電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第三章-三相短路的實(shí)用計(jì)算

第三章三相短路的實(shí)用計(jì)算3.1周期電流起始值的計(jì)算周期電流：知道周期電流，可根據(jù)沖擊系數(shù)計(jì)算沖擊電流和最大有效值電流，滿足電氣設(shè)備選擇的需要起始值：知道起始值，可作繼電保護(hù)整定值的計(jì)算。三相短路:對稱短路，可用單相電路表示.結(jié)論：三相短路的周期分量起始值計(jì)算是應(yīng)用廣泛、涉及基本方法、概念的短路計(jì)算?！珜?shí)用計(jì)算中的假定～～～～簡化電源～①發(fā)電機(jī)用E”|0|、x”d表示；②假設(shè)各電勢E”|0同相③可取E”|0=1，空載。簡化網(wǎng)絡(luò)不計(jì)接地支路：，,不計(jì)負(fù)載（負(fù)載開路）等值電路結(jié)論：①簡化后，計(jì)算所得結(jié)果偏保守值；②簡化后，是純電抗網(wǎng)絡(luò)，且是已知電勢、求電流的直流電路問題。二.周期電流起始值的計(jì)算是直流網(wǎng)絡(luò)中求某一支路電流的問題1.直接法：短路電流是各電源提供電流之和,通過網(wǎng)絡(luò)化簡求出各電源對故障點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗Xif,即可方便地求出各電源提供的電流，從而求出故障點(diǎn)短路電流。f::：第一步：作近似等值電路：各電源用表示，網(wǎng)絡(luò)元件用其電抗表示，用選定的基準(zhǔn)功率、平均額定電壓計(jì)算元件參數(shù)標(biāo)幺值；第二步：網(wǎng)絡(luò)化簡：保留電源節(jié)點(diǎn)和故障點(diǎn)，消去中間節(jié)點(diǎn)（串并聯(lián)、星三角互換等），得輻射形網(wǎng)絡(luò)，求出各電源對故障點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗Xif；第三步：求各電源點(diǎn)提供的電流和故障點(diǎn)的故障電流：，2．疊加法：應(yīng)用疊加原理將短路電流的求解分解為正常分量（潮流計(jì)算）和故障分量的求解（用戴維南定理，求故障點(diǎn)看等值電抗Zf∑,）f短路正常分量網(wǎng)絡(luò)f故障分量網(wǎng)絡(luò)例3-1：說明計(jì)及負(fù)荷的短路計(jì)算是復(fù)數(shù)計(jì)算；例3-3：說明短路計(jì)算的基本步驟第一步：用近似法作標(biāo)幺值等值電路；第二步：網(wǎng)絡(luò)化簡①串聯(lián)；②并聯(lián)；③星網(wǎng)變換對于疊加法：將電源接地，求等值電抗對于直接法：保留電源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)，化為輻射形網(wǎng)絡(luò)解：1.由例3-3得等值網(wǎng)絡(luò)為：第一步：作系統(tǒng)的等值電路。畫系統(tǒng)等值電路圖和作標(biāo)幺值計(jì)算三相短路，系統(tǒng)等值電路同潮流計(jì)算等值電路，標(biāo)幺值計(jì)算采用近似法：系統(tǒng)1：提供的短路電流為13.2經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)后，求短路點(diǎn)的等值電抗S1,G1合并：星網(wǎng)變化的一般形式為：多條支路接于一個節(jié)點(diǎn)n，消去節(jié)點(diǎn)n后，得兩兩相聯(lián)的新網(wǎng)絡(luò)，其任兩點(diǎn)間相聯(lián)的電抗為：，即與節(jié)點(diǎn)n相聯(lián)支路的導(dǎo)納和消去節(jié)點(diǎn)A，相關(guān)節(jié)點(diǎn)S1G1、=1\*GB3①、f。新增支路xS1G1-=1\*GB3①、xS1G1-f、x=1\*GB3①-f消去節(jié)點(diǎn)B，相關(guān)節(jié)點(diǎn)S2、=1\*GB3①、f。新增支路xS2-=1\*GB3①、xS2-f、x=1\*GB3①-f節(jié)點(diǎn)=1\*GB3①f間的支路并聯(lián)：電源S1G1與S2合并電源S1S2G1與G2合并，得圖（f），最后得等值電抗短路電流標(biāo)幺值：短路電流有名值：～名詞：～短路容量：①由系統(tǒng)提供的短路容量估算系統(tǒng)電抗：②由出口斷路器的遮斷容量S，估算系統(tǒng)電抗其他時刻短路電流交流分量有效值的計(jì)算(運(yùn)算曲線)在進(jìn)行設(shè)備選擇和繼電保護(hù)整定計(jì)算中，不僅需要計(jì)算次暫態(tài)電流還需要用運(yùn)算曲線法計(jì)算指定時刻短路電流交流分量的有效值。運(yùn)算曲線法的基本原理對于復(fù)雜電力系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)化簡，將網(wǎng)絡(luò)化簡為只含故障節(jié)點(diǎn)和電源或等值電源節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)，在此網(wǎng)絡(luò)中略去各電源節(jié)點(diǎn)之間的支路，就形成一個以短路節(jié)點(diǎn)為中心的輻射型網(wǎng)絡(luò)，每一條輻射支路只含一個電源，經(jīng)一轉(zhuǎn)移電抗Ｘif與故障點(diǎn)相聯(lián)。顯然故障點(diǎn)的短路電流就等于各電源向故障節(jié)點(diǎn)提供的短路電流之和，每個電源提供的短路電流周期分流有效值是時間和電源點(diǎn)對故障點(diǎn)計(jì)算電抗Ｘjs的函數(shù)，即Iif=f(t,xjs)。因此，只要提供一種比較通用的、反映不同時刻電源提供的短路電流的大小與計(jì)算電抗之間關(guān)系的曲線（或數(shù)字表），則任何復(fù)雜的電力系統(tǒng)，只要化簡為前述的輻射型網(wǎng)絡(luò)，即可按照不同時刻以及電源對短路點(diǎn)計(jì)算電抗的大小查曲線以求得各電源支路在該時刻提供的短路電流，它們的總和即為總的短路電流。轉(zhuǎn)移電抗Ｘif：電源與故障點(diǎn)之間電抗在選定的基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值；計(jì)算電抗Ｘjs：電源與故障點(diǎn)之間電抗以各電源額定容量為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值；運(yùn)算曲線的制定制作條件計(jì)算了１８種汽輪發(fā)電機(jī)和１７種水輪發(fā)電機(jī)，將計(jì)算結(jié)果分別取平均值后，分別得到汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線（以發(fā)電機(jī)的額定容量為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值）電源分組的原則為了減少計(jì)算工作量，可以適當(dāng)?shù)貙Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行分類：無窮大電源要單獨(dú)考慮（其交流分量不衰減）短路點(diǎn)附近的發(fā)電機(jī)要單獨(dú)考慮同一母線上的發(fā)電機(jī)可以合并；距短路點(diǎn)距離相近的同一類型發(fā)電機(jī)可以合并。應(yīng)用運(yùn)算曲線計(jì)算If(t，xjs)的步驟建立等值電路，選定基準(zhǔn)功率ＳＢ和基準(zhǔn)電壓ＶＢ＝Ｖａｖ，計(jì)算元件參數(shù)；將電源適當(dāng)分組后，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，求各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗Ｘif；求各電源的計(jì)算電抗：由電源類型，按指定時刻ｔ和計(jì)算電抗Ｘiｊｓ查運(yùn)算曲線得到各電源送至短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值Ｉif*（分別以各電源的額定功率為基準(zhǔn)值）；相應(yīng)的有名值為：，無窮大電源提供的短路電流為：將４）中的各電流有名值相加，其和即為短路點(diǎn)短路電流的有名值。應(yīng)用舉例§3-2運(yùn)算曲線法運(yùn)算曲線的制定①運(yùn)行方式：50%～50%～50%50%②參數(shù)：根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)（12～200MW）、水輪發(fā)電機(jī)（12.5～225MW），用誤差平方和最小為目標(biāo)，估計(jì)得標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)參數(shù)：XdX’dX”dxqT’doT”doT”qoTacos汽輪機(jī)1.90400.21500.13851.90409.02880.18192.01250.25600.805水輪機(jī)0.98510.30250.20550.64235.90000.06730.15810.21240.85③數(shù)學(xué)模型：考慮勵磁調(diào)節(jié)的嚴(yán)格模型④結(jié)果：以SGN、IGN為基準(zhǔn)的各電氣距離下的短路電流周期分量值Igxjs⑤使用：根據(jù)電氣距離查曲線得計(jì)及負(fù)荷及勵磁調(diào)節(jié)影響的周期分量電流。§3-4計(jì)算機(jī)算法原理等值網(wǎng)絡(luò)根據(jù)疊加原理：短路分量=正常運(yùn)行分量+故障分量正常運(yùn)行分量可由潮流計(jì)算得；空載條件下，E”=1,Uf|0|=1二.短路電流的計(jì)算故障分量網(wǎng)絡(luò)為：網(wǎng)絡(luò)可用ZB表示，則故障分量網(wǎng)絡(luò)的方程為：則三.利用YB形成ZBZB=Y-1B，根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，利用數(shù)值解法求逆矩陣的方法，稱為三角分解法（因子表法）根據(jù)乘法，Y陣已知，用加減消去法求解上式線性方程，可得Z陣中的第f列元素