第三章__短路電流計(jì)算

1、1第三章 短路電流計(jì)算 本章討論供配電系統(tǒng)在短路故障情況下的短路電流計(jì)算方法，其目的主要是供母線，電纜，設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)整定計(jì)算用。第一節(jié) 概述第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算第四節(jié) 短路電流計(jì)算第五節(jié) 電網(wǎng)短路電流計(jì)算中的特殊問(wèn)題第六節(jié) 短路電流力效應(yīng)和熱效應(yīng)分析 短路是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行之外的相與相或相與地之間的“短接”。短接包括：1.金屬性連接 2.經(jīng)小阻抗連接2預(yù)備知識(shí)小接地系統(tǒng)與大接地系統(tǒng)小接地系統(tǒng)與大接地系統(tǒng)v小接地系統(tǒng)小接地系統(tǒng)電源中性點(diǎn)與大地隔離或經(jīng)大電抗線圈連接。電源中性點(diǎn)與大地隔離或經(jīng)大電抗線圈連接。v大接地系統(tǒng)大接地系統(tǒng)電源中性點(diǎn)與大地直接

2、金屬性連接。電源中性點(diǎn)與大地直接金屬性連接。常用于工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)常用于工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)常用于高壓輸電系統(tǒng)常用于高壓輸電系統(tǒng)3接地裝置接地裝置 由接地連接線和接地體構(gòu)成由接地連接線和接地體構(gòu)成 4接地電阻測(cè)量?jī)x接地電阻測(cè)量?jī)x 5接地變壓器接地變壓器 為三相變壓器（或三相電抗器），常用來(lái)為無(wú)中性點(diǎn)的系統(tǒng)提供一個(gè)人工的、為三相變壓器（或三相電抗器），常用來(lái)為無(wú)中性點(diǎn)的系統(tǒng)提供一個(gè)人工的、可帶負(fù)載的中性點(diǎn)，供系統(tǒng)接地使用?？蓭ж?fù)載的中性點(diǎn)，供系統(tǒng)接地使用。 其接地方式有：直接接地，與接地電抗器、電阻或消弧線圈組合接地。其接地方式有：直接接地，與接地電抗器、電阻或消弧線圈組合接地。 接地變壓器可帶一個(gè)

3、供連續(xù)使用的低電壓的二次繞組作為變電站輔助電源。接地變壓器可帶一個(gè)供連續(xù)使用的低電壓的二次繞組作為變電站輔助電源。 接地變壓器內(nèi)部接地變壓器內(nèi)部預(yù)備知識(shí)接地變壓器外部接地變壓器外部6消弧線圈消弧線圈消弧線圈是一個(gè)裝設(shè)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)的可調(diào)電感線圈，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相消弧線圈是一個(gè)裝設(shè)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)的可調(diào)電感線圈，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，消弧線圈的作用是提供一個(gè)電感電流，補(bǔ)償單相接地的電容電接地故障時(shí)，消弧線圈的作用是提供一個(gè)電感電流，補(bǔ)償單相接地的電容電流，使電容電流減小到規(guī)定值以下；同時(shí)，也使得故障相接地電弧兩端的恢流，使電容電流減小到規(guī)定值以下；同時(shí)，也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低

4、，達(dá)到自動(dòng)熄滅電弧的目的。復(fù)電壓速度降低，達(dá)到自動(dòng)熄滅電弧的目的。 消弧線圈的電抗或電流通過(guò)有載消弧線圈的電抗或電流通過(guò)有載( (無(wú)載無(wú)載) )分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)。分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)。預(yù)備知識(shí)7 原理原理根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式及發(fā)展情況，確定消弧線圈在過(guò)補(bǔ)償條件下的額定容根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式及發(fā)展情況，確定消弧線圈在過(guò)補(bǔ)償條件下的額定容量，即可確定在接地故障時(shí)可提供的電感電流。增設(shè)消弧線圈二次電容負(fù)荷繞組，同量，即可確定在接地故障時(shí)可提供的電感電流。增設(shè)消弧線圈二次電容負(fù)荷繞組，同時(shí)在該消弧線圈的二次繞組上并聯(lián)若干只（一般為四至五只）低壓電容器，通過(guò)控制時(shí)在該消弧線圈的二次繞組上并聯(lián)若干只（一般為四至五只）低壓電容

5、器，通過(guò)控制器控制二次電容器投入的數(shù)量，來(lái)調(diào)節(jié)消弧線圈二次容抗的大小，從而改變消弧線圈器控制二次電容器投入的數(shù)量，來(lái)調(diào)節(jié)消弧線圈二次容抗的大小，從而改變消弧線圈一次側(cè)電感電流的大小。一次側(cè)電感電流的大小。 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈裝置工作在最大過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，保證電網(wǎng)中性點(diǎn)不電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈裝置工作在最大過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，保證電網(wǎng)中性點(diǎn)不高于電網(wǎng)額定相電壓的高于電網(wǎng)額定相電壓的15%15%，控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)線路的對(duì)地總?cè)菘梗瑥亩?jì)算出所需，控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)線路的對(duì)地總?cè)菘?，從而?jì)算出所需補(bǔ)償?shù)碾姼须娏髦?。補(bǔ)償?shù)碾姼须娏髦?。調(diào)容式消弧線圈裝置裝置構(gòu)成圖調(diào)容式消弧線圈裝置裝置構(gòu)成圖8第一

6、節(jié) 概述一一 短路的種類(lèi)短路的種類(lèi) 三相短路三相短路 ，兩相短路，兩相短路 ，單相短路單相短路 和和兩相接地短路兩相接地短路 （僅大接地系統(tǒng)有）。（僅大接地系統(tǒng)有）。（a、b為小接地系統(tǒng)，為小接地系統(tǒng)，c、d為大接地系統(tǒng)為大接地系統(tǒng)）(3)k( )2k( )1k()1,1k65%20%10%5%三相交流系統(tǒng)危害較大的短路類(lèi)型主要有：三相交流系統(tǒng)危害較大的短路類(lèi)型主要有：9二二 短路的原因短路的原因（1）電力系統(tǒng)中電器設(shè)備載流導(dǎo)體的）電力系統(tǒng)中電器設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。絕緣損壞。 造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備絕緣自然老化，操作過(guò)電壓，大造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備絕緣自然老化，操作過(guò)電壓，大氣

7、過(guò)電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等。氣過(guò)電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等。（3）運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程，如帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)，）運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程，如帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)，檢修后忘卻拆除地線合閘等檢修后忘卻拆除地線合閘等非正常操作非正常操作(人員過(guò)失人員過(guò)失)。（4）鳥(niǎo)獸跨越在裸露導(dǎo)體上等）鳥(niǎo)獸跨越在裸露導(dǎo)體上等意外故障意外故障。第一節(jié) 概述元件損壞、氣象條件惡化元件損壞、氣象條件惡化 、人員過(guò)失、人員過(guò)失 、其他原因。、其他原因。 （2）氣象條件惡化）氣象條件惡化10三三 短路的危害短路的危害（1 1）短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將導(dǎo)體絕緣破壞。）短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將導(dǎo)體絕緣破壞

8、。（2 2）短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械破壞。）短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械破壞。（3 3）短路使系統(tǒng)電壓降低，電流升高，電器設(shè)備正常工作受到破壞。）短路使系統(tǒng)電壓降低，電流升高，電器設(shè)備正常工作受到破壞。（4 4）短路造成停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失，給人民生活帶來(lái)不便。短路造成停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失，給人民生活帶來(lái)不便。（5 5）嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使同步發(fā)電機(jī)失步。）嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使同步發(fā)電機(jī)失步。（6 6）單相短路產(chǎn)生不平衡磁場(chǎng)，對(duì)通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重電磁干擾。）單相短路產(chǎn)生不平衡磁場(chǎng)，對(duì)通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重電

9、磁干擾。第一節(jié) 概述11四四 短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算的目的（1 1）正確選擇和校驗(yàn)各種電器設(shè)備。）正確選擇和校驗(yàn)各種電器設(shè)備。（2 2）計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置。）計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置。 （3 3）選擇限制短路電流的電器設(shè)備。）選擇限制短路電流的電器設(shè)備。（4 4）研究短路對(duì)用戶(hù)工作的影響。）研究短路對(duì)用戶(hù)工作的影響。 第一節(jié) 概述12五五 短路電流計(jì)算的主要參數(shù)短路電流計(jì)算的主要參數(shù)（1 1） 次暫態(tài)短路電流（有效值）。次暫態(tài)短路電流（有效值）。（2 2） 短路電流最大值（瞬時(shí)值）短路電流最大值（瞬時(shí)值） 。（3 3） 短路電流最大有效值（有效值）。短路電流最大有

10、效值（有效值）。（4 4） 短路電流穩(wěn)態(tài)值（有效值）。短路電流穩(wěn)態(tài)值（有效值）。第一節(jié) 概述shIIshiI13第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析一一 無(wú)限大容量三相短路分析無(wú)限大容量三相短路分析sin()sin()mmuUtiIt()arctanLLRR負(fù)負(fù)載載Msin()uUtamsin(120 )uUtmbsin(240 )uUtcm其中：其中：|mmUIZZ短路時(shí)刻（短路時(shí)刻（t=0）前，供電回路的電壓電流方程為：前，供電回路的電壓電流方程為：為電源電壓初相角為電源電壓初相角為電源電壓角頻率為電源電壓角頻率14第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析一一 無(wú)限大容量三相短路分析

11、無(wú)限大容量三相短路分析當(dāng)在當(dāng)在t=0時(shí)刻，發(fā)生短路時(shí)刻，發(fā)生短路sin()kmkdiUtR iLdt圖圖3-33-3無(wú)限大系統(tǒng)三相短路電路圖無(wú)限大系統(tǒng)三相短路電路圖圖圖3-4 3-4 無(wú)限大系統(tǒng)三相短路單相等值電路圖無(wú)限大系統(tǒng)三相短路單相等值電路圖負(fù)負(fù)載載Ksin()uUtamsin(120 )uUtmbsin(240 )uUtcmK從短路時(shí)刻（從短路時(shí)刻（t=0）開(kāi)始，短路回路的電壓方程為：開(kāi)始，短路回路的電壓方程為：M為電源電壓初相角為電源電壓初相角為電源電壓角頻率為電源電壓角頻率15sin()sin()mpmkAII00iik為短路回路的阻抗角，為短路回路的阻抗角，arctankLR一一

12、 無(wú)限大容量三相短路分析無(wú)限大容量三相短路分析求解上述微分方程，得到：求解上述微分方程，得到：()sin()sin()|RtmLkkRpkptLapmItUitAeZAeii周期分非周期分量量其中：其中：由于感性電路在短路瞬間電流不能突變由于感性電路在短路瞬間電流不能突變 ，由此特征求解，由此特征求解A值：值：sin()sin(pmkmtIAIt|mpmUIZ得：得：pmI為短路電流周期分量幅值，為短路電流周期分量幅值，第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析16sin()sin()sin()atTkpmkmpmkiItIIeaT：非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)，：非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)

13、，aLTR一一 無(wú)限大容量三相短路分析無(wú)限大容量三相短路分析將將A帶入帶入 的表達(dá)式，得到短路后短路電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式：的表達(dá)式，得到短路后短路電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式：ki第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析決定非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減的快慢決定非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減的快慢短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)時(shí)：短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)時(shí)：0.05aTs短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)：短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)：0.2aTspi周期分量部分api非周期分量部分17二二 產(chǎn)生最大短路電流的條件產(chǎn)生最大短路電流的條件（1 1）線路近似于純感性）線路近似于純感性（ ， ）LR90kcos()sin()cosat

14、TkpmmpmiItIIe （2 2）當(dāng)發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值過(guò)零（）當(dāng)發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值過(guò)零（ ）cossinatTkpmmpmiItIIe （3 3）如短路前，線路空載（）如短路前，線路空載（ ） 0mI cosatTkpmpmiItIe 0第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析sin()sin()sin()atTkpmkmpmkiItIIe18二二 產(chǎn)生最大短路電流的條件產(chǎn)生最大短路電流的條件滿(mǎn)足上述三個(gè)條件的短路，稱(chēng)為無(wú)載線路合閘嚴(yán)重短路滿(mǎn)足上述三個(gè)條件的短路，稱(chēng)為無(wú)載線路合閘嚴(yán)重短路cos()atTkpmpmiItI e三個(gè)短路相電流分別為三個(gè)短路相電流分別為

15、c o sc o s (1 2 0c o s (2 4 0aaatTk ap mp mtTk bp mp mtTk bp mp miItIeiItIeiItIe ）只有電壓瞬時(shí)值過(guò)零的那一相才有最大短路電流產(chǎn)生。第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析19二二 產(chǎn)生最大短路電流的條件產(chǎn)生最大短路電流的條件三相短路時(shí)最嚴(yán)重相的電流波形圖三相短路時(shí)最嚴(yán)重相的電流波形圖第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析201 1、 次暫態(tài)短路電流周期分量有效值次暫態(tài)短路電流周期分量有效值)()()ptptpttIIIIIII短 路 中 任 一 時(shí) 刻短 路 瞬 間（ 短 路 瞬 間

16、（短 路 中 任 一 時(shí) 刻無(wú) 限 大 容 量 電 路 有 限 大 容 量 電 路 （）2p mII,三 的確定shshI iIII第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析212 2、 短路電流沖擊值短路電流沖擊值 短路沖擊電流是短路全電流的瞬短路沖擊電流是短路全電流的瞬時(shí)時(shí)最大最大值，出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期值，出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期位置位置，即即t t=0.01=0.01秒時(shí)秒時(shí)刻刻。c o satTkp mp miItIe 0.01220.010.01coscos 2(1)2aaatTTaTkpmpmpmpmtTtTTpmpmphpsshiItIeIIeIIeIeIiK 0.01

17、1aTshKe 沖 擊 系 數(shù),三 的確定shshIiIIshi因?yàn)橐驗(yàn)榈诙?jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析其中：其中：220.010.0102001ashaashLRTeKLTRRLTeK 純電感電路純電阻電路11.8,2.5511.3,1.84shshpshshpkVKiIkVKiI當(dāng)短路點(diǎn)位于高壓系統(tǒng)時(shí)（以上）：當(dāng)短路點(diǎn)位于低壓系統(tǒng)時(shí)（以下）：,三 的確定shshIiII第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析233 3、 短路電流沖擊有效值短路電流沖擊有效值 22220000222111() ( 2(-1)12(1-12)TapaptTp apTTTsh

18、pappapiipshppshIiidti dti dtTTTIkIIi i dtTk:1.8,1.51:1.3,1.09shshpshshpkIIkII高壓系統(tǒng)低壓系統(tǒng),三 的確定shshIiII 短路沖擊電流有效值是短路后第一個(gè)周期的短路全電流短路沖擊電流有效值是短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值。有效值。shI第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析244 4、 短路電流穩(wěn)態(tài)值短路電流穩(wěn)態(tài)值 短路穩(wěn)態(tài)電流有效值是短路電流非周期分量衰減完后短路穩(wěn)態(tài)電流有效值是短路電流非周期分量衰減完后的短路電流有效值，用的短路電流有效值，用 表示。表示。 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，在無(wú)限大容量系統(tǒng)

19、中，在有限大容量系統(tǒng)中，在有限大容量系統(tǒng)中，,三 的確定shshIiIIIIpII|pttII第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析25主要指同步發(fā)電機(jī)及其附近發(fā)生三相突然短路不能當(dāng)作不能當(dāng)作“無(wú)限大無(wú)限大”系統(tǒng)的情況系統(tǒng)的情況1 1）發(fā)電機(jī)端點(diǎn)或端點(diǎn)附近發(fā)生短路；）發(fā)電機(jī)端點(diǎn)或端點(diǎn)附近發(fā)生短路；2 2）短路點(diǎn)雖離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)，但發(fā)電機(jī)容量有限。）短路點(diǎn)雖離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)，但發(fā)電機(jī)容量有限。表象原因：表象原因：有限容量電源系統(tǒng)，是和無(wú)限大容量電源系統(tǒng)相對(duì)有限容量電源系統(tǒng)，是和無(wú)限大容量電源系統(tǒng)相對(duì)而言的。在這種系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，或因電源容量較小，或是而言的。在這種系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，或

20、因電源容量較小，或是短路點(diǎn)靠近電源，這時(shí)短路點(diǎn)靠近電源，這時(shí)。四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析26四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析v本質(zhì)原因：本質(zhì)原因： 在以上地點(diǎn)發(fā)生三相突然短路時(shí)，由于短路電流所造成的強(qiáng)烈在以上地點(diǎn)發(fā)生三相突然短路時(shí)，由于短路電流所造成的強(qiáng)烈去電樞磁去電樞磁性性反應(yīng)，使發(fā)電機(jī)端口電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部電抗在短路的暫態(tài)過(guò)程中發(fā)生變化，相應(yīng)反應(yīng)，使發(fā)電機(jī)端口電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)部電抗在短路的暫態(tài)過(guò)程中發(fā)生變化，相應(yīng)的短路電流周期分量的振幅也隨之變化，這是與無(wú)限大系統(tǒng)相區(qū)

21、別的地方。的短路電流周期分量的振幅也隨之變化，這是與無(wú)限大系統(tǒng)相區(qū)別的地方。v分析過(guò)渡過(guò)程時(shí)，要考慮各部分磁通和定子繞組阻抗分析過(guò)渡過(guò)程時(shí)，要考慮各部分磁通和定子繞組阻抗的變化。的變化。第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路27n同步發(fā)電機(jī)主磁通變化同步發(fā)電機(jī)主磁通變化 同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析 電樞磁勢(shì)電樞磁勢(shì)Fa與勵(lì)磁磁勢(shì)與勵(lì)磁磁勢(shì)Ff反向，合成磁勢(shì)的幅值減小反向，合成磁勢(shì)的幅值減小 ，此時(shí)電樞反應(yīng)性，此時(shí)電樞反應(yīng)性質(zhì)為直軸去磁電樞反應(yīng)。質(zhì)為直軸去磁電樞反應(yīng)。 28n突然短路后

22、的幾個(gè)階段突然短路后的幾個(gè)階段同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析短路電流周期短路電流周期分量最大值分量最大值Ipm29n突然短路后定子繞組電抗的變化突然短路后定子繞組電抗的變化 同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析阻尼繞組阻尼繞組阻尼繞組阻尼繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組阻尼繞組阻尼繞組阻尼繞組阻尼繞組30n突然短路后電流的衰減突然短路后電流的衰減同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析 定子電流周期性分量的最大

23、值為定子電流周期性分量的最大值為Im=E0m/xd; 當(dāng)阻尼繞組中感應(yīng)電流分量衰減完畢后，電樞反應(yīng)磁通可以穿過(guò)阻尼繞組，電流當(dāng)阻尼繞組中感應(yīng)電流分量衰減完畢后，電樞反應(yīng)磁通可以穿過(guò)阻尼繞組，電流幅值變?yōu)榉底優(yōu)镮m=E0m/xd; 當(dāng)勵(lì)磁繞組中的感應(yīng)電流分量也衰減完畢后，達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流，電樞反應(yīng)磁通當(dāng)勵(lì)磁繞組中的感應(yīng)電流分量也衰減完畢后，達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流，電樞反應(yīng)磁通可以穿過(guò)勵(lì)磁繞組，電流幅值變?yōu)榭梢源┻^(guò)勵(lì)磁繞組，電流幅值變?yōu)镮m=E0m/xd。 當(dāng)當(dāng)A相繞組交鏈的空載磁通為零時(shí)出現(xiàn)短路，相繞組交鏈的空載磁通為零時(shí)出現(xiàn)短路，A相短路電流的衰減過(guò)程如下圖所示相短路電流的衰減過(guò)程如下圖所示短路發(fā)

24、生的時(shí)刻不同，其短路電流的值也不同，在最?lèi)毫拥那闆r下發(fā)生短路時(shí)短路發(fā)生的時(shí)刻不同，其短路電流的值也不同，在最?lèi)毫拥那闆r下發(fā)生短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大電流值稱(chēng)為沖擊電流可能出現(xiàn)的最大電流值稱(chēng)為沖擊電流im，其值可達(dá)額定電流的，其值可達(dá)額定電流的10-20倍，它出倍，它出現(xiàn)在短路后半個(gè)周波時(shí)刻?？紤]到衰減，沖擊電流現(xiàn)在短路后半個(gè)周波時(shí)刻?？紤]到衰減，沖擊電流im= Ksh Im，其中，其中Ksh稱(chēng)為稱(chēng)為沖擊系數(shù)，取值范圍為沖擊系數(shù)，取值范圍為1.8-1.9。31n發(fā)電機(jī)突然短路對(duì)發(fā)電機(jī)的影響發(fā)電機(jī)突然短路對(duì)發(fā)電機(jī)的影響 同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系

25、統(tǒng)三相短路分析 1. 定子繞組的端部受到很大的電磁力的定子繞組的端部受到很大的電磁力的作用，使繞組變形：作用，使繞組變形： 定子繞組端部與轉(zhuǎn)子繞組端部相互間的定子繞組端部與轉(zhuǎn)子繞組端部相互間的作用力作用力F1； 定子繞組端部與鐵心之間的作用力定子繞組端部與鐵心之間的作用力F2。 定子繞組端部相互間的作用力定子繞組端部相互間的作用力F3； 2. 轉(zhuǎn)軸受到很大的電磁力矩作用，使振轉(zhuǎn)軸受到很大的電磁力矩作用，使振動(dòng)加?。▌?dòng)加劇（轉(zhuǎn)子繞組端部受到的作用力轉(zhuǎn)子繞組端部受到的作用力F1所引起所引起） ； 3. 短路電流很大，會(huì)引起繞組過(guò)熱。短路電流很大，會(huì)引起繞組過(guò)熱。32l短路電流的周期分量短路電流的周

26、期分量 式中：式中： -次暫態(tài)短路電流的有效值；次暫態(tài)短路電流的有效值；-暫態(tài)短路電流的有效值；暫態(tài)短路電流的有效值； -穩(wěn)態(tài)短路電流的有效值；穩(wěn)態(tài)短路電流的有效值； -次暫態(tài)分量電流衰減的時(shí)間常數(shù)；次暫態(tài)分量電流衰減的時(shí)間常數(shù)； -暫態(tài)分量電流衰減的時(shí)間常數(shù)。暫態(tài)分量電流衰減的時(shí)間常數(shù)。從短路瞬間起，經(jīng)歷了次暫態(tài)、暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。從短路瞬間起，經(jīng)歷了次暫態(tài)、暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。短路電流周期分量的幅值：短路電流周期分量的幅值：KPTtKPKPTtKPKPKPmIeIIeIIIdd )()(2 KPIKPIKPI dTdT同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路（無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置） 四四 有限容量電源供電系

27、統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過(guò)渡過(guò)程分析三相短路過(guò)渡過(guò)程分析33l短路電流的周期分量短路電流的周期分量 ）空載短路時(shí)：）空載短路時(shí)：dKPdKPdKPXEIXEIXEI00 0 0E為發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)。為發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)。 ）負(fù)載情況下端口短路：）負(fù)載情況下端口短路： dKPdqKPdqKPXEIXEIXEI 為次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)、暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)、穩(wěn)態(tài)電動(dòng)勢(shì)。為次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)、暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)、穩(wěn)態(tài)電動(dòng)勢(shì)。 ,qqEEE其中：其中： dNNqXI jUEdNNqXI jUENUNI、依次為發(fā)電機(jī)額定電壓和額定電流。依次為發(fā)電機(jī)額定電壓和額定電流。 NqUE NqUE 一般

28、取一般取，。 同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路（無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置） 四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析34l短路電流的周期分量短路電流的周期分量 ）經(jīng)外電路短路）經(jīng)外電路短路其中：其中： 1dKP1dqKP1 d q KPXXEIXXEIXXEI1X從短路點(diǎn)到發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的總電抗從短路點(diǎn)到發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的總電抗 同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路（無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置） 四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析35l短路電流的非周期分量短路電流的非周期分量 最不利條件下（即最不利條件下（即 ，且，且 ）aT為定子回路衰減時(shí)間常數(shù)。為定子回路衰減時(shí)間

29、常數(shù)。則最不利條件下，同步發(fā)電機(jī)三相突然短路電流瞬時(shí)值：則最不利條件下，同步發(fā)電機(jī)三相突然短路電流瞬時(shí)值：同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路（無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置） 四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析2k 2k2atTshKPiIe2()()sin()22ddatttTTTKKPKPKPKPKPKPiIIeIIeItIe36l次暫態(tài)短路電流、沖擊短路電流、穩(wěn)態(tài)短路電流次暫態(tài)短路電流、沖擊短路電流、穩(wěn)態(tài)短路電流 次暫態(tài)短路電流次暫態(tài)短路電流 校驗(yàn)機(jī)端快速動(dòng)作斷路器開(kāi)斷電流和開(kāi)斷容量時(shí)，用對(duì)應(yīng)校驗(yàn)機(jī)端快速動(dòng)作斷路器開(kāi)斷電流和開(kāi)斷容量時(shí)，用對(duì)應(yīng)于開(kāi)斷時(shí)刻于開(kāi)斷時(shí)刻t t的短

30、路電流全電流有效值。的短路電流全電流有效值。 機(jī)端短路：機(jī)端短路： dNKPXUI經(jīng)外電阻短路：經(jīng)外電阻短路： 次暫態(tài)短路功率：次暫態(tài)短路功率： 1 XXUIdNKP 3KPNKIUS同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路（無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置） 四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析37l次暫態(tài)短路電流、沖擊短路電流、穩(wěn)態(tài)短路電流次暫態(tài)短路電流、沖擊短路電流、穩(wěn)態(tài)短路電流 沖擊短路電流沖擊短路電流 t=0.01s 時(shí)時(shí)shKPshKIi 2其中其中 Ksh=1.9 ，機(jī)端短路；，機(jī)端短路； Ksh=1.8 ，經(jīng)外阻抗短路。，經(jīng)外阻抗短路。穩(wěn)態(tài)短路電流穩(wěn)態(tài)短路電流 機(jī)端短路：

31、機(jī)端短路： 經(jīng)外電阻短路：經(jīng)外電阻短路： dNKPXUIIdNKPXUII同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路（無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置） 四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析38l裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置時(shí)同步發(fā)電機(jī)的三相短路電流 不考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)不考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí) 認(rèn)為整個(gè)短路過(guò)程中發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不變，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為常數(shù)。認(rèn)為整個(gè)短路過(guò)程中發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不變，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為常數(shù)?？紤]自動(dòng)勵(lì)磁時(shí)考慮自動(dòng)勵(lì)磁時(shí) a.a.由于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路有較大的電感由于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路有較大的電感, , 勵(lì)磁電流不能在短路發(fā)生后立即勵(lì)磁電流不能在短路發(fā)生后立即增大增大, ,所以自動(dòng)勵(lì)磁裝置的

32、調(diào)節(jié)效果要在所以自動(dòng)勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)效果要在短路后的一定時(shí)間內(nèi)才顯示出來(lái)短路后的一定時(shí)間內(nèi)才顯示出來(lái)。因。因而在短路后最初幾個(gè)周波內(nèi)，勵(lì)磁電流不會(huì)變化而在短路后最初幾個(gè)周波內(nèi)，勵(lì)磁電流不會(huì)變化. . 故故: : 次暫態(tài)短路電流和沖擊短路電流的計(jì)算與無(wú)勵(lì)磁時(shí)相同次暫態(tài)短路電流和沖擊短路電流的計(jì)算與無(wú)勵(lì)磁時(shí)相同。 b.b.當(dāng)自動(dòng)勵(lì)磁裝置起作用后當(dāng)自動(dòng)勵(lì)磁裝置起作用后, ,周期分量電流不再減小而是逐漸增加周期分量電流不再減小而是逐漸增加, ,最后過(guò)最后過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)值渡到穩(wěn)態(tài)值. . 因此穩(wěn)態(tài)短路電流以及自勵(lì)裝置起作用后的某一時(shí)刻的短路電因此穩(wěn)態(tài)短路電流以及自勵(lì)裝置起作用后的某一時(shí)刻的短路電流的計(jì)算變得復(fù)

33、雜。流的計(jì)算變得復(fù)雜。 穩(wěn)態(tài)值的大小主要與短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近和自動(dòng)勵(lì)磁裝置的調(diào)整程度穩(wěn)態(tài)值的大小主要與短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近和自動(dòng)勵(lì)磁裝置的調(diào)整程度。 勵(lì)磁裝置起作用后計(jì)算較復(fù)雜，一般用勵(lì)磁裝置起作用后計(jì)算較復(fù)雜，一般用“運(yùn)算曲線法運(yùn)算曲線法”。四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)電機(jī)無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)電機(jī)短路電流變化曲線短路電流變化曲線 I2i3-7(b)uii(t=0)短路暫態(tài)過(guò)程短路暫態(tài)過(guò)程正常狀態(tài)正常狀態(tài)短路穩(wěn)定狀態(tài)短路穩(wěn)定狀態(tài)(0)apit (0)pi t shikipipmtIapiui短路暫態(tài)過(guò)程短路暫態(tài)過(guò)程正常狀態(tài)正常狀態(tài)短路穩(wěn)定狀態(tài)

34、短路穩(wěn)定狀態(tài)i(t=0)3-7(a)shikipiapipmtI(0)pi t (0)apit 有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)電機(jī)有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)電機(jī)短路電流變化曲線短路電流變化曲線I241第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算一一 標(biāo)么制標(biāo)么制計(jì)算短路電流常采用標(biāo)么值計(jì)算，可簡(jiǎn)化計(jì)算，便于比較分析。計(jì)算短路電流常采用標(biāo)么值計(jì)算，可簡(jiǎn)化計(jì)算，便于比較分析。用相對(duì)值表示元件的物理量，稱(chēng)為標(biāo)么制。用相對(duì)值表示元件的物理量，稱(chēng)為標(biāo)么制。單實(shí) 際標(biāo)實(shí) 際單有有位位 的的值值么么 值值= =與與值值 同同位位 的的 基基 準(zhǔn)準(zhǔn) 值值 ZddddUISZUISUISZ，電壓、電流、容量、阻抗的標(biāo)么值分別為：電壓、

35、電流、容量、阻抗的標(biāo)么值分別為：以標(biāo)么制表示的物理量用下角標(biāo)以標(biāo)么制表示的物理量用下角標(biāo) * * 標(biāo)注標(biāo)注42第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算一一 標(biāo)么制標(biāo)么制采用標(biāo)么制的優(yōu)點(diǎn)：采用標(biāo)么制的優(yōu)點(diǎn)：a、易于比較電力系統(tǒng)中各元件的特性和參數(shù)、易于比較電力系統(tǒng)中各元件的特性和參數(shù)b、易于判斷電氣設(shè)備的特征和參數(shù)的優(yōu)劣、易于判斷電氣設(shè)備的特征和參數(shù)的優(yōu)劣c、可以使計(jì)算量大大簡(jiǎn)化、可以使計(jì)算量大大簡(jiǎn)化 43第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算一一 標(biāo)么制標(biāo)么制各物理量的基準(zhǔn)值之間必須服從各物理量的基準(zhǔn)值之間必須服從 功率方程：功率方程：歐姆定律：歐姆定律：通常選定通常選定 、 則：則：通常取通常取 或或 ，

36、采用標(biāo)么制時(shí)，對(duì)稱(chēng)三相電路完全可以用單相電路計(jì)算采用標(biāo)么制時(shí)，對(duì)稱(chēng)三相電路完全可以用單相電路計(jì)算 3dddSUIdSdU3dddSIU23ddddddUUZXSI3dddUIZ100dSMVA1000dSMVAdavNUUU 基準(zhǔn)值的選取是有條件任意基準(zhǔn)值的選取是有條件任意（僅限其中僅限其中2個(gè)個(gè)）的，四個(gè)基準(zhǔn)值中的，四個(gè)基準(zhǔn)值中只有二個(gè)基準(zhǔn)值是獨(dú)立的，通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。只有二個(gè)基準(zhǔn)值是獨(dú)立的，通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。原則：換算前后的物理量的有名值保持不變。原則：換算前后的物理量的有名值保持不變。 基準(zhǔn)值選擇的注意事項(xiàng)基準(zhǔn)值選擇的注意事項(xiàng) 44一一 標(biāo)么制標(biāo)么制 額定標(biāo)么值額定標(biāo)

37、么值 以設(shè)備額定值為基準(zhǔn)折算的標(biāo)么值以設(shè)備額定值為基準(zhǔn)折算的標(biāo)么值*33NNNdNdNdNddUXUIIXXUIUI*NNNdNddIIIIIII第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算* NX 額定標(biāo)么值與任意選定的基準(zhǔn)標(biāo)么值進(jìn)行折算的方法額定標(biāo)么值與任意選定的基準(zhǔn)標(biāo)么值進(jìn)行折算的方法真實(shí)值真實(shí)值選定的基準(zhǔn)值選定的基準(zhǔn)值45u不同電壓等級(jí)標(biāo)么值的歸算不同電壓等級(jí)標(biāo)么值的歸算第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算()1231dndnUUKKKK 則則:歸算到基本電壓級(jí)的某個(gè)線段的電抗標(biāo)么值應(yīng)為：歸算到基本電壓級(jí)的某個(gè)線段的電抗標(biāo)么值應(yīng)為： l1 先取某一電壓級(jí)為基本電壓級(jí)，并取基本電壓級(jí)的電壓先取某一電壓級(jí)

38、為基本電壓級(jí)，并取基本電壓級(jí)的電壓為基準(zhǔn)電壓，則非基本電壓級(jí)的基準(zhǔn)電壓可由下式計(jì)算得為基準(zhǔn)電壓，則非基本電壓級(jí)的基準(zhǔn)電壓可由下式計(jì)算得出出: III()()UKU基 準(zhǔn) 側(cè)待 歸 算 側(cè)2*2*12322( )2(*)()/NNdNdnNNNd ndd ndUXSSXXKKKKXUUSUXS46第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算 l2 由變壓器聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值計(jì)算的簡(jiǎn)化由變壓器聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值計(jì)算的簡(jiǎn)化 u不同電壓等級(jí)標(biāo)么值的歸算不同電壓等級(jí)標(biāo)么值的歸算47二二 線路中各元件阻抗的計(jì)算線路中各元件阻抗的計(jì)算l1、發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī) *()NGGXX通常用次暫態(tài)時(shí)刻的阻抗值代替其它時(shí)刻值通常用次暫態(tài)時(shí)

39、刻的阻抗值代替其它時(shí)刻值有名制：有名制：標(biāo)么值：標(biāo)么值：*3N GGGN GUXXI*33dN GN GGGN Gd GddUUN GN GdN GN GGGN GdUXXIXXXUUSXXSXUI如 取近 似 為第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算NGX48二二 線路中各元件阻抗的計(jì)算線路中各元件阻抗的計(jì)算各類(lèi)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電抗額定標(biāo)么值各類(lèi)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電抗額定標(biāo)么值 * N GX第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)類(lèi)型汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)0.125水輪發(fā)電機(jī)（有阻尼繞組）水輪發(fā)電機(jī)（有阻尼繞組）0.20水輪發(fā)電機(jī)（無(wú)阻尼繞組）水輪發(fā)電機(jī)（無(wú)阻尼繞組）0.27同步補(bǔ)償機(jī)同步補(bǔ)償機(jī)

40、0.20大型同步電動(dòng)機(jī)大型同步電動(dòng)機(jī)0.2049二二 線路中各元件阻抗的計(jì)算線路中各元件阻抗的計(jì)算l2、變壓器、變壓器0% kUP有名制：有名制：標(biāo)么值：標(biāo)么值：222002%3%100100333TTkkNTTkNTTRXNTNTNTTTTTTNTTTNTUUIZUUZUUIXZRXZPPIRRI*%3%3%10010010033dNTUUkkNTNNTddNTddkddTddNTTNTNTUUUUIUIUIUUSXUUSIU如取近似為第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算50二二 線路中各元件阻抗的計(jì)算線路中各元件阻抗的計(jì)算l3、電抗器、電抗器 電抗百分?jǐn)?shù)電抗百分?jǐn)?shù)%LX 有名制：有名制： 標(biāo)么

41、值：標(biāo)么值：%1003NLLLNLUXXI*3%1001003N LdNLLdLdLddNNLLUIXXUUIXIUIl4、線路的阻抗計(jì)算、線路的阻抗計(jì)算 有名制：有名制： 標(biāo)么值：標(biāo)么值：00 XX lRR l2020053km/mm1 0032km/mmRs銅: .電導(dǎo)率鋁: .*02*02da vda vUUdd la vUUdd la vSXXlUSRRlU選 取近 似 為選 取近 似 為第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算%100dLNLSUSavU線路所處電壓等級(jí)的平均額定電壓線路所處電壓等級(jí)的平均額定電壓51三三 短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算l步驟步驟1 繪制

42、計(jì)算電路圖繪制計(jì)算電路圖第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算可以可以是是一個(gè)發(fā)一個(gè)發(fā)電機(jī)電機(jī)/ /發(fā)電廠發(fā)電廠并列運(yùn)行，也可分立運(yùn)并列運(yùn)行，也可分立運(yùn)行（升壓變壓器）行（升壓變壓器）地區(qū)降壓變電站地區(qū)降壓變電站扼流圈扼流圈抑制短路電流抑制短路電流SNG、X*GSNT12UUNTNT1avU01011,RXl2avU,NLNLUI02022,RXl線路線路1 1線路線路2 2SNT12UUNTNT12UUNTNTSNTSNT%kU%kU%kU%kU52三三 短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算l步驟步驟2 確定運(yùn)行方式和短路計(jì)算點(diǎn)確定運(yùn)行方式和短路計(jì)算點(diǎn) 從短路點(diǎn)到電源的短路回路中所

43、有元器件的從短路點(diǎn)到電源的短路回路中所有元器件的總阻抗最小總阻抗最小 從短路點(diǎn)到電源的短路回路中所有元器件的總從短路點(diǎn)到電源的短路回路中所有元器件的總阻抗最大阻抗最大 一般選擇一般選擇母線處母線處或或發(fā)電機(jī)出線端子處發(fā)電機(jī)出線端子處第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算53三三 短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算 所有電器設(shè)備都以所有電器設(shè)備都以 感抗形式表示感抗形式表示短路計(jì)算的目的：選電氣設(shè)備短路計(jì)算的目的：選電氣設(shè)備（此時(shí)（此時(shí)等值電路按等值電路按繪制繪制）短路計(jì)算的短路計(jì)算的目的：繼電保護(hù)的整定目的：繼電保護(hù)的整定（此時(shí)等值電路按（此時(shí)等值電路按繪制）繪制）l步驟步驟3 繪

44、制等值電路圖繪制等值電路圖第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算1avU2avU54三三 短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算l步驟步驟4 確定（選定）基準(zhǔn)值確定（選定）基準(zhǔn)值Sd（10的整數(shù)倍的整數(shù)倍），常取為），常取為100MVAUd 取為各線路平均額定電壓（取為各線路平均額定電壓（ ）11221212 33davdavddddddUUUUSSIIUU=第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算額定電壓額定電壓kV0.38/0.223610153560110220330平均額定平均額定電壓電壓kV0.4/0.233.156.310.515.753763115230345表表3-1 各級(jí)線路

45、的額定電壓與平均額定電壓對(duì)照表各級(jí)線路的額定電壓與平均額定電壓對(duì)照表avU55l步驟步驟5 計(jì)算每個(gè)元件阻抗計(jì)算每個(gè)元件阻抗URRRR *0*G*1*2*30*302*4*5*62*70*701122% 100S % 100100 dkdN GN TddkavavNdLdN TdN LLdvdavaSSXXXXSSSXXllUSXIXXXSUISSXXlUUUUUl=鬃=鬃=鬃=鬃=鬃第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算三三 短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算56l步驟步驟6 計(jì)算短路回路總阻抗計(jì)算短路回路總阻抗第三節(jié) 供電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)計(jì)算三三 短路電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算短路

46、電路總阻抗標(biāo)么值的計(jì)算 目的目的情況情況（最大運(yùn)行方式）（最大運(yùn)行方式）*0*1*2*3*4*5*6*7(| |)(| |)XXXXXXXXXS=+目的目的情況情況（最小運(yùn)行方式）（最小運(yùn)行方式）*0*1*2*3*4*5*6*7/XXXXXXXXXS=+57第四節(jié) 短路電流計(jì)算一一 無(wú)限大容量短路無(wú)限大容量短路n無(wú)限大包含三層含義：無(wú)限大包含三層含義：S Xs0 系統(tǒng)內(nèi)抗系統(tǒng)內(nèi)抗 U端端恒恒 短路后發(fā)電機(jī)端子電壓短路后發(fā)電機(jī)端子電壓n計(jì)算供電系統(tǒng)中某點(diǎn)（計(jì)算供電系統(tǒng)中某點(diǎn)（K點(diǎn)）短路后，短路電流周期分量點(diǎn)）短路后，短路電流周期分量 1322333RXavavavpUUUIZXRX第四節(jié) 短路電

47、流計(jì)算n3 三相短路電流周期分量三相短路電流周期分量Ipt的計(jì)算的計(jì)算關(guān)于表關(guān)于表3-4，3-5的計(jì)算電抗取值區(qū)間的說(shuō)明的計(jì)算電抗取值區(qū)間的說(shuō)明*caX0.18 3.450.12 3.45 汽輪機(jī)汽輪機(jī)水輪機(jī)水輪機(jī)68三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）n 1 同一變換法（綜合計(jì)算電抗法）同一變換法（綜合計(jì)算電抗法） 畫(huà)等值電路，確定運(yùn)行方式畫(huà)等值電路，確定運(yùn)行方式（選設(shè)備還是計(jì)算繼電保護(hù)裝置整定值）（選設(shè)備還是計(jì)算繼電保護(hù)裝置整定值） 。 選基準(zhǔn)值（有限容量）選基準(zhǔn)值（有限容量）Sd=SN Ud=Uav 計(jì)算各元件

48、電抗標(biāo)么值。計(jì)算各元件電抗標(biāo)么值。 求出短路回路計(jì)算電抗總和。求出短路回路計(jì)算電抗總和。X*（自定基準(zhǔn)值時(shí)）（自定基準(zhǔn)值時(shí)），X*ca （以發(fā)電機(jī)額定為基準(zhǔn)值時(shí)）（以發(fā)電機(jī)額定為基準(zhǔn)值時(shí)） 查表查表 t 時(shí)刻短路容量的計(jì)算時(shí)刻短路容量的計(jì)算 04*ca*kt*pt*tIXXIIttI查 表 得()()ssS=镲=镲 33avktavkt*kt*ktdNSUIIIUISS=鬃=鬃=第四節(jié) 短路電流計(jì)算69例例3.2：500.125N*GSXM V AS=10.5/121kV10.5kU % =31500kVA00.4Xkm/=W2.5lkm=110/6.6kV15000NTSkVA=300NLI

49、A=6NLUkV=5LX % =00.08Xkm/=W2.5lkm=0.10.1shshKIIIiISSS求點(diǎn)短路時(shí):, ,解：解：（1）畫(huà)等值電路圖，確定運(yùn)行方式）畫(huà)等值電路圖，確定運(yùn)行方式第四節(jié) 短路電流計(jì)算三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）70例例3.2：（：（2）確定基準(zhǔn)值）確定基準(zhǔn)值111122225 01 1 5 k5 00 .2 5 1 k331 1 56 .35 04 .5 8 k336 .3dda vNda vda vNda vSM V AUUVSIAUUUkVSIAUSS=第四節(jié) 短路電流計(jì)算三

50、三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）500.125N*GSXM V AS=10.5/121 Vk10.5kU % =31500kVA00.4Xkm/=W2.5lkm=110/6.6 Vk15000NTSVAk=300NLIA=6NLUkV=5LX % =00.08Xkm/=W2.5lkm=71例例3.2：（：（3）計(jì)算各元件標(biāo)么值）計(jì)算各元件標(biāo)么值01202134500 .1 2 50 .1 6 60 .1 2 10 .3 50 .7 2 70 .2 5 2* Gk*N*a vkN*NN LdL*dN*a vXXUXS

51、XXlUUSXSUIXXIUSXXlU2222%1 0 0%1 0 0%1 0 0NN TTN LSSSSSS=鬃=鬃=鬃=500.125N*GSXM V AS=10.5/121kV10.5kU % =31500kVA00.4Xkm/=W2.5lkm=110/6.6kV15000NTSkVA=300NLIA=6NLUkV=5LX% =00.08Xkm/=W2.5lkm=72例例3.2：（：（4）確定計(jì)算電抗）確定計(jì)算電抗50*ca*ii=XXX1.741S= （5）查表）查表0.10.1250.120.5860.5620.602*G*XIII更接近汽輪機(jī)的 =Q20.1*0.1222.6842

52、.5742.757*dddIIIAIIIAIIIA*kkk=第四節(jié) 短路電流計(jì)算三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）0.10.1shshKIIIiISSS求點(diǎn)短路時(shí):, ,732221.82.6846.8441211.512.6844.053shshshshiKIAIKIAk()k=鬃=創(chuàng)=+- =20.12336.32.68429.280.5865029.30.5625028.130.6025030.1avdavNNNSUIMVAI= IMVAUISISMVASISMVAS*0.1*2 =SSS=創(chuàng)=鬃=第四節(jié) 短

53、路電流計(jì)算三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）74 考慮上述情況，短路電流的計(jì)算應(yīng)按單獨(dú)變化法計(jì)算，即計(jì)算時(shí)將條件相似的電源或發(fā)電機(jī)分在一組，可將一個(gè)復(fù)雜的供電網(wǎng)路簡(jiǎn)化成只有兩、三個(gè)電源的相對(duì)獨(dú)立的支路對(duì)短路點(diǎn)供電的電路。第四節(jié) 短路電流計(jì)算 實(shí)際的供電網(wǎng)路中往往不能忽略下述一些情況：實(shí)際的供電網(wǎng)路中往往不能忽略下述一些情況：各電源與短路點(diǎn)之間的電氣距離不相同；各電源與短路點(diǎn)之間的電氣距離不相同；為短路點(diǎn)供電的電源可能既有水輪發(fā)電機(jī)又有汽輪發(fā)電機(jī)，為短路點(diǎn)供電的電源可能既有水輪發(fā)電機(jī)又有汽輪發(fā)電機(jī)， 它們?cè)诙搪窌r(shí)的過(guò)

54、渡過(guò)程有很大差別；它們?cè)诙搪窌r(shí)的過(guò)渡過(guò)程有很大差別；工業(yè)企業(yè)供電可能同時(shí)由無(wú)限大容量電力系統(tǒng)和本企業(yè)自備電廠的同步發(fā)電機(jī)供電。工業(yè)企業(yè)供電可能同時(shí)由無(wú)限大容量電力系統(tǒng)和本企業(yè)自備電廠的同步發(fā)電機(jī)供電。n2 單獨(dú)變化法單獨(dú)變化法三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）75 無(wú)源大容量電源單獨(dú)分為一組；無(wú)源大容量電源單獨(dú)分為一組； 距短路點(diǎn)電氣距離相近的同一類(lèi)有限容量發(fā)電機(jī)分在一組；距短路點(diǎn)電氣距離相近的同一類(lèi)有限容量發(fā)電機(jī)分在一組； 彼此無(wú)關(guān)支路，與短路點(diǎn)直接相連的同一類(lèi)型發(fā)電機(jī)分在一組。彼此無(wú)關(guān)支路，與短路點(diǎn)直接相連的同

55、一類(lèi)型發(fā)電機(jī)分在一組。第四節(jié) 短路電流計(jì)算n2 單獨(dú)變化法單獨(dú)變化法分組原則：分組原則：三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）若干組不同類(lèi)型的電源，通過(guò)彼此無(wú)若干組不同類(lèi)型的電源，通過(guò)彼此無(wú)關(guān)支路與短路點(diǎn)直接相連的供電回路關(guān)支路與短路點(diǎn)直接相連的供電回路最后簡(jiǎn)化成最后簡(jiǎn)化成分叉電路分叉電路76第四節(jié) 短路電流計(jì)算n2 單獨(dú)變化法單獨(dú)變化法圖圖312計(jì)及各電源與短路地點(diǎn)間的不同距離時(shí)原來(lái)計(jì)算短路電流的電路計(jì)及各電源與短路地點(diǎn)間的不同距離時(shí)原來(lái)計(jì)算短路電流的電路三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多

56、臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）。K電源電源1 1電源電源2 2K電源電源1 1電源電源2 2K電源電源1 1電源電源2 2(a)(b)(c)*3X*1X*2X*1X*2X2*X1*X復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化方法：復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化方法：77第四節(jié) 短路電流計(jì)算n2 單獨(dú)變化法單獨(dú)變化法v 由圖由圖3-12(b)變換成圖變換成圖3-12(c)時(shí)，電抗和可用時(shí)，電抗和可用Y/變換的方法變換的方法決定，公式如下：決定，公式如下：v若若 和和 是根據(jù)任意選定的基準(zhǔn)容量是根據(jù)任意選定的基準(zhǔn)容量 歸算的，則必須再歸算的，則必須再把它們根據(jù)對(duì)應(yīng)支路的發(fā)電機(jī)總額定容量進(jìn)行歸算，并求出每把它們根據(jù)對(duì)

57、應(yīng)支路的發(fā)電機(jī)總額定容量進(jìn)行歸算，并求出每一條支路的計(jì)算電抗，公式如下：一條支路的計(jì)算電抗，公式如下：* 1* 3* 1* 1* 3* 2* 2* 3* 2* 2* 3* 1XXXXXXXXXXXX1*1* 12*2* 2Nc adNc adSXXSSXXS三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）*1X*2XdS78第四節(jié) 短路電流計(jì)算n2 單獨(dú)變化法單獨(dú)變化法v 分別計(jì)算出簡(jiǎn)化為分叉電路每一電源供給的短路電流這些電分別計(jì)算出簡(jiǎn)化為分叉電路每一電源供給的短路電流這些電流之和即是流到短路點(diǎn)的總短路電流流之和即是流到短路點(diǎn)的

58、總短路電流 。三三 用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流方法（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）（多臺(tái)發(fā)電機(jī)為短路點(diǎn)供電時(shí)）復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)總短路電流計(jì)算方法：復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)總短路電流計(jì)算方法：v 算例詳見(jiàn)例題算例詳見(jiàn)例題3-2。KK iII1niS= 簡(jiǎn)化為分叉電路后的第簡(jiǎn)化為分叉電路后的第i個(gè)等效電源供給的短路電流。個(gè)等效電源供給的短路電流。K iIKIS79第五節(jié) 電網(wǎng)電路電流計(jì)算中的特殊問(wèn)題一一 對(duì)外部電網(wǎng)的考慮對(duì)外部電網(wǎng)的考慮ssSX系 統(tǒng) 容 量已 知2 ,?= ktkt*kt*pt*cassStSSIXXS短路后 時(shí)刻已知查表確定:,=11*SIIXXXI查 表已 知 scaca揪

59、井=N O F FN O F Fs*s*sN O F FSSSSXXSXSS已 知1sSS= QsS系 統(tǒng) 容 量如， 則 視 為 無(wú) 限 大 容 量 電 源 短 路 。1 ?,=+ n 近似計(jì)算方法近似計(jì)算方法sS 系統(tǒng)容量()高壓母線高壓母線斷路器斷路器NOFFS斷路器的速斷容量高壓母線高壓母線XsK80第五節(jié) 電網(wǎng)電路電流計(jì)算中的特殊問(wèn)題一一 對(duì)外部電網(wǎng)的考慮對(duì)外部電網(wǎng)的考慮ssSX系 統(tǒng) 容 量和均 已 知3 將系統(tǒng)視為有限容量系統(tǒng)，以占主要地位的發(fā)電機(jī)類(lèi)型來(lái)確定該系統(tǒng)等將系統(tǒng)視為有限容量系統(tǒng)，以占主要地位的發(fā)電機(jī)類(lèi)型來(lái)確定該系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)的類(lèi)型，計(jì)算短路過(guò)渡過(guò)程的電流。效發(fā)電機(jī)的類(lèi)型

60、，計(jì)算短路過(guò)渡過(guò)程的電流。 n 近似計(jì)算方法近似計(jì)算方法sS 系統(tǒng)容量()高壓母線高壓母線斷路器斷路器高壓母線高壓母線XsK81一一 對(duì)外部電網(wǎng)的考慮對(duì)外部電網(wǎng)的考慮常常見(jiàn)見(jiàn)問(wèn)問(wèn)題題第五節(jié) 電網(wǎng)電路電流計(jì)算中的特殊問(wèn)題*sX?=*X1*X2無(wú)限大容量系統(tǒng)短路參數(shù)未知問(wèn)題：無(wú)限大容量系統(tǒng)短路參數(shù)未知問(wèn)題： - 2p*p*2*p*I XXXIXXXXXXKIX（）（）（）（）（）（）=（）+用減法算得未知部分電抗 點(diǎn)短路的+所有參數(shù)已知可求得點(diǎn)短路的k-1k-11k-1k-11k-2k-2k-21=k-21 sssSSSS=-=ppI I （）（）點(diǎn)短路的已知，求點(diǎn)短路的問(wèn)題的步驟k-1k-2k-