發布時間:2024-01-24閱讀(13)
第一個概念:關于深沉短路
如果發生短路故障后,線路保護裝置不起作用,任由短路發展,當短路電流趨于穩定后,我們把此時的系統狀態叫做深沉短路狀態。
第二個概念:關于電器的工作電壓
有關供配電的國家標準和技術規范告訴我們,供電電壓的偏差范圍在-10%~ 5%之間。對于220V的交流電,它的偏差值在198V到231V。
顯見,電器在這個電壓范圍內都能正常工作。
第三個概念:關于短路處的路端電壓
對于直流電路,我們設電源電動勢是E,電源內阻是r,線路電阻是Rx,短路處的電阻是Rk,見下圖:

圖1:短路線路
則短路處的電壓U為:
U=ERkr Rx Rk=Er RxRk 1U=frac{ER_k}{r R_x R_k}=frac{E}{frac{r R_x}{R_k} 1} ,式1
我們看到比值(r Rx)/Rk是關鍵,它決定了短路處路端電壓U的大小。
對于交流配電網電網,短路電路如下:

圖2:交流電網短路示意圖
我們設電源內阻抗 線路阻抗之和小于短路點阻抗的1/50。我們把式1中的電阻均改為阻抗Z,然后代入到式1中看看有什么結果。注意這里的路端電壓用u表示,電源電動勢用e表示:
u=ezr ZxZk 1=eZk50×Zk 1≈0.98eu=frac{e}{frac{z_r Z_x}{Z_k} 1}=frac{e}{frac{Z_k}{50 imes Z_k} 1}approx 0.98e ,式2
也就是說,在高壓電網和中壓電網中,局部發生了短路事故,電網電壓基本不變。我們把這種電網叫做無限大容量配電網。短路電流的波形圖見圖3:

圖3:無限大容量配電網在短路前后電壓u基本不變
我們從圖3看到,在時刻0發生了短路,在時刻0的左端和右端電壓u的波形基本不變。說明圖2屬于無限達容量配電網的短路電流波形。
圖3中,由于短路后電壓基本不變,而短路點的阻抗很小,由歐姆定律可知電路中會產生短路電流交流分量Ip。由楞次定律可知電力變壓器的感抗會產生衰減的短路電流的直流分量Ig,它們在短路后10毫秒疊加產生了短路電流最大值——沖擊短路電流峰值Ipk。當直流分量衰減完畢后,短路電流進入穩態,此時的短路電流Ik就是穩態值。顯見,短路電流穩態值就是交流分量Ip。
對于低壓配電網,也即380V(線電壓)/220V(相電壓)電網,當發生深沉短路后,在變壓器處(400V/230V)的電壓會下降到額定標稱電壓的50%,約為200V/115V,而最終負荷處電壓(380V/220V)會下降到額定標稱電壓的15%,約為57V/33V,見圖4:

圖4:低壓配電網的短路電路
如果圖4中的短路點發生在線路末端,短路電流的規模當然會小很多。由于線路阻抗相對較大,則當發生深沉短路后,短路點電壓大約在5%~15%Un之間,在這種電壓水平下家用電器是無法工作的。
需要特別指出:
按題主的意思,短路處的電阻Rk與電器的等效電阻Rfz是并聯的。電器的存在是否會改變短路處電阻Rk的大小?答案是否定的。
例如我們用1平方毫米長度為1米的銅導線去短接220V25W的白熾燈,銅導線的電阻是0.017Ω,白熾燈的電阻是1936Ω,兩者并聯后的電阻是0.01699985072……Ω,其實就是銅導線的電阻??梢姡搪诽幍穆范穗妷喝Q于短路處的電阻Rk,與電器幾乎無關。
2.結論當發生深沉短路后,低壓配電網短路處的電壓遠低于電器的工作電壓,故電器無法正常工作。
對于高壓電網,它們的任務是輸送電。中壓(6000V到110kV)雖然也有電機和變壓器等高壓電氣設備,但一般的家用電器是無法使用的。故即使短路后中高壓電網的電壓下降不多,但對我們日常的家用電器來說并沒有多少意義。
至于家用電器內部短路,基本上就損壞了。雖然題主說家用電器短路后不會損壞,我覺得是說笑吧。損壞后的家用電器若不修理,當然無法使用了。
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