電力系統(tǒng)分析理論

TheoryofPowerSystemAnalysis

Autum2010LiuTianqi

2006-05SCU-SEEI-Tqliu第六章電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算短路的一般概念恒定電勢(shì)源電路的三相短路同步發(fā)電機(jī)的基本方程同步電機(jī)的三相短路電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算

2006-05SCU-SEEI-Tqliu6.1短路的一般概念短路類(lèi)型2.產(chǎn)生短路的主要原因3.短路的危害4.計(jì)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(shì)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(shí)的投影t=0時(shí)的投影2006-05SCU-SEEI-Tqliu短路沖擊電流：短路電流的最大可能瞬時(shí)值

恒定電勢(shì)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(shí)與時(shí)間軸平行

t=0時(shí)刻，短路電流取幅值，電勢(shì)源剛

好過(guò)零

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

則t時(shí)刻短路電流的有效值為：(6-10)2006-05SCU-SEEI-Tqliu第一個(gè)周期的中心點(diǎn)為

t=0.01在最不利的的情況下發(fā)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(biāo)幺值：2006-05SCU-SEEI-Tqliu6.4

同步電機(jī)的三相短路暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn)無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路的物理分析同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢(shì)和暫態(tài)電抗同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗2006-05SCU-SEEI-TqliuEQE2006-05SCU-SEEI-Tqliu2006-05SCU-SEEI-Tqliu次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗的定義(6-64)(6-65)2006-05SCU-SEEI-Tqliu(6-66)(6-67)2006-05SCU-SEEI-Tqliu穩(wěn)態(tài)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(jì)算結(jié)果：(6-70)2006-05SCU-SEEI-Tqliu近似公式（6-72）計(jì)算2006-05SCU-SEEI-Tqliu6.5

電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算三相短路實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)網(wǎng)絡(luò)變換與化簡(jiǎn)起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實(shí)用計(jì)算短路電流計(jì)算曲線的應(yīng)用短路電流周期分量的近似計(jì)算2006-05SCU-SEEI-Tqliu1、三相短路實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)短路過(guò)程中發(fā)電機(jī)間不發(fā)生搖擺負(fù)荷只作近似估計(jì)系統(tǒng)各元件參數(shù)恒定,可應(yīng)用迭加原理對(duì)稱(chēng)三相系統(tǒng)發(fā)輸變用電元件均用純電抗表示金屬性短路NEXT2006-05SCU-SEEI-Tqliu2、網(wǎng)絡(luò)的等值變換和簡(jiǎn)化

分別為各電源到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗。為等值的組合電勢(shì)，為短路點(diǎn)的組合阻抗或輸入阻抗。2006-05SCU-SEEI-Tqliu星網(wǎng)變換有源網(wǎng)絡(luò)的等值變換電源分裂和短路點(diǎn)的分裂利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱(chēng)性簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)電流分布系數(shù)常用變換和簡(jiǎn)化方法2006-05SCU-SEEI-Tqliu星網(wǎng)變換2006-05SCU-SEEI-Tqliu1i32j…...n2006-05SCU-SEEI-Tqliu有源網(wǎng)絡(luò)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(shù)法電流分布系數(shù)的用途：求轉(zhuǎn)移阻抗

電流分布系數(shù)：網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機(jī)電勢(shì)為零，僅在網(wǎng)絡(luò)中某一支路（如短路支路）施加電勢(shì)，這時(shí)，各支路電流與電勢(shì)所在支路電流的比值，用c表示。2006-05SCU-SEEI-Tqliu電流分布系數(shù)定義

2006-05SCU-SEEI-Tqliu電流分布系數(shù)與轉(zhuǎn)移阻抗的關(guān)系(6-85)(6-82)(6-83)(6-84)2006-05SCU-SEEI-Tqliu3.起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實(shí)用計(jì)算

起始次暫態(tài)電流：短路電流周期分量（基頻）的初值I（

）

起始暫態(tài)電流

I（

）

2006-05SCU-SEEI-Tqliu(2)同步電機(jī):元件的等值(1)靜止元件:次暫態(tài)或暫態(tài)參數(shù)都與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)相同2006-05SCU-SEEI-Tqliu（3）異步電機(jī)同樣可用機(jī)端電壓電流計(jì)算等值次暫態(tài)電勢(shì)，式（6-89）或近似取其中2006-05SCU-SEEI-Tqliu（4）負(fù)荷按上述異步電動(dòng)機(jī)處理直接取以等值阻抗支路代替短路點(diǎn)以外的綜合負(fù)荷純電抗支路代替，其電抗標(biāo)幺值取1.2遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的負(fù)荷可忽略不計(jì)2006-05SCU-SEEI-Tqliu負(fù)荷提供的沖擊電流

負(fù)荷點(diǎn)的殘余電壓<(0.8)時(shí)向系統(tǒng)提供沖擊電流2006-05SCU-SEEI-Tqliu

計(jì)負(fù)荷影響的沖擊電流(6-91)2006-05SCU-SEEI-Tqliu短路沖擊電流的計(jì)算步驟(1)選取基準(zhǔn),計(jì)算各元件標(biāo)幺值,得出等值網(wǎng)絡(luò)(2)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)(3)計(jì)算短路點(diǎn)的起始(次)暫態(tài)電流(4)計(jì)算負(fù)荷點(diǎn)的殘余電壓(5)計(jì)算短路點(diǎn)的沖擊電流

2006-05SCU-SEEI-Tqliu4.短路電流計(jì)算曲線的應(yīng)用

計(jì)算曲線

短路周期電流是很多參數(shù)的復(fù)雜函數(shù).為便于計(jì)算,把短路電流的周期分量表示為計(jì)算電抗和時(shí)間的函數(shù)。

Xjs和Ip*都是以發(fā)電機(jī)額定容量和平均額定電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值圖6-422006-05SCU-SEEI-Tqliu

曲線的制作條件汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)分別制作短路前發(fā)電機(jī)額定滿載運(yùn)行，且都配有強(qiáng)勵(lì)50%的負(fù)荷在發(fā)電廠高壓母線其余負(fù)荷用恒定阻抗表示時(shí)，近似認(rèn)為短路周期電流的幅值不再隨時(shí)間變化，且：2006-05SCU-SEEI-Tqliu計(jì)算曲線的應(yīng)用（1）繪制等值網(wǎng)絡(luò)（2）網(wǎng)絡(luò)的等值變換合并電源等值變換只有短路點(diǎn)和若干電源點(diǎn)的完全網(wǎng)形電路略去電源點(diǎn)之間的支路2006-05SCU-SEEI-Tqliu（3）求各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗（4）求各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗無(wú)限大功率電源統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值2006-05SCU-SEEI-Tqliu（5）由Xjsi查找指定時(shí)刻短路周期電流的標(biāo)幺值Ipti*（6）無(wú)限大電源提供的短路電流（7）計(jì)算短路周期電流的有名值Vav是短路點(diǎn)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(diǎn)電氣距離相差不大的同類(lèi)型發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的同類(lèi)型發(fā)電廠直接接于短路點(diǎn)的發(fā)電廠或發(fā)電機(jī)應(yīng)單獨(dú)考慮功率為無(wú)限大的電源應(yīng)單獨(dú)考慮2006-05SCU-SEEI-Tqliu5.短路電流周期分量的近似計(jì)算電源為恒定電勢(shì)E*=1，內(nèi)阻為零