第七章短路電流分析與計(jì)算ppt課件

1、第七章第七章 短路電流分析與計(jì)算短路電流分析與計(jì)算 本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的一些根本概念、常用的三相短路電一些根本概念、常用的三相短路電流的計(jì)算方法、簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)流的計(jì)算方法、簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)的電流和電壓。短路點(diǎn)的電流和電壓。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一一. .短路類型短路類型短路是指相與相之間或相與地之間對(duì)于中性短路是指相與相之間或相與地之間對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)發(fā)生通路的情況。點(diǎn)接地的系統(tǒng)發(fā)生通路的情況。三相系統(tǒng)短路缺點(diǎn)的類型三相系統(tǒng)短路缺點(diǎn)的類型對(duì)稱短路：三相短路； 其它短路稱為不對(duì)稱短路。最常見(jiàn)的短路：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪?，約65； 三相短路：約5，但對(duì)電力系統(tǒng)

2、影響最嚴(yán)重。二.短路發(fā)生的緣由產(chǎn)生短路的主要緣由是電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣被損壞。 三.短路對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)的危害1. 短路電流將引起發(fā)熱效應(yīng)2短路電流將引起電動(dòng)力效應(yīng)3短路使網(wǎng)絡(luò)電壓降低4短路能夠使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性遭破杯5短路能夠干擾通訊系統(tǒng)短路回路的三相阻抗根本一樣，因此電壓電流仍是對(duì)稱的。四、計(jì)算短路電流的目的四、計(jì)算短路電流的目的 短路電流計(jì)算結(jié)果是選擇電氣設(shè)備短路電流計(jì)算結(jié)果是選擇電氣設(shè)備斷路器、互感器、瓷瓶、母線、斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等的根據(jù)；電纜等的根據(jù)；是電力系統(tǒng)繼電維護(hù)設(shè)計(jì)和整定的根是電力系統(tǒng)繼電維護(hù)設(shè)計(jì)和整定的根底；底；是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣是比較和選擇發(fā)

3、電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的根據(jù)，根據(jù)它可以確定主接線圖的根據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。限制短路電流的措施。第二節(jié)第二節(jié) 無(wú)限大容量電源無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)無(wú)限大容量電源：簡(jiǎn)稱無(wú)限大電源，指S、U常數(shù)、等值內(nèi)阻抗Z0或X0的電源?！盁o(wú)限大容量電源僅是一種相對(duì)概念。當(dāng)電源容量足夠大時(shí)，假設(shè)等值內(nèi)阻抗不超越短路回路總阻抗的510 ，在電源外部發(fā)生短路時(shí)那么電源母線上的電壓變化甚微，即可以為它是一個(gè)恒壓源(無(wú)限大容量電源)。 一、無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路三相短路電流的計(jì)算公式：Ik: 忽然短路電流的瞬時(shí)值 短路發(fā)生時(shí)的電源電壓相位角)sin(tUdtdiLRimdd沖擊短路電流is

4、h短路電路ich最大能夠的瞬時(shí)值叫短路沖擊電流(在短路發(fā)生后半個(gè)周期是0.01s瞬間?？偟亩搪冯娏鲗⒌竭_(dá)最大，值略小于周期分量幅值的兩倍，這個(gè)短路電流稱為沖擊短路電流。 沖擊短路電流與回路中的電抗和電阻的相對(duì)大小有關(guān))短路全電流最大有效值Ich短路電流的最大有效值，也叫沖擊電流的有效值短路前電路處于穩(wěn)定形狀。由于三相對(duì)稱，可只討論單相電路如A相，另外兩相由對(duì)稱關(guān)系來(lái)決議。短路前A相的電壓、電流為RRLLtgLLRRUItIitUummmm)()()()sin()sin(1222其中)sin(tUdtdiLRimddRLtgLRUItIidmdzmddzmdz122,)()sin(非周期分量id

5、f：又稱短路電流的自在分量分常數(shù)。為由初始條件確定的積ARLTAeiaTtdfa,由i0i0，得0)sin()sin()sin()sin(dfddzmmddzmmiIIAAII短路全電流為短路全電流的瞬時(shí)值是周期分量與非周期分量之和；周期分量的幅值是不變的常數(shù)，而非周期分量是按指數(shù)規(guī)律衰減的直流電流，經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期后，它就衰減得很小直至為0；短路全電流是一個(gè)以非周期分量為對(duì)稱軸變化的非周期函數(shù)。當(dāng)非周期分量衰減至0時(shí)，過(guò)渡過(guò)程終了。電路中的電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)電流就是短路電流的周期分量。二二.產(chǎn)生最大短路全電流條件產(chǎn)生最大短路全電流條件短路全電流最大必需非周期分量最大。非短路全電流最大必需非周期分

6、量最大。非周期電流有最大初值的條件應(yīng)為周期電流有最大初值的條件應(yīng)為(1) 相量差相量差 有最大能夠值；有最大能夠值；(2) 相量差相量差 在在t0時(shí)與時(shí)間軸平行。時(shí)與時(shí)間軸平行。mmII)0(mmII)0(短路全電流最大的條件：1)短路前電路為空載，即Im0；2)短路回路近似等于純電感回路，即d/2;3)在發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值恰好過(guò)0，即電壓的合閘相角=0。最大短路全電流：短路后經(jīng)過(guò)半個(gè)周期即出現(xiàn)短路全電流的最大瞬時(shí)值 ，例如“無(wú)載合閘嚴(yán)重短路。aTtdzmdzmdeItIicos三.短路沖擊電流ich和沖擊系數(shù)Kch 短路沖擊電流：指短路電流最大能夠的瞬時(shí)值，用ich表示。其主要作用是校

7、驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度。沖擊系數(shù)與短路網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)R、X的大小有關(guān)，即與短路的地點(diǎn)有關(guān)。 Kch的取值范圍為1 Kch 2R0時(shí)取2，X0時(shí)取1。四.短路全電流最大有效值 也叫沖擊電流有效值，指第一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值，即 TdfdzchdtiiTI02)(1假定非周期電流在第一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，等于它在T/2的瞬時(shí)值，那么短路全電流的最大有效值常用于校驗(yàn)?zāi)承╇姎庠O(shè)備的斷流才干或耐力強(qiáng)度。無(wú)限大電源系統(tǒng)，假設(shè)求ich和Kch，只需求出周期分量有效值Idz即可。 Upj網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，kV。求Idz的關(guān)鍵是計(jì)算短路回路總阻抗|Zd|。)(3kAZUIdpjdz第三節(jié) 短路回路總阻抗求取 一

8、.計(jì)算短路電流根本假設(shè)1以網(wǎng)絡(luò)的平均電壓Upj取代元件的額定電壓為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定各元件額定電壓相等等于額定電壓平均值， Upj 1.05UB2高壓電網(wǎng)只計(jì)及電抗且變壓器不計(jì)勵(lì)磁支路，線路不計(jì)對(duì)地電容。只需當(dāng)Rd1/3Xd時(shí)高壓電網(wǎng)才計(jì)及電阻。1kV以下低壓系統(tǒng)才計(jì)及電阻。二.各元件一致基準(zhǔn)值電抗標(biāo)么值的計(jì)算 不同基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值換算公式為：短路計(jì)算中，采用近似計(jì)算法，即同一標(biāo)稱電壓電網(wǎng)中的元件，額定電壓都等于網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，基準(zhǔn)電壓也取平均電壓，故NjjNNjSSUUXX2*)(NjNjSSXX*有限容量電源供電的電力系統(tǒng)三相短路電流系統(tǒng)的母線的端電壓換或等值發(fā)電機(jī)的電勢(shì)在整個(gè)短路的暫態(tài)過(guò)程

9、是一個(gè)變化值三相短路電流周期分量幅值換偶有效值變化的情況還與同步發(fā)電機(jī)能否裝有自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁安裝有關(guān)三相短路電流的普通計(jì)算方法 1。去發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)的標(biāo)幺值EG=1或短路點(diǎn)k短路前瞬間發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)電壓標(biāo)幺值Un*0=1。 2。由于正常的符合電流較短路電流的電流小的多。故不思索負(fù)荷電流的影響，當(dāng)有大讓兩電機(jī)時(shí)那么思索 3。平均額定電壓之比進(jìn) 行網(wǎng)路參數(shù)的標(biāo)幺計(jì)算。 Ik*=1/X和運(yùn)用運(yùn)算求恣意時(shí)辰短路電流周期分量的有效值 1運(yùn)算曲線的繪制及其運(yùn)用 2運(yùn)算曲線法的運(yùn)用第四節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響三相忽然短路，接在短路點(diǎn)附近的異步電動(dòng)機(jī)因端電壓消逝而有停頓運(yùn)轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有較大

10、的慣性，因此電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)大于電網(wǎng)的剩余電勢(shì)，普通短路點(diǎn)的電壓大于1000kw思索 ishM= kshMIM 1.同步電機(jī) 短路電流計(jì)算中運(yùn)用同步電機(jī)的次暫態(tài)電抗Xd，由以額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值Xd.N歸算為電網(wǎng)一致基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為2.變壓器 以變壓器額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值XT*N即為短路電壓百分比Uk/100。歸算為電網(wǎng)一致基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為GNjNdjdSSXX* TNjkjTSSUX100%*三繞組變壓器有TNjkjTTNjkjTTNjkjTSSUXSSUXSSUX100%100%100%3*32*21*13.線路21*jjjLUSlxXUj取線路所在電壓等級(jí)的平均電壓Upj。4

11、.電抗器廠家給出的參數(shù)普通是額定電壓UN、額定電流IN和電抗百分?jǐn)?shù)XR%。以電抗器額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值XR*N即為短路電抗百分比XR/100。歸算為電網(wǎng)一致基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為2*3100%jjNNRjRUSIUXX留意：電抗器有時(shí)不按額定電壓運(yùn)用，故不可將UN與Uj約分。三.具有變壓器的多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值等值電路的建立(近似法)取第段作為根本電壓級(jí)，同一電壓級(jí)各元件額定電壓等于平均電壓，變壓器變比取近似變比。發(fā)電機(jī)：GNjNdjjGNNdjjjdGNNdGNNdGNNdSSXUSSUXUSXXSUXUUUUUUSUXkkkXXSUXX*224*2*24*23422321221*23222

12、1121*1)()()( 么值歸算至統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)歸算至基本級(jí)的有名值有名值結(jié)論：1.采用近似法計(jì)算時(shí)，各電壓等級(jí)的基準(zhǔn)值就等于各自電壓網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，即在多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)電機(jī)、變壓器的一致基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值計(jì)算與電壓無(wú)關(guān)，僅需進(jìn)展功率歸算；線路電抗有名值按所在電壓級(jí)的平均電壓就地歸算。2.各元件按所在電壓等級(jí)求出電抗標(biāo)么值后，無(wú)需再思索變壓器變比進(jìn)展歸算，直接按接線圖銜接成等值電路即可。四.短路回路總電抗標(biāo)么值計(jì)算計(jì)算步驟：1.繪制計(jì)算電路圖。畫(huà)出單相接線圖，各元件按順序編號(hào)，注明各元件額定參數(shù)， 每一電壓級(jí)用平均電壓表示，電抗器標(biāo)明其額定電壓。 2.短路計(jì)算點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式確定。系統(tǒng)運(yùn)

13、轉(zhuǎn)方式分最大運(yùn)轉(zhuǎn)方式和最小運(yùn)轉(zhuǎn)方式。3.繪制等值電路圖。A計(jì)算出各元件的電抗標(biāo)么值；B根據(jù)指定的短路點(diǎn)分別繪制出等值電路。等值電路中，只畫(huà)出該點(diǎn)短路時(shí)流過(guò)短路電流的元件的電抗。4.等值電路歸并與簡(jiǎn)化。 5利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡(jiǎn)。對(duì)稱性是指網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造一樣，發(fā)電機(jī)、變壓器、阻抗參數(shù)相等、以及短路電流的走向一致等。利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)a)網(wǎng)絡(luò)接線;(b)等值電路;c化簡(jiǎn)后的等值短路電力系統(tǒng)短路的種類有那幾種？答：電力系統(tǒng)短路有，三相短路，相相短路，單相短路，單相接地短路，約65；三相短路：約5，但對(duì)電力系統(tǒng)影響最嚴(yán)重。什么叫無(wú)限大容量電源 答：是指當(dāng)電力系統(tǒng)的電源距短路點(diǎn)的電氣間隔比較遠(yuǎn)時(shí)，有短路而引起的電暈送出的功率變化s遠(yuǎn)小于電源的容量S，即可以為該電源是無(wú)限大容量電源。 無(wú)限大容量電源是個(gè)相對(duì)的概念什么叫短路沖擊電流？ 答：短路電路ich最大能夠的瞬時(shí)值叫短路沖擊電流(在短路發(fā)生后半個(gè)周期是0.01s瞬間?？偟亩搪冯娏鲗⒌竭_(dá)最大，值略小于周期分量幅值的兩倍，這個(gè)短路電流稱為沖擊短路電流。 沖擊短路電流與回路中的電抗和電阻的相對(duì)大小有關(guān)) 短路電流和那些要素有關(guān)？答： 和忽然短路的電流的瞬時(shí)值和短路時(shí)的電源電壓的相位角有關(guān) 沖擊電