第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算

1、第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算 本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的一些基本概念、常用的三相短路電一些基本概念、常用的三相短路電流的計算方法、簡單不對稱短路時流的計算方法、簡單不對稱短路時短路點的電流和電壓。短路點的電流和電壓。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算l短路短路是指相與相之間或相與地之間（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。l三相系統(tǒng)短路故障的類型短路故障的類型第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算l對稱短路：三相短路； 其它短路稱為不對稱短路。l最常見的短路：單相接地短路，約65； 三相短路：約5，但對電力系統(tǒng)影響最嚴重。

2、產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣被損壞。 1. 短路電流將引起發(fā)熱效應(yīng)2短路電流將引起電動力效應(yīng)第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算3短路使網(wǎng)絡(luò)電壓降低4短路可能使系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性遭破杯5短路可能干擾通信系統(tǒng)四、計算短路電流的目的四、計算短路電流的目的 l短路電流計算結(jié)果是選擇電氣設(shè)備(斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等)的依據(jù)；l是電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計和整定的基礎(chǔ)；l是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的依據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算l無限大容量電源：簡稱無限大電源，指S、U常數(shù)、等值內(nèi)阻抗Z0(或X0)的

3、電源。l“無限大”容量電源僅是一種相對概念。當電源容量足夠大時，若等值內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的(510) ，在電源外部發(fā)生短路時則電源母線上的電壓變化甚微，即可認為它是一個恒壓源(無限大容量電源)。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算 一、三相短路暫態(tài)過程數(shù)學(xué)分析一、三相短路暫態(tài)過程數(shù)學(xué)分析第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算短路前電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于三相對稱，可只討論單相電路如A相，另外兩相由對稱關(guān)系來決定。短路前A相的電壓、電流為RRLLtgLLRRUItIitUummmm)()()()sin()sin(1222其中第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流

4、計算其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：id=idz+idfl周期分量idz ：又稱短路電流的強制分量 )sin(tUdtdiLRimddRLtgLRUItIidmdzmddzmdz122,)()sin(第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算l非周期分量idf：又稱短路電流的自由分量分常數(shù)。為由初始條件確定的積ARLTAeiaTtdfa,由i0i0，得0)sin()sin()sin()sin(dfddzmmddzmmiIIAAII短路全電流為第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算l短路全電流的瞬時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

5、數(shù)規(guī)律衰減的直流電流，經(jīng)過幾個周期后，它就衰減得很小直至為0；短路全電流是一個以非周期分量為對稱軸變化的非周期函數(shù)。當非周期分量衰減至0時，過渡過程結(jié)束。電路中的電流進入穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)電流就是短路電流的周期分量。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算短路全電流最大必須非周期分量最大。非周期電流有最大初值的條件應(yīng)為(1)相量差 有最大可能值；(2)相量差 在t0時與時間軸平行。mmII)0(mmII)0(第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算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，電壓瞬時值恰好過0，即電

6、壓的合閘相角=0。最大短路全電流：最大短路全電流：短路后經(jīng)過半個周期即出現(xiàn)短路全電流的最大瞬時值 ，例如“無載合閘嚴重短路”。aTtdzmdzmdeItIicos第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算ch和沖擊系數(shù)Kch l短路沖擊電流：指短路電流最大可能的瞬時值，用ich表示。l其主要作用是校驗電氣設(shè)備的電動力穩(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)，即與短路的地點有關(guān)。 Kch的取值范圍為1 Kch 2(R0時取2，X0時取1)。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算 l也叫沖擊電流有效值，指第一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根值，即 TdfdzchdtiiTI02)(

7、1假定非周期電流在第一個周期內(nèi)恒定不變，等于它在T/2的瞬時值，則第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算l短路全電流的最大有效值常用于校驗?zāi)承╇姎庠O(shè)備的斷流能力或耐力強度。l無限大電源系統(tǒng)，若求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。l求Idz的關(guān)鍵是計算短路回路總阻抗|Zd|。)(3kAZUIdpjdz第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算1以網(wǎng)絡(luò)的平均電壓Upj取代元件的額定電壓為簡化計算，假定各元件額定電壓相等（等于額定電壓平均值）， UpjB2高壓電網(wǎng)只計及電抗(且變壓器不計勵磁支路，線路不計對地電容)。只有當Rd1/3Xd

8、時高壓電網(wǎng)才計及電阻。1kV以下低壓系統(tǒng)才計及電阻。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算 不同基準值的電抗標么值換算公式為：短路計算中，采用近似計算法，即同一標稱電壓電網(wǎng)中的元件，額定電壓都等于網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，基準電壓也取平均電壓，故NjjNNjSSUUXX2*)(NjNjSSXX*第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算 短路電流計算中使用同步電機的次暫態(tài)電抗Xd，由以額定值為基準值的標么值X歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準值的電抗標么值為 以變壓器額定值為基準的電抗標么值XT*N即為短路電壓百分比Uk/100。歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準值的電抗標么值為GNjNdjdSSXX* TNjkjTS

9、SUX100%*第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算三繞組變壓器有TNjkjTTNjkjTTNjkjTSSUXSSUXSSUX100%100%100%3*32*21*121*jjjLUSlxXUj取線路所在電壓等級的平均電壓Upj。 廠家給出的參數(shù)一般是額定電壓UN、額定電流IN和電抗百分數(shù)XR%。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算以電抗器額定值為基準的電抗標么值XR*N即為短路電抗百分比XR/100。歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準值的電抗標么值為2*3100%jjNNRjRUSIUXX注意：電抗器有時不按額定電壓使用，故不可將UN與Uj約分。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相

10、短路電流計算三.具有變壓器的多電壓級網(wǎng)絡(luò)標么值等值電路的建立(近似法)取第段作為基本電壓級，同一電壓級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：GNjNdjjGNNdjjjdGNNdGNNdGNNdSSXUSSUXUSXXSUXUUUUUUSUXkkkXXSUXX*224*2*24*23422321221*232221121*1)()()( 么值歸算至統(tǒng)一基準值的標歸算至基本級的有名值有名值第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算結(jié)論：近似法計算時，各電壓等級的基準值就等于各自電壓網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，即在多電壓等級網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)電機、變壓器的統(tǒng)一基準值的電抗標么值計算與電壓無關(guān)

11、，僅需進行功率歸算；線路電抗有名值按所在電壓級的平均電壓就地歸算。2.各元件按所在電壓等級求出電抗標么值后，無需再考慮變壓器變比進行歸算，直接按接線圖連接成等值電路即可。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算計算步驟：1、繪制計算電路圖。畫出單相接線圖，各元件按順序編號，注明各元件額定參數(shù)， 每一電壓級用平均電壓表示，電抗器標明其額定電壓。 2、短路計算點和系統(tǒng)運行方式確定。系統(tǒng)運行方式分最大運行方式和最小運行方式。3、繪制等值電路圖。A計算出各元件的電抗標么值；B根據(jù)指定的短路點分別繪制出等值電路。等值電路中，只畫出該點短路時流過短路電流的元件的電抗。4、等值電路歸并與簡化。 第七

12、章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算(5)利用網(wǎng)絡(luò)的對稱性化簡。對稱性是指網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同，發(fā)電機、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)的對稱性化簡網(wǎng)絡(luò)（a)網(wǎng)絡(luò)接線;(b)等值電路;（c）化簡后的等值短路第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算第四節(jié)第四節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計算三相短路電流計算需要計算的電流電流和其意義：I-次暫態(tài)短路電流，即三相短路電流周期分量起始的有效值，用于保護的整定計算和校驗斷路器的額定斷流容量；Ich -短路全電流的最大有效值，用于校驗電氣設(shè)備和

13、母線的動穩(wěn)定性和斷路器的額定斷流量；Ich-三相短路沖擊電流，用于校驗電氣設(shè)備和母線的動穩(wěn)定性；I-三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值，用于校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算無限大容量系統(tǒng)中l(wèi)II=IIdz(短路電流周期分量有效值）l三相短路電流計算方法有名值法：用于1kV以下的低壓系統(tǒng)和電壓等級少、接線簡單的高壓系統(tǒng)。標么值法：用于多電壓級、接線復(fù)雜的高壓系統(tǒng)。選定電壓基本級Upj；將各元件阻抗歸算至基本級（采用近似法）；求短路回路總阻抗；計算短路電流。第七章短路電流分析與計算電力系統(tǒng)三相短路電流計算計算短路回路總電抗標么值Xd*;計算短路電流標么值、三相短路容量標么值；)(3