第七章電力系統三相短路的實用計算

內容要點

電力系統故障計算?？煞譃閷嵱糜嬎愕摹笆炙恪焙陀嬎銠C算法。大型電力

系統的故障計算，一般均是采用計算機算法進行計算。在現場實用中，以及大

學本、?？茖W生的教學中，常采用實用的計算方法-'手算'（通過“手算”的

教學，可以加深學生對物理概念的理解）。

例題1:

如圖7—1所示的輸電系統，當k點發生三相短路，作標么值表示的等值電

路并計算三相短路電流。各元件參數已標于圖中。

TI

T2ni

80km

2.5km

30MVAJI.5MVAI5MVA6kV

1051cM)05/121110，"0.3kA

檢?0.264％=母，限％引。.5即）%-5

￡*-1IkV

圖7—1系統接線圖

解：取基準容量Sn=100MVA,基準電壓Un=Uav（即各電壓級的基準電壓用平均

額定電壓表示）。則各元件的參數計算如下，等值電路如圖7—2所示

發電機G犬產4（//=O.26x呼二0.87

變壓器7鬻x帆■=0/05x黑二0.33

SNIIJ1?J

S,

線路nx^=xxx=0.4x80x需=0.24

。加）IA?/

變壓器0及=需.妙=0.必黑0.7

電抗器孔二崎x黑乂巖一.張

2

w43~51nV3X0.36.3

電纜線III及二小x。x含二0.08x2,5x黑;0.504

力ill6.3

電源電動勢的標幺值E”二怠二式115二以）5

圖7?2等值電路

電源對短路點的總電抗Xw為

=力+比+兒+昂+xO=0.87+033+0.24+0.7+1.46+0.504=4.11

則三相短路電流標幺值為

先弟=°雙

2

若題目中沒有給定電助勢大小，則按近似計算夕=1,r=-n=0.243o

短路點處三相短路電流有名值為

ZK=0.256x~=0.256x廠⑶-=2.36(kA)

5幾3)￡X6.3

發電機所處位置短路電流有名值為

JL

/C=0.256X7^-=0256X-77'^-^=1.41(kA)

￡%I)73x10.5

例題7-2：

已知某發電機短路前在額定條件下運行，額定電流/v=3.45K4,C()S(pv=

0?8、X；=°?125。試求突然在機端發生三相短路時的起始超瞬態電流/和沖擊

電流有名值。(取K皿=1?8)

解：因為，發電機短路前是額定運行狀態，取U；“=1NO。

則例o產88To,8=36.8°,Iio1/?%.8。

發電機超瞬態電動勢可以按短路前狀態進行計算為

凡】二^101+/!01=1+j(0.8-R6)x0.125=1,075+jOJ

短路瞬間，超瞬態電動勢不突變，即

則，短路后的起始超瞬態電流為

=哉=L,部」=0.8-況6=8.637/85.9°

有名值為

/*=8,637x3.45=29.787(kA)

沖擊電流為

*=>!2K^r=衣xL8x29.787=75,96(kA)

習題:

1、電力系統短路故障計算時，等值電路的參數是采用近似計算，做了哪些

簡化？

2、電力系統短路故障的分類、危害、以及短路計算的目的是什么？

3、無限大容量電源的含義是什么？由這樣電源供電的系統，三相短路時，

短路電流包含幾種分量?有什么特點？

4、何謂起始超瞬態電流（「）?計算步驟如何?在近似計算中，又做了哪些簡

化假設？

5、沖擊電流指的是什么？它出現的條件和時刻如何?沖擊系數左加的大小與

什么有關？

6、在計算1”和時，什么樣的情況應該將異步電動機（綜合負荷）作為電源

看待?如何計算？

7、什么是短路功率（短路容量）?如何計算?什么叫短路電流最大有效值?如何計

算？

8、網絡變換和化簡主要有哪些方法?轉移電抗和電流分布系數指的是什么?他

們之間有何關系？

9.運算由線是在什么條件下制作的?如何制作？

10.應用運算曲線法計算短路電流周期分量的主要步驟如何？

11、供電系統如

圖所示，各元件參數

如下:線路L,50km,

Xl=0.4;變壓

器T,SN=1°MVA,〃A%=1°?5?KT=110/11O假定供電點(s)電壓為106.5kV

保持恒定不變，當空載運行時變壓器低壓母線發生三相短路時，試計算:短路電

流周期分量起始值、沖擊電流、短路電流最大有效值及短路容量的有名值。

[答案：「=4.243匹ig=10&lkA,/崢=6.467kA.5D=77.17MVA]

12、某電力系統的等值電路如圖所示。已知元

件參數的標么值為，Er^Ei=1.1,X1=X2=O.2,

X3=X4=X5=0.6,X6=0.9,X7=0.3，試用網絡變換法

求電源對短路點的等值電動勢和轉移電抗

[答案：Xlk=L667,X2k=1.667]

13、一臺同步發電機參數為

50MVA,10.5kV,X,=。.125.經

過一串聯的電抗器后發生三相短

路，電抗器的電抗值是0.44Q,現在

新增一臺同樣的發電機與原有發電機并聯運行，而要使同一短路點的短路容量

不變，問電抗器的電抗值應改為多少歐

［答案：Xp=0.578Q］

14、下圖中G為發電機，C為調相機，M為大型電動機。L1,L2為由各種

電機組和而成的綜合負荷。它們的超瞬態電動勢分別為1.08、1.2、0.9、0.8、0.8；

大型電動機和綜合負荷的超瞬態電抗分別為0?2、0?35;線路電抗均為

試計算k點三相短路時的沖擊電流和短路電流的最大有效值。

l05kV[ISkV

63kV

CTJ

O--CD--60km

60MVA3L5MVA20MVA-5MVA

jr>0J：I*%尸10S

h41%產105疝F20

lOknr.

7.5MVAC

LI風(％尸10.5)0T3L2

3GMVAI8VVA

6MVA(M)

［答案：取E；=L08,￡；=1.2,負荷均考慮為E”=0.8,x=0.35時,

=13.97kA,若取:&二Ec=［時，遠處負荷不考,K=13.20KA(短路電流最大

有效值略)］

5、電力系統接線如右圖所示。電力系

統C的數據分別如下:(a)系統C變電站斷路

器QF的額定斷開容量Sr1000MVA;(b)

在