第4章電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路

1、第4章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路4.1 無窮大電源的三相短路4.2 三相短路電流的實(shí)用計(jì)算4.3 應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算在任意時(shí)刻短路點(diǎn)的短路電流4.1 無窮大電源的三相短路無窮大電源具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：、電源的頻率和電壓保持不變；、電源的內(nèi)阻為零。4.1.1 無窮大電源供電電路的三相短路暫態(tài)過程對(duì)稱短路的物理過程：短路前的電路處于穩(wěn)態(tài)，假設(shè))t(sinEemaEmEm電源電動(dòng)勢(shì)幅值；電源電動(dòng)勢(shì)幅值；為交流電源的角頻率；為交流電源的角頻率；為初相位（又稱合閘角）；為初相位（又稱合閘角）；其電流為其中： )t(sinIi00m0aRRLLarctan00為短路前電路的阻抗角， 。22m0m)LL()RR(EI

2、0mI為短路前電流幅值， ；RLRLRLRLRLRLae)t(sinEemaEmEm電源電動(dòng)勢(shì)幅值；電源電動(dòng)勢(shì)幅值；為交流電源的角頻率；為交流電源的角頻率；為初相位（又稱合閘角）；為初相位（又稱合閘角）；RRLLarctan00為短路前電路的阻抗角， 。22m0m)LL()RR(EI0mI為短路前電流幅值， ；電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路(3)kRLaeai圖 短路后的等效電路k處突然發(fā)生三相短路根據(jù)基爾霍夫定律得)t(sinEdtdiLRimaa其通解為：TtmaaaCe)t(sinIiii 無窮大電源三相短路示意圖RLRLRLRLRLRLRL

3、arctan)L(REI22mm)0(i)0(iaa又因?yàn)樗訟相短路全電流為Ttm0m0mae)(sinI)(sinI )t(sinIi周期分量周期分量（強(qiáng)制分量）（強(qiáng)制分量）非周期分量非周期分量（自由分量）（自由分量）無窮大電源三相短路示意圖RLRLRLRLRLRL根據(jù)基爾霍夫定律得)t(sinEdtdiLRimaa電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路圖4-3 短路全電流波形圖電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路 圖4-4 短路瞬間電壓電流向量圖 非周期分量的初始值大小與短路發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分

4、析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路4.1.2 短路沖擊電流 短路電流中最大可能的瞬時(shí)值，稱為短路沖擊電流，記為iim。2.非周期分量電流達(dá)到最大值的條件 因?yàn)橹芷诜至康姆凳且欢ǖ?，所以非周期分量電流的初始值越大，短?電流的最大可能瞬時(shí)值就越大。)0(iap既與短路前的狀況有關(guān)，又與短路的時(shí)刻有關(guān)，使其為最大值的條件是：TtmmeI)90t(sinI代入短路全電流的表達(dá)式得（3）短路前空載（ ）0Im0（1）合閘角 0（2）阻抗角 901.短路沖擊電流的定義4.1.2 短路沖擊電流 1.短路沖擊電流的定義2.非周期分量電流達(dá)到最大值的條件 因?yàn)橹芷诜至康姆凳且欢ǖ?，所?/p>

5、非周期分量電流的初始值越大，短路 電流的最大可能瞬時(shí)值就越大。)0(iap既與短路前的狀況有關(guān)，又與短路的時(shí)刻有關(guān)，使其為最大值的條件是：電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路4.1.3 短路功率定義：短路功率等于短路電流與短路點(diǎn)的平均額定電壓的乘積。用公式表示為：tavtIU3S *t*tIS 或3.若 ，沖擊電流出現(xiàn)的時(shí)刻為t=0.01s, 則短路沖擊電流的計(jì)算公式50Hzf mimmTtimIKI )e(1i)e(1KTtim稱為短路沖擊系數(shù)。短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)， ；短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓母線，短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓母線， ；

6、短路發(fā)生在其他位置，短路發(fā)生在其他位置， 。9 . 1Kim8 . 1Kim85. 1Kim圖4-5 短路沖擊電流電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路4.2 三相短路電流的實(shí)用計(jì)算同步發(fā)電機(jī)異步電動(dòng)機(jī)短路沖擊電流的實(shí)用計(jì)算4.2.1 同步發(fā)電機(jī)1. 短路的瞬間，發(fā)電機(jī)的電壓方程式U0 、I0 、0分別是短路前瞬間的電壓、電流和功率因子角 0000sinIXUE 短路前瞬間發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)dXX 汽輪發(fā)電機(jī)有阻尼繞組的凸極機(jī)無阻尼繞組的發(fā)電機(jī)dX)9 . 075. 0(X 2.實(shí)用計(jì)算中，同步發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗值1.105. 1E0 3.短路前發(fā)電機(jī)的次暫

7、態(tài)電勢(shì) 可取 。 在電力系統(tǒng)的近似計(jì)算中，可取 。1E0 dXX 汽輪發(fā)電機(jī)有阻尼繞組的凸極機(jī)無阻尼繞組的發(fā)電機(jī)dX)9 . 075. 0(X 2.實(shí)用計(jì)算中，同步發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗值 圖4-8 同步發(fā)電機(jī)的相量圖電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路是異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流的標(biāo)幺值?？扇?，則 。 4.2.2異步電動(dòng)機(jī)1.異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗2.異步電動(dòng)機(jī)的電壓方程式考慮配電變壓器和饋線的電抗取經(jīng)驗(yàn)資料為0.15，則異步電動(dòng)機(jī)的電抗可取為：0.350.152 . 0XM 000IXjEE 0000sinIXUE 分別是短路后瞬間、短路前瞬間發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電動(dòng)

8、勢(shì)，短路前電壓短路前電流、功率因數(shù)角假定異步電動(dòng)機(jī)在短路前瞬間處于正常滿載運(yùn)行狀態(tài)，即：則有 0.35,X, 8 . 0cos, 1I1,U000 8 . 0sinIXUE0000 近似地stMI1X stI75Ist2 . 0XM 是異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流的標(biāo)幺值。可取 ，則 。 stI75Ist2 . 0XM 對(duì)于直接接在短路點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)，才取。，0.35X8 . 0E0 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路圖4-9 異步電動(dòng)機(jī)的向量圖電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路（1）在短路后瞬間t=0時(shí)，計(jì)算曲線（或計(jì)算

9、圖表）上所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為短路電流的起次暫態(tài)電流I。4.3 應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算在任意時(shí)刻短路點(diǎn)的短路電流4.3.1 計(jì)算曲線的介紹 短路電流是短路位置Xjs和短路時(shí)刻t的函數(shù)，即：Ip* =f（Xjs、t）（5）某些發(fā)電機(jī)可以合并。 水輪發(fā)電機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)不可合并； 有自動(dòng)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)和無自動(dòng)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)不可合并； 直接接在短路點(diǎn)的發(fā)電機(jī)不可和其他發(fā)電機(jī)合并；無窮大電源不可和其他發(fā)電機(jī)合并。（2）計(jì)算曲線只繪制到Xjs=3.45為止。因?yàn)楫?dāng)Xjs3.45時(shí)， 。 js*pX1IksksX1I4.3.2 應(yīng)用計(jì)算曲線時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題（3）有阻尼繞組與無阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)相比較，僅僅次暫態(tài)電抗有一定

10、的差別，其他參數(shù)均相同。（4）無窮大電源提供的短路電流按下式計(jì)算：（1）在短路后瞬間t=0時(shí)，計(jì)算曲線（或計(jì)算圖表）上所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為短路電流的起次暫態(tài)電流I。4.3.2 應(yīng)用計(jì)算曲線時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章 電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路電力系統(tǒng)的對(duì)稱短路4.3.應(yīng)用計(jì)算曲線時(shí)的計(jì)算步驟 應(yīng)用計(jì)算曲線時(shí)，其計(jì)算步驟如下：（1）繪制電力系統(tǒng)的等效電路。 、對(duì)整個(gè)電網(wǎng)取基準(zhǔn)功率SB 和基準(zhǔn)電壓Uav ； 、發(fā)電機(jī)的參數(shù)做如下處理：電抗采用Xd、電勢(shì)E=1（在計(jì)算的過程中可以不計(jì)算）； 、負(fù)荷忽略不計(jì)； 、無窮大電源的內(nèi)抗Xs =0；（2）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)。 將網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)電機(jī)合并成若干組。求出各等效發(fā)電機(jī)和無窮大電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。（3）、將各轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)化為計(jì)算電抗。BNiikjsiSSXX計(jì)算電抗是以各發(fā)電機(jī)的額定參數(shù)為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值計(jì)算電抗是以各發(fā)電機(jī)的額定參數(shù)為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第4 4章章