chap4電力系統(tǒng)短路計算

Chap4電力系統(tǒng)短路計算4.1概述電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地（中性點直接接地系統(tǒng)）之間發(fā)生通路情況。1．“短路”定義2．原因與后果<原因>各種因素造成的電氣設(shè)備和載流導體的絕緣損傷。電力系統(tǒng)故障。過電壓、雷擊、絕緣老化、機械性損傷等。斷線倒桿、誤操作、飛禽或小動物跨接裸導體。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!<對電力系統(tǒng)影響>短路電流巨大，使導體嚴重發(fā)熱、熔化、絕緣損壞。且產(chǎn)生巨大電動力，損壞導體與電器。產(chǎn)生電弧，損壞元件，燒毀設(shè)備。感性電流產(chǎn)生較強去磁性電樞反應(yīng)，降低發(fā)電機端電壓。且大電流增大線路電壓損耗，網(wǎng)絡(luò)電壓下降。破壞并列運行同步發(fā)電機組間穩(wěn)定性，發(fā)生功率振蕩，使繼保誤動作導致大面積停電。不對稱接地短路產(chǎn)生零序電流，對通信線路和信號系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾。某些不對稱短路會使非故障相產(chǎn)生過電壓。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3．短路類型對稱短路：三相短路不對稱短路：兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路中性點直接接地的高壓和超高壓電力系統(tǒng)：單相接地短路故障占90%，其余是各種相間短路。電壓較低輸配電網(wǎng)絡(luò)中：單相65%；兩相接地20%；兩相短路10%；三相5%（幾率最小，后果最嚴重）。中性點不接地系統(tǒng)：相間故障（包括相間接地）。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!<簡化假設(shè)>負荷用恒定電抗表示或忽略不計。

系統(tǒng)元件參數(shù)恒定，高壓電網(wǎng)不計元件電阻和導納，即用純電抗表示。各發(fā)電機電勢同相位。系統(tǒng)除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，其余部分三相對稱。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2．基準值的選擇

原則上基準值可以任意選擇，但通常都選該設(shè)備的額定值作為基準值，或整個系統(tǒng)選取一個便于計算的共同基準值。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3．基準值變化時標幺值的歸算

由于在一般的發(fā)電機、變壓器等設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)中所給出的阻抗，往往都是以其自身額定值為基準的標幺值。但在進行電力系統(tǒng)計算時，系統(tǒng)中往往包含有許多功率、電壓等規(guī)格不同的發(fā)電機、變壓器等電氣設(shè)備，因此，在進行系統(tǒng)計算時應(yīng)選擇一個共同基準值，把所有以設(shè)備自身的額定值為基準的阻抗標幺值都按這個新選擇的共同基準值去進行歸算，只有經(jīng)過這樣的歸算后，才能進行統(tǒng)一的計算。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!（2）歸算變壓器電抗2：自身基準3：選定基準1：自身標幺值chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!（4）歸算輸電線電抗按定義式求解通常為每km歐姆值實際計算中基準值選取標準：①只有一臺發(fā)電機或變壓器，可直接取其額定電壓、額定功率為基準值；

②元件多，基準功率常取整數(shù)，100或1000MVA；或選取某一最大容量設(shè)備的額定功率，而基準電壓則可以取網(wǎng)絡(luò)各級額定電壓或平均額定電壓。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!變比系數(shù)用實際變比（準確值）計算：準確計算法分子：向著基本段一側(cè)的變壓器的額定電壓。分母：向著歸算段一側(cè)的變壓器的額定電壓。待確定段的基準電壓基本電壓級的基準電壓chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!

含一個變壓器時：分母：歸算段分子：基準段chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!但是上述公式進行阻抗歸算時，涉及變比折算，當線段間的電壓等級較多時，計算將比較復雜。

目前，在工程計算中一般都取變壓器兩側(cè)的網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓之比來代替變壓器的實際變比。

這種近似計算可使整個計算大為簡化，計算結(jié)果也能滿足一般工程上的要求，因而得到廣泛應(yīng)用。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!比較—準確計算法變壓器的變比用實際變比計算。

chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!用近似計算法時，各元件額定電壓一律用該元件所在段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓。對發(fā)電機和變壓器，其電抗標幺值計算公式將只進行功率歸算，不必進行電壓歸算。但計算電抗器時，仍取用電抗器本身額定電壓。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!取第Ⅰ段電路為基本段。P127例4-3對如圖所示輸電系統(tǒng)，用準確計算法和近似計算法分別計算等值網(wǎng)絡(luò)中各元件標幺值。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!各元件電抗的標幺值依次為：低壓側(cè)額定電壓低壓側(cè)基準電壓高壓側(cè)額定電壓高壓側(cè)基準電壓發(fā)電機處于第Ⅰ段chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!電抗器處于第Ⅲ段電抗器處于第Ⅲ段chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!各元件電抗的標幺值依次為：chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2．三相短路的暫態(tài)過程分析ia:短路電流瞬時值（全電流）α：合閘相位角全解：ip：特解。短路電流強制分量（周期分量），與電源電勢具有相同變化規(guī)律，幅值在暫態(tài)過程中不變。inp：通解。短路電流自由分量（非周期分量），與電源無關(guān)，隨時間衰減至零。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!3．短路沖擊電流最嚴重短路情況下的短路電流最大瞬時值，ish，校驗電氣設(shè)備和載流導體在短路時的動穩(wěn)定性。Kim：沖擊系數(shù)，常取1.8~1.9要求非周期電流有最大初值。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!5．短路功率（短路容量）校驗斷路器的切斷能力。定義量，非測量量！chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!4．短路計算的目的和簡化假設(shè)<目的>為選擇和校驗各種電氣設(shè)備機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性提供依據(jù)。

為設(shè)計和選擇發(fā)電廠和變電所的電氣主接線提供必要數(shù)據(jù)。合理配置電力系統(tǒng)中各種繼保和自動裝置并正確整定其參數(shù)。短路沖擊電流檢驗短路電流周期分量檢驗chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!4.2標幺制1．標幺制與標幺值把阻抗、導納、電流、電壓等物理量值分別用相應(yīng)單位如歐姆（Ω）、西門（S）、安（A）、伏（V）、伏安（VA）來表示——有名單位制；也可以把這些物理量值用沒有單位的相對值來表示——標幺制。標幺制：把各個物理量用標幺值來表示的一種

運算方法。標幺值（相對值）=實際值（任意單位）基準值（與實際值同單位）比值，無單位百分值：5%×6%≠30%標幺值：0.05×0.06=0.003chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!

采用標幺制時，對稱三相電路完全可以按照單相電路標幺值進行計算，且與三相系統(tǒng)連接方式無關(guān)，這是標幺制的一大優(yōu)點。

chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!（1）歸算發(fā)電機電抗2：自身基準3：選定基準1：自身標幺值chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!（3）歸算限流電抗器按定義式求解chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!4．變壓器聯(lián)系的多級電壓網(wǎng)絡(luò)中標幺值計算

電力系統(tǒng)中不同電壓等級的線路通過升或降壓變壓器聯(lián)系在一起，需把系統(tǒng)各元件阻抗值都歸算到同一基本電壓級。在選定了基本電壓級的基準電壓之后，對其它各段線路阻抗進行歸算時，所應(yīng)取的各段的基準電壓，可以根據(jù)該段線路與基本電壓級線路間所有變壓器的變比系數(shù)來計算。

根據(jù)實際中所實用的變壓器變比是按實際變比還是近似變比，分為準確計算法和近似計算法。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!以元件自身額定值為基準時的標幺值。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!

含二個變壓器時：chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!近似計算法網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓比相應(yīng)電壓級的額定電壓高5%：Uav=1.05UN電網(wǎng)額定電壓（所對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓）/kV：3（3.15），6（6.3），10（10.5），15（15.75），35（37），110（115），220（230），330（345），500（525）chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!變壓器T1的變比可以用它所聯(lián)系兩側(cè)的平均額定電壓之比，即近似變比10.5/115代替實際變比10.5/121。

比較—近似計算法

各段基準電壓就直接等于該段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓，無需計算。（當基本段也取網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓時。）chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!準確計算法（變壓器用實際變比）近似計算法（變壓器用近似變比）近似法算時，G和T的設(shè)備額定電壓也取為所在網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓，故“相消”后相當于不用進行電壓歸算。電抗器電壓仍用自身額定值。chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!1.準確計算法chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!高壓側(cè)額定電壓高壓側(cè)基準電壓低壓側(cè)額定電壓低壓側(cè)基準電壓輸電線路處于第Ⅱ段chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!2.近似計算法chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!4.3無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路1．“無限大”功率電源概念“無限大”電源：S=∞，Z=0，Um一定。外阻抗相對于電源內(nèi)阻抗大得多，由短路引起的電源送出功率的變化遠小于電源所具有的功率，電源電壓的幅值和頻率不會發(fā)生可察覺的變化。近似條件：等值電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%~10%。

chap4電力系統(tǒng)短路計算共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!i[0]：短路前電流在時間軸投影。ip[0]：短路后電流周期分量在時間軸投影。Ipm：短路電流周期分量幅值。Im：短路前穩(wěn)態(tài)電流幅值。