電力系統(tǒng)的短路計(jì)算PPT課件

1、學(xué)習(xí)提示 1 注意各類短路電流的基本概念 2 注意短路電流的計(jì)算條件和應(yīng)用條件 3 注意比較短路電流計(jì)算的各種基本思路和方法。第1頁/共114頁第一節(jié) 電力系統(tǒng)的短路故障u 短路：電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。v一、短路的原因及其后果v二、短路的類型v三、短路計(jì)算的目的和簡化假設(shè)第2頁/共114頁一、短路的原因及其后果一、短路的原因及其后果u 短路的原因短路的原因 電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化，或遭受機(jī)械損電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化，或遭受機(jī)械損傷，或因雷擊、過電壓引起傷，或因雷擊、過電壓引起絕緣損壞絕緣損壞； 架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€履冰引起架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€履

2、冰引起電桿倒塌電桿倒塌等，或等，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)體等；因鳥獸跨接裸露導(dǎo)體等； 電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所致的電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所致的設(shè)備缺設(shè)備缺陷陷引發(fā)的短路；引發(fā)的短路； 運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作誤操作，如帶負(fù)荷，如帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等。上電壓等。 第3頁/共114頁u 短路的后果：短路的后果：電氣設(shè)備電氣設(shè)備發(fā)熱發(fā)熱急劇增加，時間較長時設(shè)備過熱而損壞甚至燒毀；急劇增加，時間較長時設(shè)備過熱而損壞甚至燒毀；電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生的電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生的電動力電動

3、力，可能使導(dǎo)體變形、扭曲或損壞；，可能使導(dǎo)體變形、扭曲或損壞；系統(tǒng)系統(tǒng)電壓電壓的大幅度的大幅度下降下降，負(fù)荷中異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩下降而減速或停，負(fù)荷中異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，產(chǎn)品報廢甚至設(shè)備損壞；轉(zhuǎn)，產(chǎn)品報廢甚至設(shè)備損壞；系統(tǒng)中功率分布的突然變化，并列運(yùn)行的系統(tǒng)中功率分布的突然變化，并列運(yùn)行的電廠失同步電廠失同步，破壞系統(tǒng)，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重的后果；的穩(wěn)定性，造成大面積停電。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重的后果；在周圍空間產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場，尤其是不對稱短路時會產(chǎn)生的在周圍空間產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場，尤其是不對稱短路時會產(chǎn)生的不不平衡交變磁場平衡交變磁場，對周圍的通信

4、網(wǎng)絡(luò)、信號系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)及，對周圍的通信網(wǎng)絡(luò)、信號系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。自動控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。第4頁/共114頁k(3)u 不對稱短路 ：兩相短路： 單相接地短路： 兩相短路接地：k(2)k(1)k(1, 1)u 相間短路與接地短路 ：相間短路：三相短路、兩相短路接地短路：單相接地短路、兩相短路接地二、短路的類型二、短路的類型u 對稱短路對稱短路 三相短路三相短路 三相電流和電壓仍是對稱的三相電流和電壓仍是對稱的第5頁/共114頁三、短路計(jì)算的目的和簡化假設(shè)三、短路計(jì)算的目的和簡化假設(shè)v 計(jì)算短路電流的主要目的計(jì)算短路電流的主要目的 為為選擇和校驗(yàn)選擇和校驗(yàn)各種電氣

5、設(shè)備的各種電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性性提供依據(jù)，為此，計(jì)算短路沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械提供依據(jù)，為此，計(jì)算短路沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性，計(jì)算短路電流的周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定性；穩(wěn)定性，計(jì)算短路電流的周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定性； 為為設(shè)計(jì)和選擇設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和變電所的發(fā)電廠和變電所的電氣主接線電氣主接線提供必要提供必要的數(shù)據(jù)；的數(shù)據(jù)； 為為合理配置合理配置電力系統(tǒng)中各種電力系統(tǒng)中各種繼電保護(hù)和自動裝置繼電保護(hù)和自動裝置并正并正確整定其參數(shù)提供可靠的依據(jù)。確整定其參數(shù)提供可靠的依據(jù)。第6頁/共114頁v 簡化假設(shè)簡化假設(shè)I.負(fù)荷用負(fù)荷用恒定電抗恒定電抗表示或略去

6、不計(jì)；表示或略去不計(jì)；II.認(rèn)為系統(tǒng)中各認(rèn)為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定元件參數(shù)恒定，在高壓網(wǎng)絡(luò)中不計(jì)元，在高壓網(wǎng)絡(luò)中不計(jì)元件的電阻和導(dǎo)納，即各元件均用純電抗表示，并認(rèn)件的電阻和導(dǎo)納，即各元件均用純電抗表示，并認(rèn)為系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的為系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的電勢同相位電勢同相位，從而避免了復(fù)數(shù)，從而避免了復(fù)數(shù)的運(yùn)算；的運(yùn)算；III. 系統(tǒng)除不對稱故障處出現(xiàn)系統(tǒng)除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱局部不對稱外，其余部分外，其余部分是三相對稱的。是三相對稱的。第7頁/共114頁第二節(jié) 標(biāo)幺制v一、標(biāo)幺值v二、基準(zhǔn)值的選擇v三、不同基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值間的換算 v四、變壓器聯(lián)系的多級電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)幺值的計(jì)算v五、使用標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)第8

7、頁/共114頁 所謂標(biāo)幺制，就是把各個物理量用標(biāo)幺值來表示的一種運(yùn)算方法。其中標(biāo)幺值可定義為物理量的實(shí)際值(有名值)與所選定的基準(zhǔn)值間的比值，即 由于相比的兩個值具有相同的單位，因而標(biāo)幺值沒有單位。 與實(shí)際值同單位基準(zhǔn)值任意單位實(shí)際值標(biāo)幺值 (7-1) 一、標(biāo)幺值第9頁/共114頁 對于阻抗、電壓、電流和功率等物理量，如選定Zd、Ud、Id、Sd為各量的基準(zhǔn)值，則其標(biāo)幺值分別為式中，下標(biāo)注“*”者為標(biāo)幺值；下標(biāo)注“d”者為基準(zhǔn)值，無下標(biāo)者為有名值。 */ )(/ )(/jQPSjQPSSSIIIUUUjXRZjXRZZZdddddd(7-2) 第10頁/共114頁 在電力系統(tǒng)計(jì)算中，主要涉及對

8、稱三相電路，計(jì)算時習(xí)慣上采用線電壓、線電流、三相功率和一相等值阻抗，這四個物理量應(yīng)服從功率方程式和電路的歐姆定律。二、基準(zhǔn)值的選擇 如選定各量的基準(zhǔn)值滿足下列關(guān)系 ： 將式(7-3)與(7-4)相除后得：33ddddddSU IUZ I(7-4) *IZUIUS(7-5) 式(7-5)表明，在標(biāo)幺制中，三相電路計(jì)算公式與單相電路的計(jì)算公式完全相同。第11頁/共114頁工程計(jì)算中，通常選定功率基準(zhǔn)值Sd和電壓基準(zhǔn)值Ud，這時，電流和阻抗的基準(zhǔn)值分別為： 其標(biāo)幺值則分別為：233ddddddddSIUUUZSI(7-6) (7-7) XUSjRUSjXRZjXRZISUIIIdddddddd22*

9、3第12頁/共114頁 應(yīng)用標(biāo)幺值計(jì)算，最后還需將所得結(jié)果換算成有名值，其換算公式為： (7-8) dddddddSSSSUjXRZUSIIIIUUU*2*)(3第13頁/共114頁*IZUIUS(7-5) (7-8) dddddddSSSSUjXRZUSIIIIUUU*2*)(3(7-7) XUSjRUSjXRZjXRZISUIIIdddddddd22*3第14頁/共114頁u先將各自以額定值作基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值還原為有名值，例如，對于電抗，按式(7-8)得：u在選定了電壓和功率的基準(zhǔn)值Ud和Sd后，則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為： 發(fā)電機(jī)銘牌上一般給出額定電壓UN，額定功率SN及以UN、SN為基準(zhǔn)

10、值的電抗標(biāo)幺值X(N)*。三、不同基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值間的換算 NNNSUXX2*)()(7-9)22*)(2)(*ddNNNdddUSSUXUSXX第15頁/共114頁 變壓器通常給出UN、SN及短路電壓Uk的百分值Uk%，以UN和SN為基準(zhǔn)值的變壓器電抗標(biāo)幺值即為： 這樣，在統(tǒng)一基準(zhǔn)值下變壓器阻抗的標(biāo)幺值即可依式(7-9)求得： ()*%100kT NUX(7-10)2( )*2%100kNdT dNdUUSXSU第16頁/共114頁 電力系統(tǒng)中常采用電抗器以限制短路電流。電抗器通常給出其額定電壓UN、額定電流IN及電抗百分值XR%，電抗百分值與其標(biāo)幺值之間的關(guān)系為： 電抗器在統(tǒng)一基準(zhǔn)下的電抗標(biāo)

11、幺值可寫成： 輸電線路的電抗，通常給出每公里歐姆值，可用下式換算為統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值： ()*%100RR NXX( )*2%1003NdRR ddNUSXXUI(7-12)2*)(ddLdLdLUSXZXX第17頁/共114頁 當(dāng)用標(biāo)幺值計(jì)算時，首先需將磁耦合電路變換為只有電的直接聯(lián)系的電路，即先應(yīng)將不同電壓級中各元件的參數(shù)全部歸算至某一選定的電壓級，這個電壓級稱為基本級(或基本段)，然后選取統(tǒng)一的功率基準(zhǔn)值和電壓基準(zhǔn)值，將各元件參數(shù)的有名值換算為標(biāo)幺值。 圖7-1 具有三段不同電壓級的電力系統(tǒng)IIIIIIG22KT11KT1 10 0. .5 5/ /1 12 21 1k kV V1 1

12、1 10 0/ /6 6. .6 6k kV VLC四、變壓器聯(lián)系的多級電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)幺值的計(jì)算第18頁/共114頁(1)通常使用的方法是先確定基本級和基本級的基準(zhǔn)電壓，(2)為消除等值電路中的理想變壓器而建立直接電的聯(lián)系，需按照各電壓級與基本級相聯(lián)系的變壓器的變化，確定其余各電壓級的電壓基準(zhǔn)值，再按全網(wǎng)統(tǒng)一的功率基準(zhǔn)值和各級電壓的電壓基準(zhǔn)值計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各元件的電抗標(biāo)幺值。 在實(shí)際使用中，根據(jù)變壓器變比是按實(shí)際變比或按近似變比(變壓器兩側(cè)平均額定電壓之比)，分為準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)算法。 實(shí)際使用的方法第19頁/共114頁 現(xiàn)以圖7-1所示系統(tǒng)為例。圖中的三個電壓段可任選一段作為基本段。假定選第I段為

13、基本段，其余兩段的電壓基準(zhǔn)值均通過變壓器的實(shí)際變比計(jì)算。一般地、在有n臺變壓器的網(wǎng)絡(luò)中，任一段基準(zhǔn)電壓可按下式確定：式中，Ud基本段中選定的基準(zhǔn)電壓；Ud(n)待確定段的基準(zhǔn)電壓； ndndKKKUU21)(1(7-13) 變壓器變化，變比的分子為向著基本段一側(cè)的變壓器額定電壓，分母為向著待歸算段一側(cè)的變壓器額定電壓。nKKK211準(zhǔn)確計(jì)算法(變壓器用實(shí)際變比)第20頁/共114頁 對圖7-1所示系統(tǒng)，第II段和第III段的基準(zhǔn)電壓分別為： 需要指出的是，各不同電壓段的基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流不同，但各段的基準(zhǔn)功率則相同。在確定了網(wǎng)絡(luò)中各段的基準(zhǔn)電壓后，即可利用全網(wǎng)統(tǒng)一的基準(zhǔn)功率和各段的基準(zhǔn)電壓，計(jì)

14、算各元件的電抗標(biāo)幺值。6 . 6/110121/5 .1011121/5 .1011211dIdIdIIIdIdIdIIUKKUUUKUU第21頁/共114頁(1)準(zhǔn)確計(jì)算法采用的是變壓器實(shí)際變比，故計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的。(2)但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中變壓器較多時，計(jì)算各段基準(zhǔn)電壓仍較復(fù)雜。(3)實(shí)際計(jì)算時，希望基準(zhǔn)電壓接近額定電壓，標(biāo)么值可清晰反映實(shí)際電壓質(zhì)量。(4) 變壓器實(shí)際變比與兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)額定變比的差異，在閉式電力網(wǎng)計(jì)算中會有困難。采用準(zhǔn)確計(jì)算法的特點(diǎn)與困難所以，多級電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)么值的計(jì)算要采用近似計(jì)算法第22頁/共114頁u為了簡化計(jì)算，取同一電壓級的各元件最高額定電壓與最低額定電壓的平均值，并稱之為“

15、網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓Uav”。將由變壓器聯(lián)系的兩側(cè)額定電壓用網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓代替，變壓器的實(shí)際變比就可以用變壓器兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓之比來代替，即所謂的近似計(jì)算法。2近似計(jì)算法(變比用平均額定電壓之比)第23頁/共114頁 根據(jù)我國現(xiàn)有的電壓等級，對不同電壓等級相應(yīng)的平均額定電壓作如下規(guī)定：u電網(wǎng)額定電壓/kV ：3，6，10，35，110，220，330，500u電網(wǎng)的平均額定電壓/kV：3.15，6.3，10.5，37，115，230，345，525 平均額定電壓約比相應(yīng)電壓級的額定電壓值高5%。根據(jù)近似計(jì)算法，圖7-1中變壓器T1的變比就可以用它所聯(lián)系兩側(cè)的平均額定電壓之比，即近似變比

16、10.5/115代替實(shí)際的變比10.5/121。電網(wǎng)平均額定電壓第24頁/共114頁 仍以圖7-1為例，若選定第I段的電壓基準(zhǔn)值為該段的平均額定電壓Ud1=10.5kV，則 可見，各段的基準(zhǔn)電壓就直接等于該段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓，無需計(jì)算。 u計(jì)算時，各元件的額定電壓一律用該元件所在段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓，但電抗器例外。因?yàn)樵谀承┣闆r下，額定電壓為10kV的電抗器亦可能用于6kV的網(wǎng)絡(luò)。這時，如用網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓來計(jì)算其電抗標(biāo)幺值，將帶來很大的誤差。kVUkVUdIIIdII3 . 63 . 61151155 .1015 .10,115115/5 .1015 .10第25頁/共114頁u為便于計(jì)

17、算，現(xiàn)將準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)算法的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式歸納如表7-2所示。注：如發(fā)電機(jī)電抗以百分值給出，則公式中的XG(N)用XG%/100代入； 公式中的Ud或Uav均為各元件所在段的值。 表7-2 電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式 2)(2)(*)(*ddNGNGNGGUSSUXX)(*)(*NGdNGGSSXX)(*)(*NTdNTTSSXX2*ddLLUSXX2*avdLLUSXX準(zhǔn)確計(jì)算法(變壓器用實(shí)際變比)近似計(jì)算法(變壓器用近似變比)發(fā)電機(jī)變壓器電抗器 輸電線 2()*2()%100T NkdTT NdUUSXSU()*2()%1003R NdRRdR NUSUXUI()*2()%1

18、003R NdRRavR NUSXXUI第26頁/共114頁u例7-1：對圖7-2(a)所示的輸電系統(tǒng)，試分別用準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)算法計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)中各元件的標(biāo)幺值及發(fā)電機(jī)電勢的標(biāo)幺值。 (a)圖7-2 具有三段不同電壓的系統(tǒng)(a)電路圖 (b)等值電路(b)第27頁/共114頁 解： 取第I段電路為基本段。 1準(zhǔn)確計(jì)算法 先選基準(zhǔn)值，取基準(zhǔn)功率Sd=100MVA，第I段的基準(zhǔn)電壓Ud=10.5kV。其余兩段的基準(zhǔn)電壓為： 各元件電抗的標(biāo)幺值分別為： kVkVKKUUkVkVKUUdIdIIIdIdII26. 76 . 61101215 .1015 .101121121/5 .1015 .101

19、21187. 05 .10100305 .1026. 022212*)(*1ddNNNGUSSUXX發(fā)電機(jī)：變壓器T1： 33. 05 .101005 .315 .101005 .102221)( 12)( 1*)( 1*2ddNTNTNTUSSUXX第28頁/共114頁輸電線路： 22. 0121100804 . 022*3dIIdLUSXX變壓器T2 ：58. 0121100151101005 .10222)(22)(2)*(2*4dIIdNTNTNTUSSUXX電抗器 ：09. 126. 71003 . 0361005322)()()*(*5dIIIdNRNRNRUSIUXX電纜線 ：3

20、8. 026. 71005 . 208. 022)(*6dIIdcLUSXX發(fā)電機(jī)電勢： 05. 15 .1011*dIUEE系統(tǒng)各元件用標(biāo)幺值表示的等值電路示于圖7-2(b)。 第29頁/共114頁 2近似計(jì)算法 取值Sd=100MVA，各段的基準(zhǔn)電壓為各段的平均額定電壓，即，Uav1=10.5kV；UavII=115kV；UavIII=6.3kV。 各元件電抗的標(biāo)幺值為：變壓器T2 ：輸電線路 ：發(fā)電機(jī)：變壓器T1 ：87. 03010026. 0*)(*1NdNGSSXX33. 05 .311001005 .10)( 1*)( 1*2NTdNTSSXX24. 0115100804 . 0

21、22*3avIIdLUSXX7 . 0151001005 .10)(2)*(2*4NTdNTSSXX第30頁/共114頁電抗器： 455. 13 . 61003 . 0361005322)()()*(*5avIIdNRNRNRUSIUXX電纜線： 504. 03 . 61005 . 208. 022)(*6avIIIdcLUSXX發(fā)電機(jī)電勢： 05. 15 .10111*avUEE05. 1E87. 0133. 0224. 037.04455. 15504. 06第31頁/共114頁 概括起來說，采用標(biāo)幺值有如下優(yōu)點(diǎn)：概括起來說，采用標(biāo)幺值有如下優(yōu)點(diǎn)：u 使計(jì)算大為簡化。使計(jì)算大為簡化。u 某

22、些非電的物理量，當(dāng)用標(biāo)幺值表示時，可與另一某些非電的物理量，當(dāng)用標(biāo)幺值表示時，可與另一 物理量相等。物理量相等。u 易于比較各種電氣設(shè)備的特性及參數(shù)。易于比較各種電氣設(shè)備的特性及參數(shù)。u 便于對計(jì)算結(jié)果作出分析及判斷其正確與否。便于對計(jì)算結(jié)果作出分析及判斷其正確與否。五、使用標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)第32頁/共114頁第三節(jié) 無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路u無限大功率電源無限大功率電源：容量無限大，內(nèi)阻抗為零。端電壓保：容量無限大，內(nèi)阻抗為零。端電壓保持恒定。短路計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗持恒定。短路計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的的5%10%時，就可以近似認(rèn)為此電源為無限大功率

23、電源。時，就可以近似認(rèn)為此電源為無限大功率電源。v一、短路暫態(tài)過程分析v二、短路沖擊電流和最大有效值電流v三、短路功率（短路容量）v四、無限大功率系統(tǒng)的短路電流計(jì)算第33頁/共114頁合閘角),sin(tUum222)()(LLRRUImm一、短路暫態(tài)過程分析u 短路前：圖7-圖7-3無限大功率電源供電的三相對稱短路(a)0sin()miIt0()LLarctgRR阻抗角第34頁/共114頁在t = 0秒K點(diǎn)發(fā)生三相短路時的微分方程：)sin(tURidtdiLmaa 這是一階常系數(shù)線性非齊次微分方程，其解即為短路時的全電流，它由兩部分組成：第一部分是方程式的特解，代表短路電流的強(qiáng)制分量（穩(wěn)態(tài)

24、分量）；第二部分是方程式所對應(yīng)的齊次方程的通解，代表短路電流的自由分量。圖7-1的單相等值電路圖7-1的單相等值電路第35頁/共114頁)sin(tURidtdiLmaa其特解：即周期分量ip解為：通解：即非周期分量inp：)sin()sin(tItZUipmmp22)(/LRUImpmRLarctgaTtnpAeiTa L / R短路全電流表達(dá)式 ：TatpmnppaAetIiii/)sin(圖7-1的單相等值電路圖7-1的單相等值電路第36頁/共114頁u 短路前后瞬間電感中電流不能突變，故有：0sin()sin()mpmIIA00sin()sin()npmpmAiIIu a相短路電流/0

25、sin()sin()sin()t TaapmmpmiItIIe第37頁/共114頁 分析u由于電路三相對稱，只要將（-120）或（+120）代替式中的就可得b相或c相短路電流的算式。u旋轉(zhuǎn)相量，在靜止時間軸t上的投影，依次表示電源電壓、短路前電流和短路后周期分量在t=0時的瞬時值。)sin(tUum)sin(0tIim周期分量：第38頁/共114頁u非周期分量初值inp0即為相量差在時間軸上的投影，其大小取決于短路發(fā)生的時刻，即與短路瞬間電源電壓的初始相角（合閘角）有關(guān)。u而當(dāng)它與時間軸垂直時，inp0=0，即非周期分量不存在。u三相短路雖然稱為對稱短路，但實(shí)際上只有短路電流的周期分量才是對稱

26、的，而各相短路電流的非周期分量并不相等。 非周期分量inp=0第39頁/共114頁Uma)sin(tUum)sin(0tIimUmaUma第40頁/共114頁u出現(xiàn)條件： 90 短路前空載（Im=0） 合閘角=00tUumasinaTtpmpmaeItIi)090sin(-IpmUmIpm圖7-非周期分量最大時短路電流波形圖圖7-非周期分量最大時短路電流波形圖6第41頁/共114頁二、短路沖擊電流和最大有效值電流u 短路沖擊電流ish短路電流最大可能的瞬時值/0sin()sin()sin()t TaapmmpmiItIIeu 出現(xiàn)條件： 90 短路前空載（Im=0） 合閘角=0aTtpmpma

27、eItIicos 故有圖7-非周期分量最大時短路電流波形圖圖7-非周期分量最大時短路電流波形圖6第42頁/共114頁當(dāng)t0.01s時出現(xiàn)最大值：pmshpmTTpmpmshIKIeeIIiaa)1 (01. 001. 0u沖擊系數(shù)Ksh:aTsheK01.01且有：1Ksh2工程計(jì)算時：在發(fā)電機(jī)電壓母線短路，取Ksh=1.9；在發(fā)電廠高壓側(cè)母線或發(fā)電機(jī)出線電抗器后發(fā)生短路時，Ksh=1.85；在其他地點(diǎn)短路時，Ksh=1.8uish用途：校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路時的電動力穩(wěn)定度。第43頁/共114頁u 最大有效值電流Ish短路全電流的最大有效值u短路全電流的有效值It ：是指以 t 時刻為

28、中心的一周期內(nèi)短路全電流瞬時值的均方根值，即:2 2 22 2 2)(11TtTtnptptTtTtttdtiiTdtiTI22 nptpttIII簡化，近似得第44頁/共114頁u短路全電流的最大有效值Ish ：出現(xiàn)在短路后的第一周期內(nèi)，又稱為沖擊電流的有效值。pshnptpnptpmshIKiIiIi22)01.0(2)1( stnppshnptIIKi因此222) 1(212) 1( shppshpshKIIKII故有當(dāng)Ksh=1.9時，Ish=1.62Ip；Ksh=1.8時，Ish=1.51Ip。uIsh用途 ：校驗(yàn)電氣設(shè)備的斷流能力或耐力強(qiáng)度。第45頁/共114頁三、短路功率（短路容

29、量）tavtIUS3*33 tdtdavtavdttIIIIUIUSSS用標(biāo)么值表示：u 短路功率等于短路電流有效值乘以短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓），即第46頁/共114頁也就是說，當(dāng)假設(shè)基準(zhǔn)電壓等于正常工作電壓時，短路功率的標(biāo)幺值與短路電流的標(biāo)幺值相等。因此u 短路功率的含義：一方面開關(guān)要能切斷這樣大的短路電流；另一方面，在開關(guān)斷流時，其觸頭應(yīng)能經(jīng)受住工作電壓的作用。 因此，短路功率只是一個定義的計(jì)算量，而不是測量量。ttdSIS圖7-無限大功率系統(tǒng)短路電流計(jì)算示意圖圖7-7 無限大功率系統(tǒng)短路電流計(jì)算示意圖第47頁/共114頁四、無限大功率系統(tǒng)的短路電流計(jì)算*1XXUIp*

30、XIIIIddpp有名值：* XSSISddp短路功率：u 取平均額定電壓進(jìn)行計(jì)算，則系統(tǒng)的端電壓U=Uav，若選取Ud=Uav，則無限大功率系統(tǒng)的端電壓的標(biāo)幺值，為:第48頁/共114頁u 例7-2 某變壓器由無限大功率電源供電，如圖所示，當(dāng)在k點(diǎn)發(fā)生三相短路時，試計(jì)算短路電流的周期分量，沖擊電流及短路功率（取Ksh=1.8）。第49頁/共114頁解 取Sd=100MVA, Ud=Uav計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值。 線路 變壓器 電源至短路點(diǎn)的總電抗為151.0115100504.02*LX525. 0201001005 .10*TX676. 0525. 0151. 0*TLXXX第50頁/共11

31、4頁 對無限大功率電源短路電流周期分量的有名值為沖擊電流為1115115*dUUUEkAkAXIIdp31. 2373100676. 01*kAkAIKIKipshpmshsh88. 531. 228 . 12短路功率為MVAMVAXSSd148676. 0100*第51頁/共114頁第四節(jié) 網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗的計(jì)算v一、網(wǎng)絡(luò)的等值簡化v二、轉(zhuǎn)移阻抗的概念v三、利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流第52頁/共114頁一、網(wǎng)絡(luò)的等值簡化u 等值電勢法 等效變換的原則：應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)中其他部分的電壓、電流在變換前后保持不變。IIIIn21eqeqnnZUEZUEZUEZUE2211 即：圖7-7 等值電勢法圖7

32、-9 等值電勢法第53頁/共114頁故則，令 , 0 0 21eqnEEEEeqnZZZZ111121niieqZZ111eqeqnnZEZEZEZEU2211 0 則，令niiniiiniiieqeqZZEZEZE1111即：eqeqnnZUEZUEZUEZUE2211 即：第54頁/共114頁在短路電流計(jì)算中，最常遇到的是兩個有源支路的合并，其等值電勢及等值電抗可由上述公式令n=2求得，如不計(jì)電阻及電源電勢間的相位差，即：2121211221XXXXXXXXEXEEeqeq （7-23）niiniiiniiieqeqZZEZEZE1111第55頁/共114頁 星網(wǎng)變換法mkknjninij

33、XXXX11常用 Y-變換公式： - Y變換公式321322332131133212112111111111xxxxxXxxxxxXxxxxxX231312231332313122312223131213121XXXXXxXXXXXxXXXXXx圖 7-8 星 網(wǎng) 變 換圖 7-8 星 網(wǎng) 變 換第56頁/共114頁u 利用電路的對稱性化簡l電位相等的節(jié)點(diǎn)，可直接相連；l等電位點(diǎn)之間的電抗，可短接后除去。圖7-11 利用對稱性化簡網(wǎng)絡(luò)第57頁/共114頁二、轉(zhuǎn)移阻抗的概念u 定義： 如果只在第i個電源節(jié)點(diǎn)加電勢Ei，其他電勢為零，則與從第k個節(jié)點(diǎn)流出網(wǎng)絡(luò)的電流Ik之比值，即為i節(jié)點(diǎn)與k節(jié)點(diǎn)之間

34、的轉(zhuǎn)移阻抗Xik 。ikikIEX/圖7-10圖7-12 求轉(zhuǎn)移電抗示意圖第58頁/共114頁u 應(yīng)用前提線性網(wǎng)絡(luò)的疊加原理u 轉(zhuǎn)移阻抗的應(yīng)用nknikikkkZEZEZEZEI2211第59頁/共114頁三、利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流u 網(wǎng)絡(luò)化簡法圖7-13 用網(wǎng)絡(luò)化簡法求轉(zhuǎn)移電抗令E1=E2=E3第60頁/共114頁u 單位電流法 令E1=E2=E3=0，在k點(diǎn)加上Ek，使支路X1中通過單位電流，即取I1=1，則54333442142122111/XIUEIIIXUIXIUUIIIXXXUIXXIUkbkkbabaaikikIEX/ 移阻抗：各電源點(diǎn)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)圖7-14 單位電流法求轉(zhuǎn)

35、移電抗第61頁/共114頁u例7-3 某系統(tǒng)等值電路如圖7-13所示，所有電抗和電勢均為歸算至統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。（1）試分別用網(wǎng)絡(luò)化簡法及單位電流法求各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。（2）若在k點(diǎn)發(fā)生三相短路，試求短路點(diǎn)電流的標(biāo)幺值。第62頁/共114頁（1）求轉(zhuǎn)移電抗 a.網(wǎng)絡(luò)化簡法：先將圖7-13（a）中由X3*，X4*，X5*，所組成的形變換成Y形，其各支路電抗值為45. 033. 44 . 14 . 149. 033. 44 . 153. 149. 033. 414. 24 . 14 . 153. 14 . 153. 1*5*4*3*5*4*9*5*4*3*5*3*8*5*4*3*4*3*

36、7XXXXXXXXXXXXXXXXXX經(jīng)Y變換后，得到圖7-13（b），；第63頁/共114頁將圖中串聯(lián)電抗相加后得圖7-13（c），其中32. 149. 083. 0*7*2*10 xXX；525. 045. 0075. 0*9*6*11XXX求各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。由圖7-13（c）可見，電源1經(jīng)X1*直接與短路點(diǎn)相連，故X1*即為電源1至短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。因此，只需求電源2及電源3的轉(zhuǎn)移電抗即可。第64頁/共114頁將圖7-13（c）中X8*、X10*、X11*組成的Y形變換成形，利用星網(wǎng)變換公式可求出形各支路的電抗值。04. 3)111(*11*10*8*10*8*2XXXXXXk

37、21.1)111(*11*10*8*11*8*3XXXXXXk經(jīng)Y-變換后，得圖7-14。X23為電源2與電源3之間的轉(zhuǎn)移電抗，與短路計(jì)算無關(guān)，故不需計(jì)算。X2k*和X3k*分別為電源2和電源3到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。第65頁/共114頁b.單位電流法：利用單位電流法求轉(zhuǎn)移電抗時，一般先將等值網(wǎng)絡(luò)變換成輻射形網(wǎng)絡(luò)，以便于計(jì)算?，F(xiàn)以圖7-13（c）為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。為清楚起見，將該圖改畫成圖7-15所示的電路。因X1*即為電源1的轉(zhuǎn)移電抗，不需畫在圖上。 令I(lǐng)3*=1.0，E2=E3=0，則得Ua*=I3*XI1*=10.525=0.525I2*=Ua*/X10*=0.525/1.32=0.398I4

38、*=I2*+I3*=0.398+1.0=1.398Ek*=Ua*+I4*X8*=0.525+1.3980.49=1.21第66頁/共114頁電源2及電源3至短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為用單位電流法求得的轉(zhuǎn)移電抗值與網(wǎng)絡(luò)變換法求得的完全相同。（2）求短路電流根據(jù)前面求得的轉(zhuǎn)移電抗，即可求得各電源單獨(dú)提供的短路電流，其代數(shù)和即為流至短路點(diǎn)的總電流。三相短路時，Uk*=0，由圖7-14可求得21. 10 . 121. 1;04. 3398. 021. 1*3*3*2*2IEXIEXkkkk69. 221. 10 . 104. 31 . 183. 025. 13*32*21*1*kkkkXEXEXEI第67

39、頁/共114頁第五節(jié) 有限容量系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算v一、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的電磁暫態(tài)過程v二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的計(jì)算v三、應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流第68頁/共114頁第69頁/共114頁一、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的電磁暫態(tài)過程理論基礎(chǔ)：超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t。楞茨定則：任何閉合線圈在突然變化的瞬間，都將維持與之交鏈的總磁鏈不變，而繞組中的電阻，只是引起與磁鏈對應(yīng)的電流在暫態(tài)過程中的衰減。正常時施加于勵磁繞組的電壓UF產(chǎn)生勵磁繞組電流if 0生成勵磁繞組的磁鏈并于定子中感應(yīng)產(chǎn)生空載電勢Eq 。第70頁/共114頁短路暫態(tài)過程：從if 0開始對應(yīng)發(fā)電機(jī)空載電勢Eq突然

40、短路發(fā)電機(jī)定子繞組中的電流的突然變化，將對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生強(qiáng)烈的電樞反應(yīng)；為了抵消定子電樞反應(yīng)產(chǎn)生的交鏈到發(fā)電機(jī)勵磁繞組的磁鏈，維持勵磁繞組瞬間的總磁鏈不變，勵磁繞組內(nèi)將產(chǎn)生一項(xiàng)直流電流分量 ifa，與原有的勵磁電流方向相同if 0+ ifa；引起對應(yīng)的發(fā)電機(jī)電勢Eq突變。 自由直流分量產(chǎn)生的磁通有一部分要穿入定子繞組，從而使定子繞組的周期分量電流增大到ip+ i； 實(shí)際電機(jī)的繞組中都存在電阻，所有繞組的磁鏈都將發(fā)生變化，逐步過渡到新的穩(wěn)態(tài)值。因此，勵磁繞組出現(xiàn)的自由直流分量電流終將衰減到零； 與轉(zhuǎn)子自由直流分量對應(yīng)的、突然短路時定子周期分量中的自由電流分量 i亦將逐步衰減，定子電流ip+ i i最終

41、為穩(wěn)態(tài)短路電流ip。強(qiáng)制分量自由分量定子方面短路電流ip+inp基頻自由電流i= i- i非周期電流 倍頻電流iap i2 轉(zhuǎn)子方面勵磁電流if 0自由直流ipifa基頻交流inpifw第71頁/共114頁u短路分析短路分析：udXqEu 在無阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子中唯有勵磁繞組是閉合繞組，在短路瞬間，與該繞組交鏈的總磁鏈不能突變（需考慮了電樞反應(yīng)）。因此，可以給出一個與勵磁繞組總磁鏈成正比的電勢 ，稱為q軸暫態(tài)電勢對應(yīng)的同步發(fā)電機(jī)電抗為 ，稱為暫態(tài)電抗。顯然，顯然，計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流用的計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流用的空載電勢空載電勢Eq：將隨著勵磁電：將隨著勵磁電流的突變而流的突變而突變突變； 什

42、么電勢在短路瞬間什么電勢在短路瞬間不會發(fā)生突變不會發(fā)生突變 ? ?突然短路瞬間，與閉合線圈交鏈的總磁鏈對應(yīng)的電勢不突變第72頁/共114頁 不計(jì)同步電機(jī)縱軸和橫軸參數(shù)的不對稱，從而由暫態(tài)不計(jì)同步電機(jī)縱軸和橫軸參數(shù)的不對稱，從而由暫態(tài)電勢電勢 代替代替q軸暫態(tài)電勢軸暫態(tài)電勢 。無阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)電。無阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)電勢方程可表示為：勢方程可表示為：IXjUEd 可根據(jù)短路前運(yùn)行狀態(tài)及同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù) 求出，并近似認(rèn)為它在突然短路瞬間保持不變，從而可用于計(jì)算暫態(tài)短路電流的初始值。 無阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)突然短路的過渡過程稱之為暫態(tài)過程。EEqEdX第73頁/共114頁u 在在有阻尼繞組

43、有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)（水輪發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電的同步發(fā)電機(jī)（水輪發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)）中，轉(zhuǎn)子中的勵磁繞組和阻尼繞組都是閉合繞組，在機(jī)）中，轉(zhuǎn)子中的勵磁繞組和阻尼繞組都是閉合繞組，在短路瞬間，與它們交鏈的總磁鏈不能突變。短路瞬間，與它們交鏈的總磁鏈不能突變。u因此，可以給出一個與轉(zhuǎn)子勵磁繞組和縱軸阻尼繞組的因此，可以給出一個與轉(zhuǎn)子勵磁繞組和縱軸阻尼繞組的總磁鏈成正比的電勢總磁鏈成正比的電勢 和一個與轉(zhuǎn)子橫軸阻尼繞組的總和一個與轉(zhuǎn)子橫軸阻尼繞組的總磁鏈成正比的電勢磁鏈成正比的電勢 ，分別稱為，分別稱為q軸和軸和d軸次暫態(tài)電勢軸次暫態(tài)電勢。u對應(yīng)的發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗分別為對應(yīng)的發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗分別為 和

44、和 。 qEdEdXqX 第74頁/共114頁 可根據(jù)短路前運(yùn)行狀態(tài)及同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù) 求出，并近似認(rèn)為它在突然短路瞬間保持不變，從而可用于計(jì)算暫態(tài)短路電流的初始值。 有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)突然短路的過渡過程稱之為次暫態(tài)過程。dXEIXjUEEEddq 忽略縱軸和橫軸參數(shù)的不對稱時，有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)電勢方程可表示為：第75頁/共114頁二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的計(jì)算二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的計(jì)算 只要把系統(tǒng)所有元件都用其次暫態(tài)參數(shù)表只要把系統(tǒng)所有元件都用其次暫態(tài)參數(shù)表示，次暫態(tài)電流的計(jì)算就同穩(wěn)態(tài)電流一樣了。示，次暫態(tài)電流的計(jì)算就同穩(wěn)態(tài)電流一樣了。 系統(tǒng)中所有靜止元件的次暫態(tài)參數(shù)

45、都與其系統(tǒng)中所有靜止元件的次暫態(tài)參數(shù)都與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)相同，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)則不穩(wěn)態(tài)參數(shù)相同，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)則不同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。 在突然短路瞬間，系統(tǒng)中所有同步電機(jī)的在突然短路瞬間，系統(tǒng)中所有同步電機(jī)的次暫態(tài)電勢均保持短路發(fā)生前瞬間的值。因此，次暫態(tài)電勢均保持短路發(fā)生前瞬間的值。因此，可由此計(jì)算次暫態(tài)電勢。可由此計(jì)算次暫態(tài)電勢。第76頁/共114頁IXjUEd無阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)突然短路的過渡過程稱之為暫態(tài)過程。有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)突然短路的過渡過程稱之為次暫態(tài)過程。IXjUEEEddq 第77頁/共114頁 同步發(fā)電機(jī)向量圖（包括穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、次暫態(tài)參數(shù)）第78頁

46、/共114頁一、關(guān)于同步發(fā)電機(jī)參數(shù)qEdXEqEdXdEq 軸暫態(tài)電勢d 軸暫態(tài)電抗不計(jì)同步電機(jī)縱軸和橫軸參數(shù)的不對稱，暫態(tài)電勢，用于穩(wěn)定計(jì)算q 軸次暫態(tài)電勢，用于短路計(jì)算d 軸次暫態(tài)電勢發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗qX EdX=0.1826第79頁/共114頁若短路前在額定電壓下滿載運(yùn)行：00000sinEEUX I125. 0 dXX, 8 . 0cos1, 100IU075. 16 . 0125. 011 E若在空載情況下短路或不計(jì)負(fù)載影響，則有 一般地，發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電勢標(biāo)么值在1.051.15之間。1000 EI，IXjUEEEddq 第80頁/共114頁)(0kXXEI u 沖擊電流的計(jì)算：m

47、shshIKi u 起始次暫態(tài)電流的計(jì)算：XGTLkkkX0EXTXLX圖7-19 次暫態(tài)電流計(jì)算示意圖第81頁/共114頁 異步電動機(jī)在突然短路時提供的短路電流異步電動機(jī)的次暫態(tài)電抗的標(biāo)幺值： X”1/Ist一般 Ist47，故 X” 0.2異步電動機(jī)次暫態(tài)電勢的近似計(jì)算公式：0000sinEUX I短路前在額定電壓下運(yùn)行：短路前在額定電壓下運(yùn)行：故故000.2 cos0.8 U1 I1X 01 1 0.2 0.60.88E IjXEU第82頁/共114頁LDshLDshLDIKi 2 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，只有異步電動機(jī)機(jī)端的當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，只有異步電動機(jī)機(jī)端的殘余殘余電壓低于電壓低于異步電動機(jī)

48、的異步電動機(jī)的 時，電動機(jī)才會暫時地向時，電動機(jī)才會暫時地向系統(tǒng)提供一部分功率。系統(tǒng)提供一部分功率。對綜合負(fù)荷，可?。簩C合負(fù)荷，可取：因此：因此：0E0.35 0.8XE第83頁/共114頁u例7-4 試計(jì)算圖示網(wǎng)絡(luò)中k點(diǎn)發(fā)生三相短路時的沖擊電流。第84頁/共114頁第85頁/共114頁第86頁/共114頁第87頁/共114頁第88頁/共114頁第89頁/共114頁第90頁/共114頁第91頁/共114頁問題： 1.為什么計(jì)算b、c點(diǎn)殘壓？ 2.從圖（c）到(d)，用星網(wǎng)變化法保留三個電源點(diǎn)，能否完成本題的計(jì)算？第92頁/共114頁第93頁/共114頁例7-4 試計(jì)算圖示網(wǎng)絡(luò)中k點(diǎn)發(fā)生三相短

49、路時的沖擊電流。解：發(fā)電機(jī)G：取E”=1.08，X”=0.12； 同步調(diào)相機(jī)SC：取E”=1.2，X”=0.2； 負(fù)荷：取E”=0.8，X”=0.35； 線路電抗每km以0.4計(jì)算1. 取Sd=100MVA，Ud=Uav，各元件電抗的標(biāo)幺值計(jì)算如下： 發(fā)電機(jī)： X1=0.12100/600.2 調(diào)相機(jī)： X2=0.2100/54 負(fù)荷LD1： X3=0.35100/301.17 負(fù)荷LD2 ： X4=0.35100/181.95 負(fù)荷LD3 ： X5=0.35100/65.83 變壓器T1： X6=0.105100/31.50.33 變壓器T2： X7=0.105100/200.53 變壓器T

50、3： X8=0.105100/7.51.4 線路L1： X9=0.460100/11520.18 線路L2： X10=0.420100/11520.06 線路L3： X11=0.410100/11520.03第94頁/共114頁2. 網(wǎng)絡(luò)化簡：04. 117. 12 . 02 . 08 . 017. 108. 1/93. 14 . 103. 09 . 168. 09 . 168. 0)/(9 . 106. 053. 095. 1495. 14)/(68. 018. 033. 017. 12 . 017. 12 . 0)/(3113313168111312141074213963112XXXEX

51、EEEEXXXXXXXXXXXXXXX01. 19 . 168. 068. 093. 09 . 104. 1/93. 095. 1448 . 095. 12 . 1/1312127136768422442427XXXEXEEEEXXXEXEEEE第95頁/共114頁3. 起始次暫態(tài)電流計(jì)算 由變壓器T3方面提供的電流為 I” E8 /X141.01/1.930.523 由負(fù)荷LD3提供的電流為 I”LD3 E5 /X50.8/5.830.1374. 沖擊電流計(jì)算 a點(diǎn)殘余電壓： UaI”(X8X11)=0.523(1.40.03)0.75 線路L1、L2的電流分別為 I”L1(E6Ua)/ X

52、12=(1.04-0.75)/0.680.427 I”L2I”I”L10.5230.4270.096 b、c點(diǎn)殘余電壓分別為： UbUaI”L1(X6X9)=0.750.427(0.330.18)0.97 UcUaI”L2(X7X10)=0.750.096(0.530.06)0.807 因Ub和Uc都高于0.8，負(fù)荷LD1和LD2不會提供短路電流。故由變壓器T3方面來的短路電流都是發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)提供的，可取Ksh=1.8；而負(fù)荷LD3提供的短路電流則取Ksh=1。第96頁/共114頁短路處電壓級的基準(zhǔn)電流為：kAkAId16. 93 . 63100(1.8212) (1.820.52320.1

53、37) 9.16 13.97shLDdiIIIkAkA=+ =創(chuàng)+創(chuàng)=短路處的沖擊電流為：5. 近似計(jì)算： 考慮到負(fù)荷LD1和LD2離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，可將它們略去不計(jì)。把同步發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)的次暫態(tài)電勢取作E”1.0，這時網(wǎng)絡(luò)（負(fù)荷LD3除外）對短路點(diǎn)的總電抗為：141692710118()/ /() (0.2 0.33 0.18)/ /(4 0.53 0.06) 0.03 1.4 2.05XXXXXXXXX=+=+=變壓器T3方面提供的短路電流為： I”1/2.050.49短路處的沖擊電流為：(1.822) (1.820.4920.137) 9.16 13.20kAshLDdiIIIkA=+=創(chuàng)+

54、創(chuàng)=此值較前面算得的小6%，在實(shí)際計(jì)算中，一般允許采用這種簡化計(jì)算。第97頁/共114頁計(jì)算曲線與計(jì)算曲線法計(jì)算曲線：為方便工程計(jì)算，采用概率統(tǒng)計(jì)方法繪制出一種短路電流周期分量隨時間和短路點(diǎn)距離而變化的曲線。計(jì)算曲線法：應(yīng)用計(jì)算曲線確定任意時刻短路電流周期分量有效值的方法。計(jì)算電抗：將歸算到發(fā)電機(jī)額定容量的組合電抗的標(biāo)幺值和發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗的額定標(biāo)幺值之和定義為計(jì)算電抗，并記為Xc，即cdkXXX=+三、應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流目的：計(jì)算短路后某一時刻的周期分量電流第98頁/共114頁u 計(jì)算曲線法的特點(diǎn)計(jì)算曲線法的特點(diǎn)u 計(jì)算曲線分為汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)兩種類型；計(jì)算曲線分為汽輪發(fā)電機(jī)和水

55、輪發(fā)電機(jī)兩種類型；計(jì)及了負(fù)荷的影響，故在使用時可舍去系統(tǒng)中所有負(fù)荷支計(jì)及了負(fù)荷的影響，故在使用時可舍去系統(tǒng)中所有負(fù)荷支路。路。u 在計(jì)算出以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的計(jì)算電抗后，在計(jì)算出以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的計(jì)算電抗后，按計(jì)算電抗和所要求的短路發(fā)生后某瞬時按計(jì)算電抗和所要求的短路發(fā)生后某瞬時t，從計(jì)算曲線，從計(jì)算曲線或相應(yīng)的數(shù)字表格查得該時刻短路電流周期分量的標(biāo)幺值。或相應(yīng)的數(shù)字表格查得該時刻短路電流周期分量的標(biāo)幺值。u 計(jì)算曲線只作到計(jì)算曲線只作到Xc=3.45為止。當(dāng)為止。當(dāng)Xc3.45時，表明時，表明發(fā)電機(jī)離短路點(diǎn)電氣距離很遠(yuǎn)，近似認(rèn)為短路電流的周期發(fā)電機(jī)離短路點(diǎn)電氣距離很遠(yuǎn)，近似認(rèn)為短路

56、電流的周期分量已不隨時間而變。即：分量已不隨時間而變。即：1/tcIIIX=第99頁/共114頁u 應(yīng)用計(jì)算曲線法的具體計(jì)算步驟：1.作等值網(wǎng)絡(luò)：選取網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)功率和基準(zhǔn)電壓（一般選取Sd=100MVA, Ud=Uav），計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各元件在統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值，旋轉(zhuǎn)電機(jī)用次暫態(tài)電抗，負(fù)荷略去不計(jì)。2. 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換：求各等值發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗Xik。3. 求計(jì)算電抗：將各轉(zhuǎn)移電抗按各等值發(fā)電機(jī)的額定容量歸算為計(jì)算電抗，即： Xci= Xik SN i / Sd第100頁/共114頁u 合并電源的主要原則是：1.距短路點(diǎn)電氣距離（即相聯(lián)系的電抗值）大致相等的同類型發(fā)電機(jī)可以合并；2.遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的

57、不同類型發(fā)電機(jī)可以合并；3.直接與短路點(diǎn)相連的發(fā)電機(jī)應(yīng)單獨(dú)考慮；4.無限大功率系統(tǒng)因提供的短路電流周期分量不衰減而不必查計(jì)算曲線，應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。4. 求求t時刻短路電流周期分量的標(biāo)幺值時刻短路電流周期分量的標(biāo)幺值：根據(jù)各計(jì)根據(jù)各計(jì)算電抗和指定時刻算電抗和指定時刻t，從相應(yīng)的計(jì)算曲線中查出各等值發(fā)，從相應(yīng)的計(jì)算曲線中查出各等值發(fā)電機(jī)提供的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。電機(jī)提供的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 對無限大功率系統(tǒng)，取母線電壓對無限大功率系統(tǒng)，取母線電壓U=1，則短路電流周，則短路電流周期分量為期分量為Ipk1/Xk5. 計(jì)算短路電流周期分量的有名值計(jì)算短路電流周期分量的有名值第101頁/共11

58、4頁u例7-5 圖示電力系統(tǒng)在k點(diǎn)發(fā)生三相短路，試求： （1）t=0s和t=0.5s的短路電流； （2）短路沖擊電流及0.5s時的短路功率。各元件的型號和參數(shù)為：發(fā)電機(jī)G1、G2為汽輪發(fā)電機(jī)，每臺容量為31.25MVA，X”d=0.13 發(fā)電機(jī)G3、G4為水輪發(fā)電機(jī)，每臺容量為62.5MVA, X”d =0.135 變壓器T1、T2每臺容量為31.5MVA， Uk%=10.5 變壓器T3、T4每臺容量為 60MVA，Uk%=10.5母線電抗器為10kV, 1.5kA, XR%=8 線路L1長50km，0.4/km 線路L2長80km，0.4/km 無限大功率系統(tǒng)內(nèi)電抗X=0圖7-22 例7-5的系統(tǒng)圖第102頁/共114頁解：1. 參數(shù)計(jì)算，作等值網(wǎng)絡(luò)取Sd=100MVA, Ud=Uav，各元件電抗的標(biāo)幺值為：發(fā)電機(jī)G1，G2： X1=X2= 0.13100/31.250.416變壓器T1，T2： X3=X4= 0.105100/31.50.333電抗器R：279. 05 .101005