短路电流也有意义-电路图讲解-电子技术方案

  短路电流的概念 短路电流(short-circuitcurrent)是电力系统在运行中，相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(即短路)时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。   短路电流计算的目的和意义 在供配电系统中除应采取有效技术措施防止发生短路外。还应设置灵敏、可靠的继电保护装置和有足够断流能力的断路器，快速切除短路回路，把短路危害抑制到最低限度。为此必须进行短路电流计算，以便正确选择和整定保护装置选择限制短路电流的元件和开关设备计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于如下用途必须进行短路电流的计算： 1)选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。 2)选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故 3)确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。 4)保护电力系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。   短路电流计算的意义可以用于熔断器的选型，防止设备烧坏。为系统设计，新建站设备选型，运行方式制定继电保护整定等环节提供依据。

 短路电流计算的条件 1.假设系统有无限大的容量。用户处短路后，系统母线电压能维持不变。即计算阻抗比系统阻抗要大得多。   具体规定：对于3~35KV级电网中短路电流的计算，可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。   2.在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻。   3.短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器，一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。

 短路电流计算的作用 (1)校验电气设备的机械稳定性和热稳定性； (2)校验开关的遮断容量； (3)确定继电保护及安全自动装置的定值； (4)为系统设计及选择电气主接线提供依据； (5)进行故障分析； (6)确定输电线路对相邻通信线的电磁干扰   常用的计算方法是： 阻抗矩阵法，并利用迭加原理，令短路后网络状态=短路前网络状态故障分量状态，在短路点加一与故障前该节点电压大小相等、方向相反的电势，再利用阻抗矩阵即可求得各节点故障分量的电压值，加上该节点故障前电压即得到短路故障后的节点电压值。继而，可求得短路故障通过各支路的电流。

 短路电流的危害 电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。短路电流的限制措施为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。

 短路电流的防范措施 ：

 1、做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。 

 2、正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。 

 3、在变电站安装避雷针，在变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。 

 4、保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。 

 5、带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。 6、加强治理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。

 7、及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。

 8、在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。 9、电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。

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一  阻容降压的基本概念 1、什么是阻容降压？ 阻容降压是一种利用电容在一定频率的交流信号下产生的容抗来限制最大工作电流的电路。   电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。   2、阻容降压电路由哪几部分组成？ 阻容降压电路由降压模块、整流模块、稳压模块和滤波模块组成。     

 3、阻容降压基本设计要素 电路设计时，应先确定负载最大工作电流，通过此电流值计算电容容值大小，从而选取适当电容。   此处与线性变压器电源的区别：阻容降压电源是通过负载电流选定电容；线性变压器电源是通过负载电压和功率选定变压器。   阻容降压电流计算 

 阻容降压电路可以等效为由降压电容C1和负载电阻R1组成，电阻和电容串联分压。   电容C1的容抗为Zc=-j/wC=-j/2πfC   电阻R1的阻抗为Zr=R   总的等效阻抗为Z=Zc+Zr=-j/2πfC+R   所以I=U/Z=U/(Zc+Zr)=U/(-j/2πfC+R)     

 因为阻容降压电源仅适用于小电流电路，选取的电容容值范围一般为0.33UF到2.5UF，所以Zc为-1592j到-9651j。而等效负载阻抗Zr在200Ω左右，显然有|Zc|>>|Zr|，同时输入电源电压分在负载上的压降也远小于电容的压降，所以有：Z≈Zc，矢量图的θ角接近于90°。   由此可得:   I=U/Z=U/Zc=U/(-j/2πfC)    =220*2π*f*C*j    =220*2π*50*C*j    =j69000C   I=|I|∠90°，电流有效值I1=|I|=69000C。当整流方式采用半波整流时，I1=0.5|I|=34500C。   设计举例   已知条件：负载工作电流15mA，工作电压5V。求降压电容容值？   采用半波整流方式，根据计算式I1=0.5|I|=34500C可知，C=0.43uF。所以此处选用0.47uF的电容，反过来可以验证提供的电流I1=34500C=16.2mA，多余电流从稳压管流过。   阻容降压的优点：   体积小；成本低。   阻容降压的缺点：   非隔离电源，不安全；   不能用于大功率负载；       不适合容性和感性负载；   不适合动态负载。  

二、阻容降压的基本原理 1、电容充电放电原理

 电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。电容充放电过程的本质是两导电平行板获取与释放电子的过程。   电容充电：   当电容内电场强度E小于电容两端外接电源电压U时，电容开始充电。此时电容正电极不断失电子，负极不断得电子，内电场E不断增强直到与外接电压U相等时，充电结束。                                          

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