電力系統分析理論

TheoryofPowerSystemAnalysis

Autum2010LiuTianqi

2006-05SCU-SEEI-Tqliu第六章電力系統三相短路的分析計算短路的一般概念恒定電勢源電路的三相短路同步發電機的基本方程同步電機的三相短路電力系統三相短路的實用計算

2006-05SCU-SEEI-Tqliu6.1短路的一般概念短路類型2.產生短路的主要原因3.短路的危害4.計算短路電流的目的和用途短路:一切不正常的相間或相與地之間的通路2006-05SCU-SEEI-Tqliu6.2恒定電勢源電路的三相短路2006-05SCU-SEEI-Tqliu2006-05SCU-SEEI-Tqliu短路瞬間前后電流相等：（t=0)t=0時的投影t=0時的投影2006-05SCU-SEEI-Tqliu短路沖擊電流：短路電流的最大可能瞬時值

恒定電勢源:周期分量的幅值一定,非周期分量有最大初始值的條件：

（1）

最大短路前一瞬間電路為空載，Im=0（2）t=0時與時間軸平行

t=0時刻，短路電流取幅值，電勢源剛

好過零

=0，90（6-8）2006-05SCU-SEEI-Tqliu短路電流的有效值：以該時刻t為中心的一個周期內瞬時電流的均方根假定：

則t時刻短路電流的有效值為：(6-10)2006-05SCU-SEEI-Tqliu第一個周期的中心點為

t=0.01在最不利的的情況下發生短路短路電流的最大有效值：(6-12)2006-05SCU-SEEI-Tqliu短路功率(短路容量)：短路電流的有效值與短路處正常工作電壓的乘積標幺值：2006-05SCU-SEEI-Tqliu6.4

同步電機的三相短路暫態過程的特點無阻尼繞組同步電機三相短路的物理分析同步發電機的暫態電勢和暫態電抗同步發電機的次暫態電勢和次暫態電抗2006-05SCU-SEEI-TqliuEQE2006-05SCU-SEEI-Tqliu2006-05SCU-SEEI-Tqliu次暫態電勢和次暫態電抗的定義(6-64)(6-65)2006-05SCU-SEEI-Tqliu(6-66)(6-67)2006-05SCU-SEEI-Tqliu穩態同樣可得向量圖6-262006-05SCU-SEEI-Tqliu例6-4

利用例6-2和6-3的計算結果：(6-70)2006-05SCU-SEEI-Tqliu近似公式（6-72）計算2006-05SCU-SEEI-Tqliu6.5

電力系統三相短路的實用計算三相短路實用計算的基本假設網絡變換與化簡起始次暫態電流和沖擊電流的實用計算短路電流計算曲線的應用短路電流周期分量的近似計算2006-05SCU-SEEI-Tqliu1、三相短路實用計算的基本假設短路過程中發電機間不發生搖擺負荷只作近似估計系統各元件參數恒定,可應用迭加原理對稱三相系統發輸變用電元件均用純電抗表示金屬性短路NEXT2006-05SCU-SEEI-Tqliu2、網絡的等值變換和簡化

分別為各電源到短路點的轉移阻抗。為等值的組合電勢，為短路點的組合阻抗或輸入阻抗。2006-05SCU-SEEI-Tqliu星網變換有源網絡的等值變換電源分裂和短路點的分裂利用網絡的對稱性簡化網絡電流分布系數常用變換和簡化方法2006-05SCU-SEEI-Tqliu星網變換2006-05SCU-SEEI-Tqliu1i32j…...n2006-05SCU-SEEI-Tqliu有源網絡的等值(圖6-32)電源的合并2006-05SCU-SEEI-Tqliu只有兩條有源支路2006-05SCU-SEEI-Tqliu電流分布系數法電流分布系數的用途：求轉移阻抗

電流分布系數：網絡中各發電機電勢為零，僅在網絡中某一支路（如短路支路）施加電勢，這時，各支路電流與電勢所在支路電流的比值，用c表示。2006-05SCU-SEEI-Tqliu電流分布系數定義

2006-05SCU-SEEI-Tqliu電流分布系數與轉移阻抗的關系(6-85)(6-82)(6-83)(6-84)2006-05SCU-SEEI-Tqliu3.起始次暫態電流和沖擊電流的實用計算

起始次暫態電流：短路電流周期分量（基頻）的初值I（

）

起始暫態電流

I（

）

2006-05SCU-SEEI-Tqliu(2)同步電機:元件的等值(1)靜止元件:次暫態或暫態參數都與其穩態參數相同2006-05SCU-SEEI-Tqliu（3）異步電機同樣可用機端電壓電流計算等值次暫態電勢，式（6-89）或近似取其中2006-05SCU-SEEI-Tqliu（4）負荷按上述異步電動機處理直接取以等值阻抗支路代替短路點以外的綜合負荷純電抗支路代替，其電抗標幺值取1.2遠離短路點的負荷可忽略不計2006-05SCU-SEEI-Tqliu負荷提供的沖擊電流

負荷點的殘余電壓<(0.8)時向系統提供沖擊電流2006-05SCU-SEEI-Tqliu

計負荷影響的沖擊電流(6-91)2006-05SCU-SEEI-Tqliu短路沖擊電流的計算步驟(1)選取基準,計算各元件標幺值,得出等值網絡(2)進行網絡化簡(3)計算短路點的起始(次)暫態電流(4)計算負荷點的殘余電壓(5)計算短路點的沖擊電流

2006-05SCU-SEEI-Tqliu4.短路電流計算曲線的應用

計算曲線

短路周期電流是很多參數的復雜函數.為便于計算,把短路電流的周期分量表示為計算電抗和時間的函數。

Xjs和Ip*都是以發電機額定容量和平均額定電壓為基準的標幺值圖6-422006-05SCU-SEEI-Tqliu

曲線的制作條件汽輪發電機和水輪發電機分別制作短路前發電機額定滿載運行，且都配有強勵50%的負荷在發電廠高壓母線其余負荷用恒定阻抗表示時，近似認為短路周期電流的幅值不再隨時間變化，且：2006-05SCU-SEEI-Tqliu計算曲線的應用（1）繪制等值網絡（2）網絡的等值變換合并電源等值變換只有短路點和若干電源點的完全網形電路略去電源點之間的支路2006-05SCU-SEEI-Tqliu（3）求各等值發電機對短路點的轉移電抗（4）求各等值發電機對短路點的計算電抗無限大功率電源統一基準下的標幺值2006-05SCU-SEEI-Tqliu（5）由Xjsi查找指定時刻短路周期電流的標幺值Ipti*（6）無限大電源提供的短路電流（7）計算短路周期電流的有名值Vav是短路點的平均額定電壓2006-05SCU-SEEI-Tqliu合并電源的一般原則相距短路點電氣距離相差不大的同類型發電機遠離短路點的同類型發電廠直接接于短路點的發電廠或發電機應單獨考慮功率為無限大的電源應單獨考慮2006-05SCU-SEEI-Tqliu5.短路電流周期分量的近似計算電源為恒定電勢E*=1，內阻為零