電力系統(tǒng)暫態(tài)分析-第3章 電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算

1、o 3.1 短路電流交流分量初始值計(jì)算 o 3.2 計(jì)算機(jī)計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)短路電流交流分量初始值 的原理 o 3.3 其他時(shí)刻短路電流交流分量有效值的計(jì)算 1 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 IKIKi mmmm 2 2 ) 1(21 mM KII 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 2 一、實(shí)用計(jì)算內(nèi)容一、實(shí)用計(jì)算內(nèi)容 )II 或（1）短路電流周期分量有效值）短路電流周期分量有效值 短路沖擊電流： 最大有效值電流 （2）任意時(shí)刻的短路電流周期分量有效值）任意時(shí)刻的短路電流周期分量有效值 二、交流電流初始有效值的實(shí)用計(jì)算二、交流電流

2、初始有效值的實(shí)用計(jì)算 000d EUj Ix o 1、基本假設(shè)條件、基本假設(shè)條件 （1）發(fā)電機(jī)）發(fā)電機(jī) d x d x 理想電機(jī)，并忽略發(fā)電機(jī)電阻，電抗采用理想電機(jī)，并忽略發(fā)電機(jī)電阻，電抗采用 （或（或 ）表示。）表示。 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 發(fā)電機(jī)電壓平衡方程為： 等值電路為： 或 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3 000d EUj Ix 系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)同相位。（進(jìn)一步的近 似還可以認(rèn)為各電源的電勢(shì)大小相等，在采用標(biāo) 幺值時(shí)，還可更進(jìn)一步假設(shè)其值為1） 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 4 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分

3、量的初始值計(jì)算 （2）網(wǎng)絡(luò)方面）網(wǎng)絡(luò)方面 22 xrz 忽略各元件電阻和對(duì)地導(dǎo)納支路的影響（對(duì) 于電纜線路和低壓網(wǎng)絡(luò)的線路需計(jì)及電阻影響， 并用 代替電抗進(jìn)行計(jì)算）。變壓器的 變比取平均額定電壓之比。 （3）綜合負(fù)荷）綜合負(fù)荷 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 5 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 、如果要計(jì)算綜合負(fù)荷，此時(shí)發(fā)電機(jī)的的次暫 態(tài)電勢(shì)按下式計(jì)算： 、綜合負(fù)荷一般忽略不計(jì)： 00 00 0 12 ii ii i PjQ EUjiG U ， ， ， 0000d EUj IxU 或 0000d EUj I xU 、如需計(jì)及負(fù)荷時(shí)，通常用阻抗表示。 電力系統(tǒng)

4、暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 6 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 2 0 00 12 Di Di DiDi U ZiL PjQ ， ， ， （4）異步電動(dòng)機(jī)）異步電動(dòng)機(jī) |0| |0|0| EUjI x 電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電勢(shì)平衡方程為： 22 |0|0|0|0|0|0| (sin)(cos)EUI xI x 與發(fā)電機(jī)一樣，電動(dòng)機(jī)照樣存在沖擊電流，對(duì) 于1000KW以上電動(dòng)機(jī)，沖擊電流系數(shù)取1.71.8。 模值為： 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 7 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 短路前電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)， 約為0.9，近 似計(jì)算時(shí)可以

5、取1。 |0| E |0|0|0| sinUI x 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 8 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 三、簡(jiǎn)單系統(tǒng)計(jì)算三、簡(jiǎn)單系統(tǒng)計(jì)算 分析下圖所示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)短路計(jì)算 系統(tǒng)圖 等值電路圖 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 9 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 簡(jiǎn)化等值電路 等值電路圖 簡(jiǎn)化等值電路圖 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 10 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 簡(jiǎn)化等值電路計(jì)算 簡(jiǎn)化等值電路圖 1|0|2|0| 1EE 1113d xxx 2223d xxx 1

6、2 11 f I xx 1 2 n z1 z2 zn I 1 I 2 I n I E1 E2 En 1 U 12 12 . eq n neq EU EUEUEU zzzz 等值電勢(shì)法網(wǎng)絡(luò)的等值化簡(jiǎn)（輸入阻抗法）等值電勢(shì)法網(wǎng)絡(luò)的等值化簡(jiǎn)（輸入阻抗法） zeq I Eeq U 11 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 12 .0 n EEE令：令： 12 1111 . neq zzzz 0 eq E 則：則： 得：得： 1 1 1/ n eq i i z z 所以：所以： 0U 又令：又令： 12 12 . eq n neq E EE

7、E zzzz 得：得： 111 1 / nnn ii eqeq iii iii EE Ez zzz 所以：所以： 12 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 疊加原理計(jì)算短路電流初始值疊加原理計(jì)算短路電流初始值 13 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 = =+ + 短路電流初始值計(jì)算短路電流初始值計(jì)算 14 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 0 12 111f f U I xxxx 如果是經(jīng)過(guò)阻抗如果是

8、經(jīng)過(guò)阻抗 發(fā)生短路，則：發(fā)生短路，則： f z 01f f ff U I jxzjxz 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 15 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 例：例：在下圖中，已知同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的額 定功率均為30MVA，額定電壓均為10.5kV，次暫 態(tài)電抗均為0.2，以電動(dòng)機(jī)額定值為基準(zhǔn)的線路電 抗標(biāo)幺值為0.1。正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的功率為 20MW，功率因數(shù)0.8（滯后），端電壓為 10.2kV。求在電動(dòng)機(jī)機(jī)端發(fā)生三相短路時(shí)，短路 點(diǎn)短路電流、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)支路電流交流分量的 起始有效值及短路沖擊電流、最大有效值電流。 1）綜合計(jì)算法）綜合計(jì)

9、算法 （1）繪制等值電路計(jì)算元件參數(shù) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 16 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 3 30 10 3010.5kv1650( ) 3 10.5 BBB SMVAUIA 、則取基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)值 （2）根據(jù)短路前的等值電路計(jì)算元件參數(shù)）根據(jù)短路前的等值電路計(jì)算元件參數(shù) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 17 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 0 10.2 00.97 0 10.5 f U 20 1000 arccos0.8141536.9 cos30.83 10.2 f P IA U 0 1415 36.9

10、0.690.52 1650 f B I Ij I 207. 0126. 13 . 0)52. 069. 0(97. 0 | 0 | 0 | 0 | jjjxI jUE dfG 138. 0866. 02 . 0)52. 069. 0(97. 0 | 0 | 0 | 0 | jjjxI jUE dfM 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 18 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 （3）計(jì)算短路后各處電流）計(jì)算短路后各處電流 1.1260.207 165011396188( ) 0.3 G G d Ej IjA jxj 0.8660.138 165011397145(

11、) 0.2 M M d Ej IjA jxj 1139618811397145 GM IIIjj 13330( )jA 2）疊加法）疊加法 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 19 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 052. 069. 0 | 0 | 0 | 0 | fMG IjII 、 23. 3 3 . 0 97. 0 | 0 | j jx j U I d f G 85. 4 2 . 0 97. 0 | 0 | j jx j U I d f M 08. 8 jIII MGf （1）正常分量 （2）故障分量 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 20 3.1 短路電

12、流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 33. 469. 0)85. 4()52. 069. 0 | 0 | jjjIII MMM （ 75. 369. 0)23. 3()52. 069. 0 | 0 | jjjIII GGG （ 08. 8 | 0 | jIII fff （3）正常分量與故障分量疊加）正常分量與故障分量疊加 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 3)近似計(jì)算法近似計(jì)算法 1 | 0 | 0 | MG EE 不計(jì)負(fù)荷影響，并設(shè) 1 16505500 0.3 G IjA j 1 16508250 0.2 M

13、 IjA j 21 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 13750 fGM IIIjA 短路沖擊電流和最大有效值電流的計(jì)算短路沖擊電流和最大有效值電流的計(jì)算 1.8 2550014000 Gm iA 1.9 2 825022168 Mm iA 36168 fmGmMm iiiA 注意到短路點(diǎn)距離不在發(fā)電機(jī)機(jī)端，而在同步電動(dòng) 機(jī)機(jī)端，且電動(dòng)機(jī)容量大于12MW，所以發(fā)電機(jī)短路 電流沖擊系數(shù)取1.8，電動(dòng)機(jī)的沖擊電流系數(shù)取1.9。 22 幾點(diǎn)說(shuō)明幾點(diǎn)說(shuō)明 1、短路計(jì)算通常不計(jì)負(fù)荷影響（但必須計(jì)及短路短路計(jì)算通常不計(jì)負(fù)荷影響（但必須計(jì)及短

14、路 點(diǎn)附近電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流起始有效值的影響）；點(diǎn)附近電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流起始有效值的影響）； 1 | 0 | E 2 2、計(jì)算通常采用迭加原理，并采用發(fā)電機(jī)（包、計(jì)算通常采用迭加原理，并采用發(fā)電機(jī)（包 括短路點(diǎn)附近的大容量電動(dòng)機(jī)）括短路點(diǎn)附近的大容量電動(dòng)機(jī)） 的假設(shè)；的假設(shè)； 3 3、如果僅計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，可以利用下、如果僅計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，可以利用下 式計(jì)算；式計(jì)算； 經(jīng)過(guò)渡阻抗短路時(shí)，按下式計(jì)算；經(jīng)過(guò)渡阻抗短路時(shí)，按下式計(jì)算； 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 23 1 f I jx 1 f I x 1 f f I j

15、xZ 4、局部電力系統(tǒng)的短路計(jì)算、局部電力系統(tǒng)的短路計(jì)算 進(jìn)行局部電力系統(tǒng)的短路計(jì)算時(shí)，通常將電力系統(tǒng)的 其他部分等效為一個(gè)或幾個(gè)等值系統(tǒng)，每個(gè)等值系統(tǒng)用一個(gè) 恒定阻抗和恒定電壓源的串聯(lián)表示（即無(wú)限大電源）。其他 系統(tǒng)參數(shù)通常以以下方式給出： 1）給出其他系統(tǒng)的次暫態(tài)等值電抗； 2）給出其他系統(tǒng)向局部系統(tǒng)接入點(diǎn)短路時(shí)提供的短路電 流，當(dāng)該電流為標(biāo)幺值時(shí)，其次暫態(tài)等效阻抗即電流標(biāo)幺 值的倒數(shù)； 3）給出短路功率（短路容量），若為標(biāo)幺值，則與短路 電流標(biāo)幺值相等，其次暫態(tài)等效阻抗即短路容量的倒數(shù)； 4）如果其他系統(tǒng)的情況不知道時(shí)，也可以用本局部系統(tǒng) 接入其他系統(tǒng)的斷路器的遮斷容量進(jìn)行估算。 電力系

16、統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 24 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 25 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 四、復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算四、復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算 復(fù)雜系統(tǒng)一般采用疊加原理來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)短路計(jì) 算，應(yīng)用疊加原理需要完成以下四個(gè)步驟： 1）作出系統(tǒng)短路前的等值電路； 2）分析計(jì)算短路前的運(yùn)行狀況，以確定短路點(diǎn)開(kāi) 路電壓和各待求量的正常分量值； 3）計(jì)算短路后各待求量的故障分量； 4）將（2）和（3）的計(jì)算結(jié)果疊加，得到各待 求量的值。 1.星網(wǎng)變換法星網(wǎng)變換法 26 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1

17、短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 復(fù)雜系統(tǒng)中常用的化簡(jiǎn)方法復(fù)雜系統(tǒng)中常用的化簡(jiǎn)方法 由星形變?nèi)切危河尚切巫內(nèi)切危?12 1212 3 23 2323 1 13 3113 2 R R RRR R R R RRR R R R RRR R 由三角形變星形：由三角形變星形： 3112 1 122331 1223 2 122331 2331 3 122331 R R R RRR R R R RRR R R R RRR 27 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 28 3.1 短路電

18、流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 例：例：下圖所示為一火力發(fā)電廠主接線，已知相關(guān)參 數(shù)如下： 汽輪發(fā)電機(jī)： 變壓器： 自耦式聯(lián)絡(luò)變壓器： 330kV線路： 試求f1點(diǎn)短路時(shí)的： 330kV系統(tǒng)：送至330kV線路始端母線的短路電流為20kA 300,20,cos0.85,0.168 NNNd PMW UkVx 370,242/20,%14 Nk SMVAkV U 1 21 32 3 240,363/242/38.5, %10,%62,%48 N kkk SMVAkV UUU 0 10,0.321/km xkm 12,3 , fGGG IIII 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析

19、 29 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 30 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 1.作等值電路作等值電路 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 31 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 2.化簡(jiǎn)值電路化簡(jiǎn)值電路 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 32 3.1 短路電流交流分量的初始值計(jì)算短路電流交流分量的初始值計(jì)算 化簡(jiǎn)電路化簡(jiǎn)電路 一、等值網(wǎng)絡(luò)一、等值網(wǎng)絡(luò) 1 1、計(jì)及負(fù)荷影響時(shí)、計(jì)及負(fù)荷影響時(shí) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 33 3.2 短路電流交流分量的初始值

20、的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 2 2、不計(jì)負(fù)荷影響時(shí)、不計(jì)負(fù)荷影響時(shí) 實(shí)用計(jì)算時(shí)不計(jì)負(fù)荷影響，所以只要利用計(jì)算故實(shí)用計(jì)算時(shí)不計(jì)負(fù)荷影響，所以只要利用計(jì)算故 障分量的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算短路電流的故障分量即可，如果需障分量的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算短路電流的故障分量即可，如果需 要計(jì)算短路時(shí)各節(jié)點(diǎn)的電壓，只要將求得的故障分量要計(jì)算短路時(shí)各節(jié)點(diǎn)的電壓，只要將求得的故障分量 電壓與正常運(yùn)行電壓（電壓與正常運(yùn)行電壓（1 1）疊加即可。）疊加即可。 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 34 3.2 短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 n f i nnnfninn fnfffi

21、ff inifiiii nfi nfi n f i U U U U U YYYYY YYYYY YYYYY YYYYY YYYYY I I I I I 2 1 21 21 21 2222221 1111211 2 1 二、用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的計(jì)算方法二、用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的計(jì)算方法 節(jié)點(diǎn)阻抗法的數(shù)學(xué)模型節(jié)點(diǎn)阻抗法的數(shù)學(xué)模型 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 35 3.2 短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 n f i nnnfninn fnfffiff inifiiii nfi nfi n f i I I I I I ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ

22、 ZZZZZ U U U U U 2 1 21 21 21 2222221 1111211 2 1 IYU 1 UYIZI 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 36 3.2 短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 0 0 0 21 21 21 2222221 1111211 2 1 f nnnfninn fnfffiff inifiiii nfi nfi n f i I ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ U U U U U f I 節(jié)點(diǎn)阻抗方程計(jì)算短路故障分量時(shí)，只有短路點(diǎn)有節(jié)點(diǎn)阻抗方程計(jì)算短路故障分量時(shí)，只有短路點(diǎn)有 的注入電流，其它

23、節(jié)點(diǎn)的注入電流為零。即節(jié)點(diǎn)阻抗方的注入電流，其它節(jié)點(diǎn)的注入電流為零。即節(jié)點(diǎn)阻抗方 程具有以下形式：程具有以下形式： 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 37 3.2 短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 1 YZ |0| () fffffff UI ZUI Z 非金屬性短路 |0|f f fff U I ZZ 節(jié)點(diǎn)阻抗法計(jì)算的方法步驟節(jié)點(diǎn)阻抗法計(jì)算的方法步驟 （1 1）計(jì)算節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣各元素）計(jì)算節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣各元素 （2 2）求短路點(diǎn)注入電流）求短路點(diǎn)注入電流 |0|( ) fffff UI ZU 金屬性短路 |0|f f ff U I Z 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電

24、力系統(tǒng)暫態(tài)分析 38 3.2 短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 0 0 0 21 21 21 2222221 1111211 2 1 f nnnfninn fnfffiff inifiiii nfi nfi n f i I ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ ZZZZZ U U U U U （3 3）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的電壓故障分量）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的電壓故障分量 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 39 3.2 短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 fifiii IZUUU 1 | 0 | fffff IZUUU | 0

25、 | fini；、21 ij ji ij ji ij Z UU Z UU I （4 4）計(jì)算短路情況下各節(jié)點(diǎn)電壓）計(jì)算短路情況下各節(jié)點(diǎn)電壓 （5 5）計(jì)算各支路短路電流）計(jì)算各支路短路電流 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 40 3.2 短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法短路電流交流分量的初始值的計(jì)算機(jī)算法 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 1 ) 11 () 11 ( | 0 |)( d T t dd T t dd qt X e XX e XX EI dd 一、問(wèn)題的提出一、問(wèn)題的提出 前面，我們分析了同步發(fā)電機(jī)三相短路時(shí)前面，我們分析了同步發(fā)電機(jī)三相短

26、路時(shí) 的短路電流，其分析方法是：計(jì)算短路電流基的短路電流，其分析方法是：計(jì)算短路電流基 頻交流分量的初始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值，確定頻交流分量的初始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值，確定 各種電流分量的衰減時(shí)間常數(shù)，寫(xiě)出短路電流各種電流分量的衰減時(shí)間常數(shù)，寫(xiě)出短路電流 的解析式，再利用短路電流的解析式根據(jù)需要的解析式，再利用短路電流的解析式根據(jù)需要 計(jì)算任意時(shí)刻短路電流。計(jì)算任意時(shí)刻短路電流。 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 41 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 這種方法對(duì)于一臺(tái)發(fā)電機(jī)供電的情況都是十分復(fù)雜的，這種方法對(duì)于一臺(tái)發(fā)電機(jī)供電的情況都是十分復(fù)雜的， 對(duì)于電源較多

27、的情況就更無(wú)法進(jìn)行了。工程上常用的方法對(duì)于電源較多的情況就更無(wú)法進(jìn)行了。工程上常用的方法 是運(yùn)算曲線。是運(yùn)算曲線。 二、運(yùn)算曲線法的基本原理二、運(yùn)算曲線法的基本原理 原始系統(tǒng) 等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)后的網(wǎng)絡(luò) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 42 三、運(yùn)算曲線的編制三、運(yùn)算曲線的編制 編制條件：發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定電壓和額定負(fù)荷；編制條件：發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定電壓和額定負(fù)荷； 50%負(fù)荷接于變壓器高壓側(cè)；負(fù)荷接于變壓器高壓側(cè)； 50%負(fù)荷接入系統(tǒng)，即在短路點(diǎn)的外側(cè)。負(fù)荷接入系統(tǒng)，即在短路點(diǎn)的外側(cè)。 1 1、編制所用網(wǎng)絡(luò)、編制所用網(wǎng)絡(luò) 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 電力系統(tǒng)

28、暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 43 2 2、編制方法、編制方法 () D T D jXZ jX jXZ 將外部阻抗將外部阻抗 加到發(fā)電機(jī)的相應(yīng)電抗。加到發(fā)電機(jī)的相應(yīng)電抗。 利用第二章的短路電流表達(dá)式計(jì)算任意時(shí)刻短路電流利用第二章的短路電流表達(dá)式計(jì)算任意時(shí)刻短路電流 周期分量有效值，改變周期分量有效值，改變x x即等于改變短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，根據(jù)上即等于改變短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，根據(jù)上 面的等值電路可得以下的結(jié)果：面的等值電路可得以下的結(jié)果： 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 44 js x f I js x 然后，以然后，以 為橫坐標(biāo)，為橫坐

29、標(biāo)， 為為 縱坐標(biāo)，把對(duì)應(yīng)不縱坐標(biāo)，把對(duì)應(yīng)不 同的同的 同一時(shí)刻同一時(shí)刻 的點(diǎn)連接起來(lái)即得的點(diǎn)連接起來(lái)即得 短路電流運(yùn)算曲線。短路電流運(yùn)算曲線。 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 45 3 3、運(yùn)算曲線、運(yùn)算曲線 曲線中計(jì)算電抗和電流都是以發(fā)電機(jī)本身額定參數(shù)為基曲線中計(jì)算電抗和電流都是以發(fā)電機(jī)本身額定參數(shù)為基 準(zhǔn)的標(biāo)幺值；準(zhǔn)的標(biāo)幺值； 曲線中的電流為各種不同類(lèi)型機(jī)組短路電流的平均值，曲線中的電流為各種不同類(lèi)型機(jī)組短路電流的平均值， 所以曲線適用于任何機(jī)組；所以曲線適用于任何機(jī)組； 因汽輪發(fā)電機(jī)與水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，電流變

30、化規(guī)因汽輪發(fā)電機(jī)與水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，電流變化規(guī) 律相差較大，所以分別編制其運(yùn)算曲線；律相差較大，所以分別編制其運(yùn)算曲線； 運(yùn)算曲線只編制到運(yùn)算曲線只編制到4 4秒，因?yàn)槊耄驗(yàn)? 4秒短路已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，秒短路已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，4 4 秒以后的數(shù)值取秒以后的數(shù)值取4 4秒時(shí)的數(shù)值；秒時(shí)的數(shù)值； 運(yùn)算曲線電抗只編制到運(yùn)算曲線電抗只編制到3.53.5，大于，大于3.53.5時(shí)按無(wú)限大電源處時(shí)按無(wú)限大電源處 理；理； 運(yùn)算曲線編制時(shí)已近似考慮了負(fù)荷的影響，使用時(shí)無(wú)須運(yùn)算曲線編制時(shí)已近似考慮了負(fù)荷的影響，使用時(shí)無(wú)須 再考慮負(fù)荷的影響再考慮負(fù)荷的影響 。 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電

31、流交流分量有效值計(jì)算 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 46 四、應(yīng)用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法步驟四、應(yīng)用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法步驟 計(jì)算步驟計(jì)算步驟 1 1）畫(huà)等值電路、計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值）畫(huà)等值電路、計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值 2 2）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，求電源點(diǎn)與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，求電源點(diǎn)與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗 3 3）求各電源對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗）求各電源對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗 4 4）查運(yùn)算曲線，得到以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的周期）查運(yùn)算曲線，得到以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的周期 分量標(biāo)幺值分量標(biāo)幺值 5 5）求各電源提供的短路周期分量有名值之和，即為）求各電源提供的短路周期分量有名值之和，即

32、為 短路點(diǎn)的短路電流周期分量。短路點(diǎn)的短路電流周期分量。 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 47 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 48 例：例：下圖所示為一火力發(fā)電廠主接線，已知相關(guān)參 數(shù)如下： 汽輪發(fā)電機(jī)： 變壓器： 自耦式聯(lián)絡(luò)變壓器： 330kV線路： 試求f1點(diǎn)短路時(shí)0秒和0.2秒發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)送出的短路電 流以及短路點(diǎn)總短路電流。 330kV系統(tǒng)：送至330kV線路始端母線的短路電流為20kA 300,20,cos0.85,0.168 NNNd PMW UkVx 370,242/20,%14 Nk SMVAkV U

33、1 21 32 3 240,363/242/38.5, %10,%62,%48 N kkk SMVAkV UUU 0 10,0.321/km xkm 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 （1 1）繪制等值電路計(jì)算元件參數(shù)）繪制等值電路計(jì)算元件參數(shù) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 49 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過(guò)程圖網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過(guò)程圖 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 50 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 467. 0 85. 0/300 1000 168. 0 321 x

34、xx 378. 0 320 1000 14. 0 654 xxx 500. 0 240 1000 )48. 062. 01 . 0( 2 1 1211 xx 083. 0 240 1000 )62. 048. 01 . 0( 2 1 87 xx 083. 2 240 1000 ) 1 . 048. 062. 0( 2 1 109 xx 取平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓，取平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓，1000MVA1000MVA作為基準(zhǔn)容量，則有：作為基準(zhǔn)容量，則有： 汽輪發(fā)電機(jī)：汽輪發(fā)電機(jī)： 升壓變壓器：升壓變壓器： 聯(lián)絡(luò)變壓器：聯(lián)絡(luò)變壓器： 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 51 3.3 任意時(shí)刻電流交

35、流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 027. 0 345 1000 10321. 0 2 1413 xx 084. 0 3453 1000 20 1 / 1 15 I I II x B B 330kv330kv線路：線路： 330kv330kv系統(tǒng)系統(tǒng) 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 52 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 854. 0 181716 xxx 444. 0 1311719 xxxx 417. 0 12820 xxx （2 2）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 圖（圖（a a）化簡(jiǎn)為圖（）化簡(jiǎn)為圖（b b） 209. 0 201914 2019

36、 21 xxx xx x013. 0 201914 2014 22 xxx xx x 014. 0 201914 1914 21 xxx xx x 圖（圖（b b）化簡(jiǎn)為圖（）化簡(jiǎn)為圖（c c） 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 53 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 2526241621 31.481xxxxx 098. 0 231527 xxx 圖（圖（c c）化簡(jiǎn)為圖（）化簡(jiǎn)為圖（d d） 153.89 11111 2227262524 xxxxx Y 716. 1 2224302928 Yxxxxx 114. 0 222731 Yxxx 圖（圖（d

37、d）化簡(jiǎn)為圖（）化簡(jiǎn)為圖（e e）：）： 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 54 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 606. 0 1000 85. 0/300 716. 1 . 3. 2. 1 jsGjsGjsG xxx 114. 0 . jsS x （3 3）求計(jì)算電抗）求計(jì)算電抗 71. 1 *3*2*1 GGG III 51. 1 )*2 . 0(3)*2 . 0(2)*2 . 0(1 GGG III 772. 8 114. 0 1 )*2 . 0(* SS II （4 4）求發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)短路電流標(biāo)幺值）求發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)短路電流標(biāo)幺值 由汽輪機(jī)運(yùn)算曲線查得：由汽輪機(jī)運(yùn)算曲線查得： 系統(tǒng)為無(wú)限大功率電源，其周期分量不衰減。系統(tǒng)為無(wú)限大功率電源，其周期分量不衰減。 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 55 3.3 任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算任意時(shí)刻電流交流分量有效值計(jì)算 )(01. 1 3453 85. 0/300 71. 1 321 kAIII GGG )(892. 0 3453 85. 0/300 51. 1 )2 . 0(3)2 . 0(2)2 . 0(1 kAIII GGG )(68.14 3453