33無限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流計(jì)算ppt課件.ppt

3.3無限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流計(jì)算,為求短路電流，在計(jì)算時(shí)規(guī)定兩個(gè)假設(shè)：不管短路點(diǎn)發(fā)生在何處，在計(jì)算短路電流時(shí)均取該電壓等級(jí)線路電壓的平均值。由電源至短路點(diǎn)之間的短路阻抗Zkl應(yīng)包括電阻Rklkl。因有：可忽略Rkl,用Xkl替代Zkl。低壓電網(wǎng)有：可忽略Xkl,用Rk替代Zkll。,表3-2標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)的平均電壓,高壓供電系統(tǒng)中K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流周期分量的最大值為三相短路電流周期分量的有效值若K點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)，短路電流周期分量計(jì)算短路電流問題的關(guān)鍵是如何求出短路回路中各元件的阻抗,-相電壓的幅值,-線電壓的有效值,K,“運(yùn)行方式”的概念,由于電力系統(tǒng)中各開關(guān)狀態(tài)的不同，造成短路回路阻抗的變化。同一點(diǎn)、同類型短路電流最大為最大運(yùn)行方式，短路電流最小為最小運(yùn)行方式。例如，上圖K1點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，QF3閉合，兩支路并聯(lián)運(yùn)行，K1點(diǎn)所在的母線為最大運(yùn)行方式。,一、有名值法,（一）各元件阻抗值的求法1.系統(tǒng)（電源）電抗無限大容量系統(tǒng)的內(nèi)部電抗分為兩種情況：（1）當(dāng)不知道系統(tǒng)（電源）的短路容量時(shí)：認(rèn)為系統(tǒng)電抗為零；（2）如果知道系統(tǒng)（電源）母線上的短路容量及平均電壓時(shí)，系統(tǒng)電抗可由下式求得：,三相短路容量為,2.變壓器電抗,由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)的定義可知:,為變壓器等效阻抗，；為變壓器額定容量，VA；為變壓器額定電壓，V；為變壓器額定電流，A。,變壓器的阻抗可由下式求得：,（1）當(dāng)忽略變壓器的電阻時(shí)，變壓器的電抗就等于變壓器的阻抗。,（2）當(dāng)考慮變壓器的電阻時(shí)，可根據(jù)變壓器的銅耗為,變壓器的電抗可由下式求出：,將變壓器的額定電壓代換為短路點(diǎn)所在的線路平均電壓，是因?yàn)樽儔浩鞯淖杩箲?yīng)歸算到短路點(diǎn)所在處，以便計(jì)算短路電流。,3.電抗器的電抗,電抗器的電抗值是以其額定值的百分?jǐn)?shù)形式給出，其值可由下式求出：為電抗器的百分電抗值；為電抗器的額定電壓，V；為電抗器的額定電流，A。有時(shí)電抗器的額定電壓與安裝地點(diǎn)的線路平均電壓相差很大，例如額定電壓為10kV的電抗器，可用在6kV的線路上。因此，計(jì)算時(shí)一般不用線路的平均電壓代換它的額定電壓。,4、線路電抗,線路電抗取決于導(dǎo)線間的幾何均距、線徑及材料，根據(jù)導(dǎo)線參數(shù)及幾何均距可從手冊(cè)中查得單位長(zhǎng)度的電抗值，由下式求出線路電抗：導(dǎo)線長(zhǎng)度，km；線路單位長(zhǎng)度電抗，/km。可查表求得，也可由下式計(jì)算:d為導(dǎo)線直徑，mm；D為各導(dǎo)體間的幾何均距,mm。三相導(dǎo)線間的幾何均距可按下式計(jì)算式中，D12,D23,D31分別為各相導(dǎo)線間的距離，mm。在工程計(jì)算中，高壓架空線X0=0.4/km；1kV以下電纜X0=0.06/km；(310)kV電纜X0=0.08/km。,在低壓供電系統(tǒng)中，常采用電纜線路，因其電阻較大，所以在計(jì)算低壓電網(wǎng)短路電流時(shí)，電阻不能忽略，線路每相電阻值可用下式計(jì)算：為線路長(zhǎng)度,m；A為導(dǎo)線截面積,mm2；為電導(dǎo)率，m/(mm2)當(dāng)已知線路單位長(zhǎng)度電阻值時(shí)，線路每相電阻也可由下式求得R0為單位長(zhǎng)度電阻值,/km；為線路長(zhǎng)度,km。,5、在短路回路中若有變壓器存在，應(yīng)將不同電壓等級(jí)下的各元件阻抗都?xì)w算到同一電壓等級(jí)下（短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)），才能做出等效電路，計(jì)算出總阻抗。阻抗歸算公式如下：,為歸算到電壓等級(jí)下Uav2的阻抗；為對(duì)應(yīng)于電壓等級(jí)下Uav1的阻抗。,（二）舉例：,例3-1圖3-6為一簡(jiǎn)化供電系統(tǒng)示意圖，A是電源母線，通過兩路架空線向設(shè)有兩臺(tái)主變壓器T的工礦企業(yè)變電所35kV母線B供電。6kV側(cè)母線C通過串有電抗器L的兩條電纜向車間變電所D供電。整個(gè)系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，有關(guān)參數(shù)如下：電源：Sk=560MVA；線路L1:km，X01=0.4/km；變壓器：SNT=25600KVA，UN1/UN2=35/6.6kV，uk%=7.5%；電抗器：UNL=6kV，INL=200A，XL%=3%；線路L2:km；X02=0.08/km。試求:（1）k1、k2、k3點(diǎn)的短路參數(shù)。（2）k3點(diǎn)短路時(shí)，C母線上的殘壓。,解（1）計(jì)算各元件電抗,架空線l1的電抗:,變壓器電抗:,電抗器電抗:,電纜l2電抗:,電源電抗:,（2）畫出等效電路圖,（3）求各短路點(diǎn)的總阻抗,K1點(diǎn)短路時(shí)總阻抗：,K2點(diǎn)短路時(shí)總阻抗：,K3點(diǎn)短路時(shí)總阻抗：,（3）各短路點(diǎn)的短路參數(shù),k1點(diǎn)短路：三相短路電流周期分量的有效值：短路電流沖擊值：沖擊電流的有效值：三相短路容量：,(MVA),(KA),(KA),(KA),k2點(diǎn)短路：,三相短路電流周期分量的有效值：短路電流沖擊值：沖擊電流的有效值：三相短路容量：,(KA),(KA),(KA),(MVA),k3點(diǎn)短路：,三相短路電流周期分量的有效值：短路電流沖擊值：沖擊電流的有效值：三相短路容量：K3點(diǎn)短路時(shí)C母線上的殘壓,(KA),(KA),(KA),(MVA),(KV),（三）有名值法計(jì)算三相對(duì)稱短路電流的步驟：,1、計(jì)算各元件電抗的有名值2、繪出等效電路圖3、計(jì)算各短路點(diǎn)的總阻抗4、計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流及短路容量:,二、標(biāo)么值法,1、標(biāo)么值進(jìn)行運(yùn)算的物理量，不是用具體單位的值，而是用相對(duì)值表示，這種計(jì)算方法叫做標(biāo)么值法。標(biāo)么值的概念是：基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度。我們選定：基準(zhǔn)容量Sre，基準(zhǔn)電壓Ure，基準(zhǔn)電流Ire和基準(zhǔn)電抗Xre，那么實(shí)際容量S，電壓U、電流I和電抗X的標(biāo)么值可表示為：,在三相交流系統(tǒng)中，容量S、電壓U、電流I和電抗X有如下的關(guān)系式:將上述關(guān)系式用于基準(zhǔn)值：標(biāo)幺值之間的關(guān)系：,為了方便，標(biāo)幺值其下角字母re可省略。,在計(jì)算時(shí)，基準(zhǔn)量通常選定容量Sre和電壓Ure，Ire和Xre通過上述關(guān)系式計(jì)算出來。為了便于計(jì)算短路電流，取Sre100MVA或1000MVA，有時(shí)也取某電廠裝機(jī)總?cè)萘孔鳛榛鶞?zhǔn)容量,原則上基準(zhǔn)值可以任意選定.取Ure短路點(diǎn)所在處的電路平均電壓值，記作Uav，則U*=Uav/Ure=1。2、電抗標(biāo)幺值：,通常發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等設(shè)備的電抗，在產(chǎn)品目錄中均以其額定值為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值或百分值形式給出（百分值也是相對(duì)值的一種），稱為額定標(biāo)幺值，表示為在用標(biāo)幺值進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，必須把額定標(biāo)幺值換算為選定基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值(基準(zhǔn)標(biāo)幺值)，,換算關(guān)系為：,近似計(jì)算時(shí)取,3、供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算,（1）系統(tǒng)（電源）電抗因無窮大功率電源的內(nèi)阻抗為零所以有如已知系統(tǒng)母線的短路容量為Sk(MVA)，則系統(tǒng)阻抗相對(duì)于基準(zhǔn)容量Sre(MVA)的標(biāo)么值是,（2）變壓器電抗,變壓器銘牌上通常給出短路電壓百分?jǐn)?shù)uk忽略變壓器內(nèi)阻時(shí)，,-變壓器的額定標(biāo)幺電抗,因?yàn)椋?所以：,對(duì)于三繞組變壓器，給出的短路電壓百分值是注腳數(shù)字1，2，3代表三個(gè)繞組，其等值電路如圖3-7所示，這里是在繞組3開路條件下，在1和2繞組間作短路試驗(yàn)測(cè)得的短路電壓百分值為同樣可得,（3-37）,（3-36）,由式（3-36）和式（3-37）可得各繞組的短路電壓百分值為各繞組的基準(zhǔn)標(biāo)幺電抗可按下式求得：,（3-38）,（3）電抗器電抗,當(dāng)已知電抗器的額定百分電抗，額定電壓UNL及額定電流INL時(shí)：額定標(biāo)么電抗選定基準(zhǔn)值下的標(biāo)么電抗：,XL-電抗的實(shí)際值,（4）輸電線路電抗,當(dāng)已知輸電線路的長(zhǎng)度l，每公里電抗x0，線路所在區(qū)段的平均電壓Uav時(shí)，即可求出線路基準(zhǔn)標(biāo)幺電抗。,4.變壓器耦合電路的標(biāo)幺值計(jì)算,在短路電流的有名值計(jì)算方法中，當(dāng)短路回路中有變壓器時(shí)，不同電壓等級(jí)下的各元件電抗必須歸算到短路點(diǎn)所在的同一電壓下。下面討論在用標(biāo)幺值計(jì)算短路電流時(shí)，如何處理這一問題。有一供電系統(tǒng)如圖3-8所示，系統(tǒng)中有3段不同電壓等級(jí)線路。取基準(zhǔn)容量為Sre，基準(zhǔn)電壓UreUav3設(shè)L1段的線路電抗為XL1，歸算到短路點(diǎn)的電抗為XL1,相對(duì)于基準(zhǔn)容量Sre及基準(zhǔn)電壓Ure的電抗標(biāo)幺值為結(jié)論：把不同電壓等級(jí)下的元件參數(shù)歸算至同一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值，計(jì)算時(shí)取各線段的基準(zhǔn)容量相同，基準(zhǔn)電壓分別選本線段的平均電壓，則按公式可直接算得各元件的基準(zhǔn)標(biāo)幺值，不需進(jìn)行電壓歸算。,5、短路電流計(jì)算,例3-1圖3-6為一簡(jiǎn)化供電系統(tǒng)示意圖，A是電源母線，通過兩路架空線向設(shè)有兩臺(tái)主變壓器T的工礦企業(yè)變電所35kV母線B供電。6kV側(cè)母線C通過串有電抗器L的兩條電纜向車間變電所D供電。整個(gè)系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，有關(guān)參數(shù)如下：電源：Sk=560MVA；線路L1:km，X01=0.4/km；變壓器：SNT=25600KVA，UN1/UN2=35/6.6kV，uk%=7.5%；電抗器：UNL=6kV，INL=200A，XL%=3%；線路L2:km；X02=0.08/km。試求:（1）k1、k2、k3點(diǎn)的短路參數(shù)。（2）k3點(diǎn)短路時(shí)，C母線上的殘壓。,解：用標(biāo)么值法計(jì)算（1）計(jì)算各元件參數(shù)標(biāo)么值取基準(zhǔn)值Sre=100MVA，Ure1=Uav1=37kV，Ure2=Uav2=6.3kV，則電源電抗架空線l1電抗,變壓器電抗電抗器電抗電纜l2電抗（2）作系統(tǒng)等值電路如圖：,（3）求K1點(diǎn)短路參數(shù)：短路總阻抗：三相短路電流周期分量的標(biāo)么值：三相短路電流周期分量的實(shí)際值：沖擊電流：沖擊電流有效值：三相短路容量：,（KA）,（KA）,（MV.A）,（4）求K2點(diǎn)短路參數(shù)：K2短路總阻抗：三相短路電流周期分量的標(biāo)么值：三相短路電流周期分量的實(shí)際值：沖擊電流：沖擊電流有效值：三相短路容量：,（KA）,（KA）,（MV.A）,（5）求K3點(diǎn)短路參數(shù)：K3短路總阻抗：三相短路電流周期分量的標(biāo)么值：三相