第七章故障概述和三相短路

1、電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)Power System Analysis Basis（第七章）（第七章） 栗然2第七章第七章 三相短路的分析與計算三相短路的分析與計算本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：1.1.電力系統(tǒng)故障概述電力系統(tǒng)故障概述2.2.無窮大功率電源供電的三相短路無窮大功率電源供電的三相短路電流分析電流分析3.3.電力系統(tǒng)三相短路的實用計算電力系統(tǒng)三相短路的實用計算37.1 7.1 電力系統(tǒng)故障概述電力系統(tǒng)故障概述n故障故障: :一般指短路和斷線一般指短路和斷線, ,分為簡單故障和復(fù)雜故障分為簡單故障和復(fù)雜故障n簡單故障簡單故障: :電力系統(tǒng)中的單一故障電力系統(tǒng)中的單一故障n復(fù)雜故障復(fù)

2、雜故障: :同時發(fā)生兩個或兩個以上故障同時發(fā)生兩個或兩個以上故障 短路故障（縱向故障）；斷線故障（橫向故障）短路故障（縱向故障）；斷線故障（橫向故障）n短路短路: :指一切指一切正常運行情況之外正常運行情況之外的相與相之間或相的相與相之間或相與地之間的短接。與地之間的短接。表1-1 各種短路的示意圖和代表符號 短路種類 示意圖 代表符號三三 相相 短短 路路 f(3) 5 兩兩 相相 短短 路路 接接 地地 f(1,1) 20 兩兩 相相 短短 路路 f(2) 10 單相接地短路單相接地短路 f(1) 65一、短路的類型絕緣材料的絕緣材料的自然老化自然老化，設(shè)計、安裝及維護不良所帶，設(shè)計、安裝

3、及維護不良所帶來的來的設(shè)備缺陷設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。發(fā)展成短路。惡劣天氣：雷擊造成的惡劣天氣：雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器閃絡(luò)放電或避雷器動作，架動作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。人為誤操作，如運行人員帶負荷拉刀閘，線路或設(shè)人為誤操作，如運行人員帶負荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。二、短路的主要原因二、短路的主要原因(1)(1)電流電流劇增：設(shè)備發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時間較劇增：設(shè)備發(fā)熱增加，若短路持續(xù)

4、時間較長，可能使設(shè)備過熱甚至損壞長，可能使設(shè)備過熱甚至損壞; ;由于短路電流的由于短路電流的電動力電動力效應(yīng)，導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，效應(yīng)，導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，致使導(dǎo)體變形甚至損壞。致使導(dǎo)體變形甚至損壞。(2)(2)電壓電壓大幅度下降，對用戶影響很大。大幅度下降，對用戶影響很大。(3)(3)當(dāng)短路發(fā)生地點離電源不遠而持續(xù)時間又較長當(dāng)短路發(fā)生地點離電源不遠而持續(xù)時間又較長時，并列運行的時，并列運行的發(fā)電機可能失去同步發(fā)電機可能失去同步，破壞系統(tǒng)，破壞系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成大面積停電，這是短路最嚴運行的穩(wěn)定性，造成大面積停電，這是短路最嚴重的后果。重的后果。(4)(4)發(fā)生不對稱短

5、路時發(fā)生不對稱短路時, ,三相不平衡電流三相不平衡電流會在相鄰的會在相鄰的通訊線路感應(yīng)出電動勢通訊線路感應(yīng)出電動勢, ,影響通訊影響通訊. .三、短路的危害三、短路的危害(1)限制短路電流（加電抗器，上圖 ） 。(2)繼電保護快切。(3)結(jié)線方式(4)設(shè)備選擇四、減少短路危害的措施四、減少短路危害的措施五、計算短路電流的目的短路電流計算結(jié)果短路電流計算結(jié)果是選擇電氣設(shè)備（斷路器、互感器、瓷瓶、母線、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)；電纜等）的依據(jù)；是電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計和整定的基礎(chǔ)；是電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計和整定的基礎(chǔ)；是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的是比較和

6、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。依據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。101 1）電源功率為無限大時，外電路發(fā)生短路（一）電源功率為無限大時，外電路發(fā)生短路（一種擾動）引起的功率改變對電源來說是微不足道的，種擾動）引起的功率改變對電源來說是微不足道的，因而電源的電壓和頻率（對應(yīng)于同步機的轉(zhuǎn)速）保因而電源的電壓和頻率（對應(yīng)于同步機的轉(zhuǎn)速）保持恒定；持恒定；(f=C;U=C)(f=C;U=C)2 2）無限大電源可以看作是由多個有限功率電源）無限大電源可以看作是由多個有限功率電源并聯(lián)而成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源電壓保持恒定。并聯(lián)而成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源

7、電壓保持恒定。(Z=0;S=)(Z=0;S=)注意：注意：無限大功率電源只是一個相對的概念，往往以供無限大功率電源只是一個相對的概念，往往以供電電源的內(nèi)阻抗與短路回路總阻抗的相對大小來判斷電電源的內(nèi)阻抗與短路回路總阻抗的相對大小來判斷,若供若供電電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的電電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的10%，則可認為供，則可認為供電電源為無限大功率電源。電電源為無限大功率電源。7.2無限大功率電源供電系統(tǒng)無限大功率電源供電系統(tǒng)三相短路分析短路前短路前電路處于電路處于穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)，A A相電流表達式為相電流表達式為： |0|0sin()amiIt 0222()()mmEIRRLL1|0|

8、()LLtgRR一、暫態(tài)過程分析一、暫態(tài)過程分析sin()aamdiRiLEtdt其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：周期分量周期分量（穩(wěn)態(tài)分量、交流分量、強制分量）（穩(wěn)態(tài)分量、交流分量、強制分量）非周期分量非周期分量（暫態(tài)分量、直流分量、自由分量）。（暫態(tài)分量、直流分量、自由分量）。 當(dāng)在當(dāng)在f點突然三相短路時，左邊的點突然三相短路時，左邊的回路仍與電源連接，而右邊的回回路仍與電源連接，而右邊的回路則變?yōu)闆]有電源的回路，電流路則變?yōu)闆]有電源的回路，電流逐漸衰減為零。在左邊回路中，逐漸衰減為零。在左邊回路中，每相阻抗減小，其穩(wěn)態(tài)電流值必每相阻抗減小，其穩(wěn)

9、態(tài)電流值必將增大。將增大。22()mmEIRLRLtg1sin()apamiiIt周期分量：周期分量：ai非周期電流非周期電流 ：atTptaiCeCe0 pLR 特征方程特征方程 p的根。的根。LRpaT 非周期分量電流衰減的時間常數(shù)非周期分量電流衰減的時間常數(shù) RLpTa1短路后短路后a a相全電流可表示為相全電流可表示為： /sin()at TaamiiiItCe0sin()sin()mmIIC0sin()sin()mmCII/0sin() sin()sin()at TammmiItIIe0sin()miIt 000000000000sin() sin()sin()sin(120) si

10、n(120)sin(120)sin(120) sin(120)sin(120)aaatTammmtTbmmmtTcmmmiIwtIIeiIwtIIeiIwtIIe 17幾個重要結(jié)論：幾個重要結(jié)論：三相短路電流的交流分量三相對稱。三相短路電流的交流分量三相對稱。 三相短路電流的直流分量彼此不等，但以同樣三相短路電流的直流分量彼此不等，但以同樣Ta衰減。衰減。三相短路電流的全電流三相不對稱，但對于某一相來說，三相短路電流的全電流三相不對稱，但對于某一相來說，直流分量曲線與該相短路電流曲線的對稱軸；直流分量曲線與該相短路電流曲線的對稱軸；短路電流瞬時值的大小與直流分量的起始值有關(guān)。短路電流瞬時值的大

11、小與直流分量的起始值有關(guān)。在電源電壓幅值和回路阻抗確定的情況下，直流分量的在電源電壓幅值和回路阻抗確定的情況下，直流分量的起始值與電源電壓的初始角及短路前回路中的電流值有起始值與電源電壓的初始角及短路前回路中的電流值有關(guān)。關(guān)。000apaaiii直流分量起始值的最大值（絕對值）出現(xiàn)在直流分量起始值的最大值（絕對值）出現(xiàn)在| | | | 的值最小、的值最小、| | |的值最大時，即，的值最大時，即， 在高壓電網(wǎng)中，感抗值要比電阻值大的多，即，在高壓電網(wǎng)中，感抗值要比電阻值大的多，即，0ai0pai0| 90 ;0mI（空載短路），時900180LR ；此時；或；即電源電壓過零點三相中總有一相的直

12、流電流起始值較大，而有一相三相中總有一相的直流電流起始值較大，而有一相較小。由于短路瞬時是任意的，因此必須考慮有一較小。由于短路瞬時是任意的，因此必須考慮有一相的直流分量起始值為最大值，該相會出現(xiàn)最大瞬相的直流分量起始值為最大值，該相會出現(xiàn)最大瞬時值。時值。短路電流在前述最惡劣短路情況下的最大瞬時值，短路電流在前述最惡劣短路情況下的最大瞬時值，稱為短路沖擊電流，用稱為短路沖擊電流，用 表示。表示。其主要作用是校驗電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定度。其主要作用是校驗電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定度。Mi為：為： 短路前空載短路前空載 電源電壓過零點時短路電源電壓過零點時短路將將 ， 和和 0 0代入短路全電流表達式：

13、得到代入短路全電流表達式：得到 00mI90/cosat TmmiItI e 短路電流的最大瞬時值在短路發(fā)生后約半個周期時出現(xiàn)短路電流的最大瞬時值在短路發(fā)生后約半個周期時出現(xiàn)（如圖（如圖1-41-4）。若。若 f=50 Hzf=50 Hz，這個時間約為，這個時間約為0.010.01秒，短路沖秒，短路沖擊電流為：擊電流為：0.01/aTMmmiII e0.01/(1)aTmMmeIk I0.01/1aTMke 圖圖1-4 1-4 非周期分量有最大可能值時的短路電流波形圖非周期分量有最大可能值時的短路電流波形圖 三、短路電流的有效值三、短路電流的有效值在短路過程中，任意時刻在短路過程中，任意時刻t

14、 t的的短路電流有效值短路電流有效值，是指以時刻是指以時刻t t為中心的一個周期內(nèi)瞬時電流的均為中心的一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根值，即方根值，即 2 /2 /22 /2 /211 ()t Tt Tttpttt Tt TIi dtiidtTT為了簡化計算，通常為了簡化計算，通常假定假定：非周期電流非周期電流在以時間在以時間t t為為中心的一個周期內(nèi)恒定不變，因而它在時間中心的一個周期內(nèi)恒定不變，因而它在時間t t的有效的有效值就等于它的瞬時值值就等于它的瞬時值對于對于周期電流周期電流，認為它在所計算的周期內(nèi)是幅值恒，認為它在所計算的周期內(nèi)是幅值恒定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的定的，其

15、數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的t t時時刻的幅值。因此，刻的幅值。因此，t t時刻的周期電流有效值應(yīng)為時刻的周期電流有效值應(yīng)為 圖圖1-5 1-5 短路電流有效值的確定短路電流有效值的確定 2mdII 根據(jù)上述假定條件：根據(jù)上述假定條件：22tdtIII短路電流的最大有效值：短路電流的最大有效值： 222(1) 2 1 2(1)MdMddMIIkIIk短路電流的最大有效值常用于校驗?zāi)承╇姎庠O(shè)備的短路電流的最大有效值常用于校驗?zāi)承╇姎庠O(shè)備的開斷能力或耐力強度開斷能力或耐力強度。 0.01/(1)aTdftmMmII ekI短路容量短路容量也稱為短路功率，它等于短路電流有效也稱為短路功率，它等

16、于短路電流有效值和短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電值和短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積，即壓）的乘積，即3davdSUI用標幺值表示時用標幺值表示時 33avddddBBBUIISIIU I短路容量短路容量主要用來主要用來校驗開關(guān)的切斷能力。校驗開關(guān)的切斷能力。 四、短路容量四、短路容量1 1、繪制計算電路圖、繪制計算電路圖用單相接線圖表示用單相接線圖表示計算電路圖計算電路圖標明各元件額定參數(shù)標明各元件額定參數(shù)各元件均按順序編號各元件均按順序編號1234566.3KV37KV0.4/km15km27.5MVAUk%=7.5215MVA6KV400AXR%=4125. 0

17、x N*d )3(1d)3(2d五五 短路回路總阻抗求?。ㄓ么骶S南定理）短路回路總阻抗求?。ㄓ么骶S南定理）2 2、計算各元件電抗（用標幺值的近似計算法）、計算各元件電抗（用標幺值的近似計算法）121 0 00 1 2 50 8 31 5*.BdNG NxSXXS223461000 872100100330 46 3*%.RNBNBUSXXIU2457 5 1 0 011 0 01 0 07 5*%.kBTNUSXXS226621000 4150 4437*.BSXXU3 3、繪制等值電路圖、繪制等值電路圖對應(yīng)每一個短路點作出一個等值電路圖對應(yīng)每一個短路點作出一個等值電路圖任一短路點對應(yīng)等值電路

18、中，只要求表示該點短路時，短任一短路點對應(yīng)等值電路中，只要求表示該點短路時，短 路電流通過的元件電抗路電流通過的元件電抗分子為順序號，分母為該元件的電抗標幺值分子為順序號，分母為該元件的電抗標幺值83. 0183. 0283. 03d)3(1G1G283. 0183. 0244. 06d)3(2G1G214154 4、等值電路圖歸并與簡化、等值電路圖歸并與簡化串聯(lián)串聯(lián)XXi 并聯(lián)并聯(lián)XXi11 Y Yx12x23x13x1x2x3123XXXXXXXXXXXXXXXXXX132312231331323122312213231212131 XXXXXXXXXXXXXXXXXX2313113132

19、32233212112 利用網(wǎng)絡(luò)的對稱性利用網(wǎng)絡(luò)的對稱性對稱性對稱性網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同電源一樣電源一樣電抗參數(shù)相等電抗參數(shù)相等短路電流流向一致短路電流流向一致)3(dd)3(例：例：d d1 1，d d2 2發(fā)生短路時，計算短路回路的總電抗標幺值發(fā)生短路時，計算短路回路的總電抗標幺值83. 0183. 02872. 03d)3(1G1G2d)3(1872. 03415. 07G d)3(1287. 18G d)3(14 . 19G d)3(283. 0183. 0215G1G21444. 06d)3(15 . 08415. 07G 44. 06六、三相短路電流計算六、三相短路電流計算

20、I 次暫態(tài)短路電流：次暫態(tài)短路電流：周期分量起始周期分量起始(t=0)(t=0)的有效值的有效值用途：保護整定計算及校驗斷路器的額定斷流容量用途：保護整定計算及校驗斷路器的額定斷流容量MI短路全電流的最大有效值短路全電流的最大有效值用途：校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和斷路器的額定斷流量用途：校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和斷路器的額定斷流量Mi三相短路沖擊電流三相短路沖擊電流用途：校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定用途：校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定I 三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用途：校驗電氣設(shè)備和載流體的熱穩(wěn)定性用途：校驗電氣設(shè)備和載流體的熱穩(wěn)定性IIIIdz2.0 在無限大電源在無限大電源, ,二、有名制法二、有

21、名制法適用于適用于: : 1KV1KV以下的低壓系統(tǒng)和電壓等級少、接線簡單的高壓系統(tǒng)以下的低壓系統(tǒng)和電壓等級少、接線簡單的高壓系統(tǒng) 短路點所在電壓級作為基本級短路點所在電壓級作為基本級 各元件的阻抗用變壓器的近似變比歸算到基本級，求出各元件的阻抗用變壓器的近似變比歸算到基本級，求出電源至短路點的總阻抗電源至短路點的總阻抗Z Z 計及電阻時計及電阻時223avdddUIRX不計電阻不計電阻3avddUIX 計算沖擊電流、最大有效值、斷路器的短路容量計算沖擊電流、最大有效值、斷路器的短路容量2MMdzikI21 21MdzMIIkkM=1.8時，時， IM =1.52 IdzkM=1.8時，時，

22、iM =2.55 Idz3dav dSU I三、標幺值法三、標幺值法適用于適用于: : 多電壓等級、接線復(fù)雜的高壓系統(tǒng)多電壓等級、接線復(fù)雜的高壓系統(tǒng)（1 1）取基準值）取基準值S SB B，U Uavav（2 2）計算短路電流周期分量標幺值）計算短路電流周期分量標幺值*313avavddzBdBdBdBBUUXIUIUXIXZZ3BBBSIU(3)(3)計算三相短路容量的標幺值計算三相短路容量的標幺值*313davdzdzddzBBdzavBSUIISISIXUI(4)(4)計算有名值計算有名值*BBddddISISXX四、例題四、例題 如圖所示電路發(fā)生三相短路，試分別用有名制法和標幺如圖所示

23、電路發(fā)生三相短路，試分別用有名制法和標幺制法計算制法計算I Idzdz、i iM M、I IM M和和S Sd d（K KM M=1.8=1.8）解：解：有名制法：取有名制法：取10.5KV10.5KV電壓級為基本級電壓級為基本級3115KV1X=02S=100km0.4/km220MVAUk%=10.510.5KVd(3)334.01155.1040404.0100211XX579.0205.101005.10100%2232TNNkSUUXX334. 01579. 02579. 03d(3)Upj=10.5KV等值電路等值電路標幺制法：取標幺制法：取S SB B=100MVA,U=100M

24、VA,UB B=U=Uavav1*1221000.41000.303115BBSXXU2*3*%10.5 1000.52510010020kBTNUSXXS303. 01525. 02525. 03d(3)U*=1等值電路等值電路回路總阻抗回路總阻抗 623. 0289. 0334. 02/21XXXd周期分量有效值周期分量有效值10.59.73330.623avddUIKAX沖擊電流沖擊電流2.552.559.7324.81MdiIKA全電流最大有效值全電流最大有效值1.521.529.7314.79MdIIKA33 10.59.73176.9davdzSUIMVA短路容量短路容量回路總阻抗

25、標幺值回路總阻抗標幺值566. 02/525. 0303. 02/*2*1*XXXd周期分量有效值周期分量有效值767. 1566. 011*ddXI沖擊電流沖擊電流2.552.559.7224.79MdiIKA全電流最大有效值全電流最大有效值1.521.529.7214.77MdIIKA*1.767 100176.7ddzMSISMVA短路容量短路容量標幺值標幺值有名值有名值*1001.7679.723 10.5ddBIIIKA39n對于無限大電源供電的系統(tǒng)三相短路電流的變化情形，對于無限大電源供電的系統(tǒng)三相短路電流的變化情形，認為短路后電源電壓和頻率均保持不變，忽略了電源認為短路后電源電壓

26、和頻率均保持不變，忽略了電源內(nèi)部的暫態(tài)變化過程，但是當(dāng)短路點距電源較近時，內(nèi)部的暫態(tài)變化過程，但是當(dāng)短路點距電源較近時，必須計及電源內(nèi)部的暫態(tài)變化過程。必須計及電源內(nèi)部的暫態(tài)變化過程。n對于包含有許多臺發(fā)電機的實際電力系統(tǒng)，在進行短對于包含有許多臺發(fā)電機的實際電力系統(tǒng)，在進行短路電流的工程實用計算時，沒有必要作復(fù)雜的分析。路電流的工程實用計算時，沒有必要作復(fù)雜的分析。工程計算只要求計算短路電流基頻交流分量（以后略工程計算只要求計算短路電流基頻交流分量（以后略去基頻二字）的初始值，也稱為去基頻二字）的初始值，也稱為次暫態(tài)電流次暫態(tài)電流。7.3 7.3 電力系統(tǒng)三相短路的實用計算電力系統(tǒng)三相短路的

27、實用計算407.3.1 7.3.1 交流電流初始值計算交流電流初始值計算一、計算的條件和近似一、計算的條件和近似djXIUE1E（2）對于調(diào)相機）對于調(diào)相機只有在短路后端電壓小于電勢只有在短路后端電壓小于電勢E時，時，才送出短路電流。才送出短路電流。（3）如果在計算中忽略負荷，則短路前為空載狀態(tài)，所）如果在計算中忽略負荷，則短路前為空載狀態(tài)，所有電源的次暫態(tài)電動勢均取為額定電壓，其標幺值為有電源的次暫態(tài)電動勢均取為額定電壓，其標幺值為1，而且同相位。而且同相位。（1）各臺發(fā)電機均用次暫態(tài)電抗作為其等值電抗）各臺發(fā)電機均用次暫態(tài)電抗作為其等值電抗（4 4）當(dāng)短路點遠離電源時，可將發(fā)電機端電壓母線

28、看作）當(dāng)短路點遠離電源時，可將發(fā)電機端電壓母線看作是恒定電壓源，即無窮大電源，電壓值取為額定電壓。是恒定電壓源，即無窮大電源，電壓值取為額定電壓。（5 5）在電網(wǎng)方面，可以忽略線路對地電容和變壓器的勵在電網(wǎng)方面，可以忽略線路對地電容和變壓器的勵磁回路磁回路 。因為短路時電網(wǎng)電壓較低，這些對。因為短路時電網(wǎng)電壓較低，這些對“地地”支路支路的電流較正常運行時更小，而短路電流很大。的電流較正常運行時更小，而短路電流很大。 （6）在計算高壓電網(wǎng)時還可以忽略電阻。對于必須計及）在計算高壓電網(wǎng)時還可以忽略電阻。對于必須計及電阻的低壓電網(wǎng)或電纜線路，為了避免復(fù)數(shù)運算可以近電阻的低壓電網(wǎng)或電纜線路，為了避免復(fù)

29、數(shù)運算可以近似用阻抗模值進行計算。似用阻抗模值進行計算。 （7）在標幺值運算中采用近似方法，即不考慮變壓器的）在標幺值運算中采用近似方法，即不考慮變壓器的實際變比，而認為變壓器的變比均為平均額定電壓之比。實際變比，而認為變壓器的變比均為平均額定電壓之比。（8）可以不計負荷（均斷開），即短路前按空載情況決）可以不計負荷（均斷開），即短路前按空載情況決定次暫態(tài)電動勢，短路后電網(wǎng)上依舊不接負荷。定次暫態(tài)電動勢，短路后電網(wǎng)上依舊不接負荷。（9）如果考慮負荷，則發(fā)電機電勢：）如果考慮負荷，則發(fā)電機電勢：00000iidiiiPjQEUjxU短路后電網(wǎng)中的負荷可以近似用恒定阻抗表示短路后電網(wǎng)中的負荷可以近

30、似用恒定阻抗表示 002DiDiDiDijQPUZ（10）如果短路點靠近電動機，需計及短路后）如果短路點靠近電動機，需計及短路后瞬時電動機倒送短路電流瞬時電動機倒送短路電流 現(xiàn)象。電動機電勢為：現(xiàn)象。電動機電勢為：|0|0|0|dEUjI x以短路點為中心，將網(wǎng)絡(luò)用戴維南定理化簡以短路點為中心，將網(wǎng)絡(luò)用戴維南定理化簡為用等值電動勢和等值電抗表示的等值電路，由為用等值電動勢和等值電抗表示的等值電路，由此求出起始暫態(tài)電流。此求出起始暫態(tài)電流。XIjfUf|0 |/jXK）（3I/二、簡單系統(tǒng)次暫態(tài)電流二、簡單系統(tǒng)次暫態(tài)電流I計算計算即短路點短路前的開路電壓（不計負荷時該電即短路點短路前的開路電壓（

31、不計負荷時該電壓的標幺值為壓的標幺值為1）除以電網(wǎng)對該點的等值阻抗。）除以電網(wǎng)對該點的等值阻抗。 | 0 | fU1、直接法、直接法4445|0|1E近似條件：忽略負荷，近似條件：忽略負荷， 短路電流可直接表示為：短路電流可直接表示為： 21211111111xxxxxIf如果是經(jīng)過阻抗后發(fā)生短路，則短路點電流為：如果是經(jīng)過阻抗后發(fā)生短路，則短路點電流為：fffZjxUI| 0 |二、疊加原理法二、疊加原理法GMK）（3（a）EG/EM/Uk）（0Uk）（0j0.2j0.1j0.2k(b)(b)EG/EM/Uk）（0j0.2j0.1j0.2k(c)(c)IG)0(IM)0(Uk）（0j0.2j

32、0.1j0.2k(d)(d)IG/IM/ 圖圖(a)所示系統(tǒng)所示系統(tǒng)K 點發(fā)生短點發(fā)生短路時，短路點電壓為零，可等路時，短路點電壓為零，可等值為圖值為圖(b)。利用。利用疊加原理可將疊加原理可將圖圖(b)分解為：正常運行等值電分解為：正常運行等值電路路(c) 故障分量等值電路故障分量等值電路(d)，分別求解可得最終結(jié)果。，分別求解可得最終結(jié)果。1) 由正常運行等值電路由正常運行等值電路(c) ，求出網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點，求出網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的正常電壓和各支路的正常電流，如：的正常電壓和各支路的正常電流，如：利用疊加原理的解題步驟：利用疊加原理的解題步驟：IIUMGk)0()0()0(、2) 由故障分量等值

33、電路由故障分量等值電路(d) ，根據(jù)電路原理求出，根據(jù)電路原理求出網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓變化量和各支路電流的變化量，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓變化量和各支路電流的變化量，如：如：IIUUMGkk/)0(、3) 將正常和故障分量相疊加，可得故障后各節(jié)將正常和故障分量相疊加，可得故障后各節(jié)點電壓和各支路電流，如：點電壓和各支路電流，如：IIIIIIIIUUMMMGGGKKkk/)0(/)0(/)0(0；例題1. 運算曲線的概念運算曲線的概念 ),(tXfIef定義計算電抗定義計算電抗 jsXedjsXXX ),(tXfIjsP則則在發(fā)電機的參數(shù)和運行初態(tài)給定后，在發(fā)電機的參數(shù)和運行初態(tài)給定后，短路電流短路電流僅僅

34、是是電源到短路點的距離電源到短路點的距離 和和時間時間的函數(shù)。的函數(shù)。7.3.2 應(yīng)用運算曲線求任意時刻任意時刻短路電流交流分量有效值計算電抗：以發(fā)電機額定值為基準的計算電抗：以發(fā)電機額定值為基準的電抗標幺值電抗標幺值2. 計算曲線的制作計算曲線的制作 汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機(18(18種種): 12MW): 12MW 200MW200MW 水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機(17(17種種): 12.5MW ): 12.5MW 225MW225MW 制作計算曲線的典型接線圖制作計算曲線的典型接線圖當(dāng)當(dāng)X Xjsjs3.453.45時，時，可近似認為短路電流周期分量可近似認為短路電流周期分量已不隨時間變化，可

35、以看作無窮大電源系統(tǒng)已不隨時間變化，可以看作無窮大電源系統(tǒng) jsPXI/1*3.3.應(yīng)用運算曲線法的步驟應(yīng)用運算曲線法的步驟（1 1）計算統(tǒng)一基準值下各元件電抗的標幺值，計算統(tǒng)一基準值下各元件電抗的標幺值，繪制繪制等值網(wǎng)絡(luò)；等值網(wǎng)絡(luò)；（2 2）網(wǎng)絡(luò)化簡，消去中間節(jié)點，只剩下電源點和短）網(wǎng)絡(luò)化簡，消去中間節(jié)點，只剩下電源點和短路點，求轉(zhuǎn)移電抗：路點，求轉(zhuǎn)移電抗：X Xifif( (i i=1,2=1,2, ,g) ,g) 、X Xsfsf（電動（電動勢勢節(jié)點和短路點之間的阻抗）節(jié)點和短路點之間的阻抗） 52BGNiifjsiSSXX（4 4）查運算曲線：）查運算曲線： Ipt1*，Ipt2*，Iptg* 。 （5 5）對無限大功率電源）對無限大功率電源直接用轉(zhuǎn)移阻抗的倒直接用轉(zhuǎn)移阻抗的倒數(shù)