于所在回路在各种可能运行方式下的最大持续工作电流Imax，即：INImax 机械荷载：所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 2.短路稳定条件 校验的一般原那么：电气设备在选定后应按可能通过的最大短路电流进展动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时短路电流，假设发电机出口的两相短路，或中
