半導體光電二極體
[拼音]:duanlu dianliu
[英文]:short-circuit current
電力系統在執行中相與相之間或相與地(或中性線)之間發生非正常連線(短路)時流過的電流。在三相系統中發生短路的基本型別有三相短路、兩相短路、單相對地短路和兩相對地短路。三相短路因短路時的三相迴路依舊是對稱的,故稱為對稱短路;其他幾種短路均使三相電路不對稱,故稱為不對稱短路。在中性點直接接地的電力網路中,以一相對地的短路故障為最多,約佔全部短路故障的90%。在中性點非直接接地的電力網路中,短路故障主要是各種相間短路。發生短路時,由於電源供電迴路阻抗的減小以及突然短路時的暫態過程,使短路迴路中的電流大大增加,可能超過迴路的額定電流許多倍。短路電流的大小取決於短路點距電源的電氣距離。例如在發電機端發生短路時,流過發電機的短路電流最大瞬時值可達發電機額定電流的10~15倍。在大容量的電力系統中,短路電流可高達數萬安。
短路電流組分
在發生短路時,電力系統從正常的穩定狀態過渡到短路的穩定狀態,一般需3~5秒的時間。在這個暫態過程中,短路電流的變化是很複雜的。圖示為具有自動勵磁調節的發電機出口三相短路時,一相電流的變化曲線。圖>中的曲線表明:
(1)短路電流it由對稱的週期分量iz和不對稱的非週期分量if兩部分合成。
(2)短路電流的非週期分量是由於磁鏈守恆原理電流不能突變而產生的自由電流。它的初瞬值i
取決於短路瞬間的相位,並按照短路迴路的時間常數Ta隨時間按指數規律衰減,一般經過 0.15~0.2秒即衰減完畢。
(3)短路電流週期分量由次暫態短路電流分量i"、暫態短路電流分量i┡和穩態短路電流分量i三者構成。
次暫態短路電流分量i"與發電機阻尼繞組中所感應的電流有關,按指數規律衰減,其時間常數 Tа"一般為0.03~0.1秒,可在10個周波內衰減完畢。
暫態短路電流分量i┡與發電機勵磁繞組中所感應的電流有關,也按指數規律衰減,其時間常數 Tа┡一般為0.5~3秒,比次暫態短路電流分量的衰減慢得多。
自由分量和次暫態與暫態短路電流衰減結束後,便進入穩定的短路狀態。如果不存在發電機自動勵磁調節的作用,穩態短路電流i∞就等於穩態短路電流分量i;在自動勵磁調節作用下,穩態短路電流將由i逐漸增加到穩態值i∞。
綜上所述,短路電流的幅值隨時間變化的表示式可以寫成
式中i
為非週期分量的初瞬值;
為次暫態短路電流週期分量幅值;
為暫態短路電流週期分量幅值;I
為穩態短路電流週期分量幅值。
衝擊電流
在最嚴重的情況下,約在短路後半個周波(0.01秒)將出現短路電流最大瞬時值,稱為衝擊電流。衝擊電流將產生很大的電動力,其大小可用來校驗電工裝置在發生短路時機械應力的動穩定性。衝擊電流i
可用次暫態短路電流週期分量
通過下式估算
式中
,為短路衝擊係數,其值在1~2之間。實用計算中,若Tа取0.05秒,則K
=1.8。
次暫態短路電流週期分量有效值
,是計算斷路器遮斷容量的依據。在選擇高速斷路器時,其遮斷電流值還須計及短路電流非週期分量的影響。在實用計算中,可用下列近似公式
式中αf為非週期分量係數。其值與Tа、繼電保護的動作時間裹a href='http://www.baiven.com/baike/224/284453.html' target='_blank' >投下菲韉姆終⑹奔漵洩亍5敝鞅;ざ魘奔浼由隙下菲鞣終⑹奔湓?.04~0.12秒時,αf一般取1.1~1.4。
求解次暫態短路電流週期分量起始值是短路電流計算的主要任務。計算時採用如下假定:
(1)各發電機均取次暫態電抗X姏作為其等值電抗。發電機次暫態電動勢的標么值取為 1。
(2)一般情況下負荷電流忽略不計。
(3)忽略線路對地電容和變壓器勵磁迴路。
系統中任一點對稱三相短路電流週期分量起始值等於該點短路前的電壓(取標么值為 1)除以從該點向網路看進去的等值阻抗Z∑
不對稱短路電流的計算採用對稱分量法。
簡單網路的對稱三相短路電流可用網路化簡的方法手算。複雜電網的對稱短路和不對稱短路電流計算須藉助於計算工具完成。最初的短路電流計算工具是1916年出現的直流計算臺。由於它原理簡單、執行可靠,在很長時間內是計算短路電流的有效工具。
電子計算機的應用給實用的短路電流計算帶來顯著變化:
(1)可考慮複雜的數學模型。如發電機及其調節系統的詳細模擬、計入負荷電流的影響、考慮線路的對地電容等,使計算結果更加精確。
(2)可計算實際系統暫態過程中短路電流的變化。
(3)可計算不同地點、不同相別同時發生短路或其他故障的多重複故障方式
短路電流的分析、計算是電力系統分析的重要內容之一,它為電力系統規劃設計和執行中選擇電工裝置、整定繼電保護、分析系統事故提供了有效的手段。
參考書目
東北電業管理局排程局編:《電力系統執行操作和計算》,水利電力出版社,北京,1977。
西安交通大學、清華大學、浙江大學、湖南大學、成都工學院、水利電力部電網排程研究所合編:《電力系統計算》,水利電力出版社,北京,1978。