33無限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流計算ppt課件.ppt

3.3無限大容量電源供電系統(tǒng)短路電流計算,為求短路電流，在計算時規(guī)定兩個假設：不管短路點發(fā)生在何處，在計算短路電流時均取該電壓等級線路電壓的平均值。由電源至短路點之間的短路阻抗Zkl應包括電阻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標準電壓等級的平均電壓,高壓供電系統(tǒng)中K點發(fā)生三相短路時，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點發(fā)生兩相短路時，短路電流周期分量計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、同類型短路電流最大為最大運行方式，短路電流最小為最小運行方式。例如，上圖K1點發(fā)生三相短路時，QF3閉合，兩支路并聯(lián)運行，K1點所在的母線為最大運行方式。,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）當不知道系統(tǒng)（電源）的短路容量時：認為系統(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，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數(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）當忽略變壓器的電阻時，變壓器的電抗就等于變壓器的阻抗。,（2）當考慮變壓器的電阻時，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所在的線路平均電壓，是因為變壓器的阻抗應歸算到短路點所在處，以便計算短路電流。,3.電抗器的電抗,電抗器的電抗值是以其額定值的百分數(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。有時電抗器的額定電壓與安裝地點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，計算時一般不用線路的平均電壓代換它的額定電壓。,4、線路電抗,線路電抗取決于導線間的幾何均距、線徑及材料，根據(jù)導線參數(shù)及幾何均距可從手冊中查得單位長度的電抗值，由下式求出線路電抗：導線長度，km；線路單位長度電抗，/km?？刹楸砬蟮?，也可由下式計算:d為導線直徑，mm；D為各導體間的幾何均距,mm。三相導線間的幾何均距可按下式計算式中，D12,D23,D31分別為各相導線間的距離，mm。在工程計算中，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，所以在計算低壓電網(wǎng)短路電流時，電阻不能忽略，線路每相電阻值可用下式計算：為線路長度,m；A為導線截面積,mm2；為電導率，m/(mm2)當已知線路單位長度電阻值時，線路每相電阻也可由下式求得R0為單位長度電阻值,/km；為線路長度,km。,5、在短路回路中若有變壓器存在，應將不同電壓等級下的各元件阻抗都歸算到同一電壓等級下（短路點所在電壓等級），才能做出等效電路，計算出總阻抗。阻抗歸算公式如下：,為歸算到電壓等級下Uav2的阻抗；為對應于電壓等級下Uav1的阻抗。,（二）舉例：,例3-1圖3-6為一簡化供電系統(tǒng)示意圖，A是電源母線，通過兩路架空線向設有兩臺主變壓器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。整個系統(tǒng)并聯(lián)運行，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點的短路參數(shù)。（2）k3點短路時，C母線上的殘壓。,解（1）計算各元件電抗,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）求各短路點的總阻抗,K1點短路時總阻抗：,K2點短路時總阻抗：,K3點短路時總阻抗：,（3）各短路點的短路參數(shù),k1點短路：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點短路時C母線上的殘壓,(KA),(KA),(KA),(MVA),(KV),（三）有名值法計算三相對稱短路電流的步驟：,1、計算各元件電抗的有名值2、繪出等效電路圖3、計算各短路點的總阻抗4、計算各短路點的短路電流及短路容量:,二、標么值法,1、標么值進行運算的物理量，不是用具體單位的值，而是用相對值表示，這種計算方法叫做標么值法。標么值的概念是：基準值是衡量某個物理量的標準或尺度。我們選定：基準容量Sre，基準電壓Ure，基準電流Ire和基準電抗Xre，那么實際容量S，電壓U、電流I和電抗X的標么值可表示為：,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)系式用于基準值：標幺值之間的關(guān)系：,為了方便，標幺值其下角字母re可省略。,在計算時，基準量通常選定容量Sre和電壓Ure，Ire和Xre通過上述關(guān)系式計算出來。為了便于計算短路電流，取Sre100MVA或1000MVA，有時也取某電廠裝機總?cè)萘孔鳛榛鶞嗜萘?原則上基準值可以任意選定.取Ure短路點所在處的電路平均電壓值，記作Uav，則U*=Uav/Ure=1。2、電抗標幺值：,通常發(fā)電機、變壓器、電抗器等設備的電抗，在產(chǎn)品目錄中均以其額定值為基準的標幺值或百分值形式給出（百分值也是相對值的一種），稱為額定標幺值，表示為在用標幺值進行短路電流計算時，必須把額定標幺值換算為選定基準值下的標幺值(基準標幺值)，,換算關(guān)系為：,近似計算時取,3、供電系統(tǒng)中各元件電抗標么值的計算,（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)阻抗相對于基準容量Sre(MVA)的標么值是,（2）變壓器電抗,變壓器銘牌上通常給出短路電壓百分數(shù)uk忽略變壓器內(nèi)阻時，,-變壓器的額定標幺電抗,因為：,所以：,對于三繞組變壓器，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繞組間作短路試驗測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標幺電抗可按下式求得：,（3-38）,（3）電抗器電抗,當已知電抗器的額定百分電抗，額定電壓UNL及額定電流INL時：額定標么電抗選定基準值下的標么電抗：,XL-電抗的實際值,（4）輸電線路電抗,當已知輸電線路的長度l，每公里電抗x0，線路所在區(qū)段的平均電壓Uav時，即可求出線路基準標幺電抗。,4.變壓器耦合電路的標幺值計算,在短路電流的有名值計算方法中，當短路回路中有變壓器時，不同電壓等級下的各元件電抗必須歸算到短路點所在的同一電壓下。下面討論在用標幺值計算短路電流時，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段不同電壓等級線路。取基準容量為Sre，基準電壓UreUav3設L1段的線路電抗為XL1，歸算到短路點的電抗為XL1,相對于基準容量Sre及基準電壓Ure的電抗標幺值為結(jié)論：把不同電壓等級下的元件參數(shù)歸算至同一基準值下的標幺值，計算時取各線段的基準容量相同，基準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標幺值，不需進行電壓歸算。,5、短路電流計算,例3-1圖3-6為一簡化供電系統(tǒng)示意圖，A是電源母線，通過兩路架空線向設有兩臺主變壓器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。整個系統(tǒng)并聯(lián)運行，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點的短路參數(shù)。（2）k3點短路時，C母線上的殘壓。,解：用標么值法計算（1）計算各元件參數(shù)標么值取基準值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點短路參數(shù)：短路總阻抗：三相短路電流周期分量的標么值：三相短路電流周期分量的實際值：沖擊電流：沖擊電流有效值：三相短路容量：,（KA）,（KA）,（MV.A）,（4）求K2點短路參數(shù)：K2短路總阻抗：三相短路電流周期分量的標么值：三相短路電流周期分量的實際值：沖擊電流：沖擊電流有效值：三相短路容量：,（KA）,（KA）,（MV.A）,（5）求K3點短路參數(shù)：K3短路總阻抗：三相短路電流周期分量的標么值：三相