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第十六讲 短路电流的两个破坏效应

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发表于 2015-8-26 15:42:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 937710614 于 2015-8-26 16:23 编辑

第十六讲 短路电流的两个破坏效应
三、查表法计算短路电流
井下低压电网两相短路电流除了可按上述方法计算外,在工程上主要采用查表法进行两相短路电流的计算。该方法较为简捷、快速,但离变压器较近处误差较大。
低压电网短路电流的大小主要取决于低压动力变压器和低压电缆的阻抗。当变压器的型号、容量和电缆主芯线的材料和截面确定后,短路电流就是电缆长度的一元函数。如果知道电缆长度L,就可直接求出两相短路电流。由此可见,我们可以根据变压器的型号和容量,直接列出不同长度的电缆所对应的短路电流表。从而可通过短路点至变压器之间的电缆长度查出所对应的短路电流。
在实际低压电网中,各段电缆芯线的材料和截面通常是不相同的,如果对多种电缆线路列短路电流表,势必使表格庞大而繁杂。因此,为了使表格简化和提高查表速度,应将低压电缆芯线的材料和截面统一起来,即在阻抗不变的原则下,把不同材料和截面电缆的长度换算成相同材料、统一截面下的等效长度。对于380V~1140V系统,取电缆的标准截面为50mm2;对于127V系统,取电缆的标准截面为4mm2。导线材料统一换算成铜芯导线。
将铝芯电缆的实际长度换算成同截面铜芯电缆的长度,其换算公式为
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif                             (3-42)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif——铝芯电缆换算成同截面铜芯电缆的等效长度,m;
      file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif——铝芯电缆的实际长度,m;
      1.68——换算系数。
将不同截面的长度电缆换算成标准截面下的等效长度,可用下式计算
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif                              (3-43)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif——电缆的实际长度,m;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif——换算成标准截面后的等效长度,m;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif——换算系数,可查表求取。
利用查表法计算低压电网两相短路电流的方法步骤为:
⑴ 绘制短路计算图,并选定短路计算点;
⑵ 通过查表或计算确定各段电缆的换算长度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif;
⑶ 求出短路点至变压器二次侧全部电缆的总换算长度;
⑷ 根据总换算长度和变压器型号、变比、容量,在相应的变压器栏目下查出对应的两相短路电流值。
该表是设计部门制定的,包括换算系数表,电缆长度换算表和不同型号、变比与容量的变压器在不同电缆换算长度下的两相短路电流表。限于篇幅这几个表本书没有列出,用时可参考本书配套教材《工矿企业供电设计指导》或有关手册。
电缆长度换算系数表
  
计算截面
  
50
电缆截面
4
6
10
16
25
35
50
70
95
换算系数
12.29
8.197
4.921
3.080
1.977
1.417
1
0.724
0.522
KBSG变压器两相短路电流表(局部)
  
电缆换算长度
  
变压器容量kVA (U2N=693V)
50
100
200
315
500
630
300
738
1215
1708
1962
2128
2142
310
733
1200
1674
1915
2071
2085
320
729
1185
1641
1870
2017
2030
330
724
1170
1609
1827
1966
1978
340
719
1156
1579
1786
1918
1929

四、短路电流的电动力效应和热效应(第三章 第四节)
1.三相平行载流导体的电动力
电工基础可知,两根平行导体中有电流通过时,导体间将会产生作用力。作用力的方向是当电流同方向时相互吸引;当电流方向相反时相互排斥。作用力是沿着导体长度均匀分布的,实际计算时,用作用在导体长度中的合力代替。
如果三相线路中发生三相短路,可以证明:同一平面内平行放置的三相导体,其中间相所受的电动力最大。此时,电动力的最大瞬时值可用下式计算
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif                          (3-49)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif——三相短路时,中间一相导体所受的电动力,N;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif——三相短路时,短路冲击电流值,kA;高压电网短路时file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif=2.55file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image025.gif
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif——平行导体的长度,m;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif——两导体中心线间的距离,m;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif——导体的形状系数。
由于三相短路冲击电流比两相短路冲击电流大,所以三相短路比两相短路的电动力也大。因此,对电气设备和导体的电动力校验,均用三相短路冲击电流值进行校验。
2.电气设备的动稳定电流
各种已出厂的电气设备,其载流导体的机械强度,截面形状,布置方式和几何尺寸都是确定的。为了便于用户选择,制造厂家通过计算和试验,从承受电动力的角度出发,在产品技术数据中,直接给出了电气设备允许通过的最大峰值电流,这一电流称之为电气设备的动稳定电流,用符号file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif表示。
在选择电气设备时,其动稳定电流file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif和file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif应不小于短路冲击电流值和冲击电流有效值。即
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.gif                               (3-50)
二、短路电流的热效应
1.导体的长时允许温度和短时允许温度
由于导体有电阻,在通过正常负荷电流时,要产生电能损耗,使导体的温度升高。在发生短路时,强大的短路电流将使导体温度迅速升高。因此,我国《高压配电装置规程》中规定了各种导体的短时允许温度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif与长时允许温度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif的差值,即导体的最大短时允许温升file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image044.gif(file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image046.gif)。
表3-10列出了各种导体的长时允许温度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image048.gif、短时允许温度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image050.gif。
表3-10各种导体的短时最大允许温升及热稳定系数
导体种类和材料
电压/kV
长时允许
  
温度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image052.gif/℃
短时允许
  
温度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image054.gif/℃
热稳定系数
  
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image056.gif
母线排:铜
  
  
铝锰合金
  
钢(不与电器直接连接时)
  
钢(与电器直接连接时)

70
  
70
  
70
  
70
  
70
300
  
200
  
200
  
400
  
300
171
  
87
  
87
  
67
  
60
油浸纸绝缘电缆
铜芯
1~3
  
6
  
10
80
  
65
  
60
250
  
250
  
250
148
  
145
  
148
铝芯
1~3
  
6
  
10
80
  
65
  
60
200
  
200
  
200
84
  
90
  
92
交联聚乙烯绝缘电缆
铜芯
≤10
90
250
141
铝芯
≤10
90
200
87
聚氯乙烯绝缘电线与电缆
铜芯
-
65
130
100
铝芯
-
65
130
65
橡皮绝缘电线与电缆
铜芯
-
65
150
112
铝芯
-
65
150
74
3.导体的最小热稳定截面
则                     file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image058.gif                            (3-56)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image060.gif——三相短路电流稳态值,A;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image062.gif——短路电流的假想作用时间,s。短路电流总的假想作用时间file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image064.gif为file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image066.gif
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image056.gif——导体材料的热稳定系数,file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image069.gif,它与导体的电导率、密度,热容量和最大短时允许温升有关。各种导体材料热稳定系数见表3-10。
当导体截面积file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image071.gif时,便可满足导体的热稳定条件。
4.成套电气设备的热稳定校验
对成套电气设备,其导体的材料和截面均已确定,其温升只与电流大小和作用时间的长短有关。故厂家在电气设备的技术数据中直接给出了与某一时间(如1s、5s、10s等)相对应的热稳定电流,因此,对成套电气设备可直接用下式进行热稳定校验
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image073.gif                               (3-57)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image075.gif——设备的热稳定电流,A;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image077.gif——与file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image075.gif相对应的热稳定时间,s。


第16讲_短路电流的两个破坏效应.doc




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