電氣工程基礎(chǔ)-ccx下

5.1電力系統(tǒng)潮流計(jì)算5.2電力系統(tǒng)的頻率與有功功率5.3電力系統(tǒng)的電壓與無功功率5.4電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行第五章電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析1電氣工程基礎(chǔ)回顧一2電氣工程基礎(chǔ)已知：變壓器的線路的回顧二試畫出供電系統(tǒng)的等值電路，并列出各參數(shù)的計(jì)算公式3電氣工程基礎(chǔ)4電氣工程基礎(chǔ)5第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算潮流計(jì)算是計(jì)算給定運(yùn)行條件下電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓和通過網(wǎng)絡(luò)與元件的功率，其作用是：（1）在電力規(guī)劃、設(shè)計(jì)中用于選擇系統(tǒng)接線方式，選擇電氣設(shè)備及導(dǎo)線截面；（2）在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，用于確定運(yùn)行方式，制定電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)計(jì)劃運(yùn)行，確定調(diào)壓措施，研究電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；（3）為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置設(shè)計(jì)與整定提供必要的數(shù)據(jù)。電氣工程基礎(chǔ)6

一、輸電線路的電壓和功率分布計(jì)算圖

輸電線路的π型等效電路第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)7

1、已知同一節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)的電壓和功率分布計(jì)算

已知末端功率和末端電壓，計(jì)算線路首端復(fù)功率和電壓：（1）線路末端導(dǎo)納支路的功率損耗為：（2）流出線路阻抗支路的功率為：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)8（3）線路阻抗支路的功率損耗為：（4）線路阻抗支路的電壓降落（取U2為實(shí)軸方向）：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)9上式中電壓降落的縱分量電壓降落的橫分量第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)圖

輸電線路的π型等效電路相量圖10第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)11（5）線路首端導(dǎo)納支路的功率損耗為：（6）線路首端功率：在計(jì)算U1時(shí)，考慮一般情況下可以簡(jiǎn)化為第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)問：已知首端功率和首端電壓，如何計(jì)算線路末端復(fù)功率和電壓？第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算12電氣工程基礎(chǔ)13

2、已知不同節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)的電壓和功率分布計(jì)算

已知首端電壓和末端功率，如何計(jì)算線路首端復(fù)功率和末端電壓？第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)

數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算

1、求解方程

2、求解方程

解：設(shè)

將函數(shù)用泰勒級(jí)數(shù)展開得14電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算設(shè)其近似解x0，真實(shí)解為x，它們之間的差值為x-x0

，有迭代公式為：15電氣工程基礎(chǔ)16（1）假定末端電壓，取迭代次數(shù)i=1；（2）采用末端電壓，和已知的末端復(fù)功率，由末端向首端推算，求出首端電壓和功率；（3）采用給定的首端電壓和計(jì)算出來的首端復(fù)功率，由首端向末端推算，求出末端電壓和功率；（4）計(jì)算迭代誤差，若誤差滿足要求，則計(jì)算結(jié)束，否則，令i=i+1，轉(zhuǎn)到（2）繼續(xù)計(jì)算。第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算潮流計(jì)算迭代過程電氣工程基礎(chǔ)17電壓降落與電壓損失

1．電壓降落:是指線路首末端電壓的相量差，即它有兩個(gè)分量，即電壓縱向分量和橫向分量。2．電壓損失:是指線路首末端電壓的代數(shù)差，即第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)183．電壓偏移:是指線路實(shí)際電壓與網(wǎng)絡(luò)額定電壓的代數(shù)差，即4．輸電效率:是指線路末端有功與首端有功的比值，即第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)19二、變壓器的電壓和功率分布

第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)20（1）計(jì)算變壓器串聯(lián)支路的功率損耗為：（3）取末端電壓為參考向量，即則首端電壓為：（2）計(jì)算變壓器串聯(lián)支路始端的功率：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)21（4）計(jì)算變壓器并聯(lián)支路的功率損耗為：（5）計(jì)算變壓器的輸入功率：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)222根據(jù)變壓器廠提供的數(shù)據(jù)計(jì)算變壓器的功率損耗：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)23如果取U1=U2=UN，則有第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)三、線路運(yùn)行狀況分析1線路末端有功負(fù)荷為零第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算24電氣工程基礎(chǔ)2線路傳輸功率在假定線路電阻等于零，同時(shí)不考慮兩端并聯(lián)的電納，我們有：另一方面，始端電壓也可以表示成：比較上式兩個(gè)虛部，可以得到：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算比較上式兩個(gè)實(shí)部，可以得到：25電氣工程基礎(chǔ)所以，在忽略線路電阻的情況下，可以得出線路傳輸?shù)墓β逝c兩端電壓大小及其相位差的關(guān)系：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算26電氣工程基礎(chǔ)例有一額定電壓為110KV的輸電網(wǎng)，如下圖所示，其電源點(diǎn)A的電壓及B、C點(diǎn)的負(fù)荷功率標(biāo)注如圖，導(dǎo)線間的幾何均距為5m，試做潮流計(jì)算。第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算四、開放式電力網(wǎng)潮流計(jì)算27電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算解：（1）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)并作等效電路對(duì)于LGJ-185線路28電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算對(duì)于LGJ-150線路29電氣工程基礎(chǔ)所以線路的等值電路如下圖所示第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算30電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（2）用線路額定電壓替代各點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行電壓，由末端向首端計(jì)算功率分布。31電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算32電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（3）根據(jù)給定的A點(diǎn)電壓和計(jì)算所得的功率分布計(jì)算各點(diǎn)電壓。33電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算考慮的影響不考慮的影響34電氣工程基礎(chǔ)降壓變電所的等值負(fù)荷功率第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算②降壓變電所的運(yùn)算負(fù)荷運(yùn)算負(fù)荷=等值負(fù)荷+相鄰線路電容功率的一半。①降壓變電所的等值負(fù)荷等值負(fù)荷=低壓側(cè)負(fù)荷+變壓器阻抗支路功率損耗+變壓器導(dǎo)納支路功率損耗。35電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算36電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算37電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算定出力發(fā)電廠的等值電源功率①等值電源功率=發(fā)電機(jī)出力-廠用電功率-升壓變壓器功率損耗②運(yùn)算電源功率=等值電源功率-相鄰線路電容功率的一半38電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算39電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算五、兩端供電網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)潮流計(jì)算兩端供電網(wǎng)—負(fù)荷可以從兩個(gè)方向獲得電能的網(wǎng)絡(luò)。40電氣工程基礎(chǔ)1、最簡(jiǎn)單的兩端供電線路第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算41電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算對(duì)上圖列回路電流方程，得：最簡(jiǎn)單的環(huán)網(wǎng)線路的化簡(jiǎn)電氣工程基礎(chǔ)設(shè)全線路電壓為UN，由得所以同理第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算43電氣工程基礎(chǔ)理解：另外，由上式還可以看出：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算44電氣工程基礎(chǔ)如果網(wǎng)絡(luò)中所有線段單位長(zhǎng)度參數(shù)相同，則上面公式可簡(jiǎn)化為：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算45求得Sa和Sb以后，我們可以依次求得網(wǎng)絡(luò)中每一條支路所流過的復(fù)功率——即網(wǎng)絡(luò)的初步功率分布。電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算功率分點(diǎn)確定功率分點(diǎn)—指功率由兩側(cè)電源供給的負(fù)荷點(diǎn)；

有功功率分點(diǎn)—指有功功率由兩側(cè)電源供給的負(fù)荷點(diǎn)；

無功功率分點(diǎn)—指無功功率由兩側(cè)電源供給的負(fù)荷點(diǎn)求得初步功率分布后，做出初步功率分布圖，即可確定功率分點(diǎn)。46電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算功率分點(diǎn)分拆

當(dāng)有功功率分點(diǎn)與無功功率分點(diǎn)重合時(shí)，在功率分點(diǎn)拆開；不重合時(shí)，在無功功率分點(diǎn)拆開。47當(dāng)系統(tǒng)在無功功率分點(diǎn)拆開以后?？梢园凑諆蓚€(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算方法計(jì)算最終潮流分布。電氣工程基礎(chǔ)如果，該怎么考慮呢？第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算48電氣工程基礎(chǔ)由得所以同理令得循環(huán)功率第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算49電氣工程基礎(chǔ)第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算功率分點(diǎn)確定與分拆

求得網(wǎng)絡(luò)的初步功率分布后，按方向給每一條支路都加上系統(tǒng)的循環(huán)功率，可進(jìn)一步求得網(wǎng)絡(luò)的功率分布圖，然后再確定功率分點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)在無功功率分點(diǎn)拆開以后。依然可以按照兩個(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算方法計(jì)算最終潮流分布。50電氣工程基礎(chǔ)請(qǐng)問，下面的供電網(wǎng)絡(luò)中存在循環(huán)功率嗎？電氣工程基礎(chǔ)6.1短路的一般概念6.2標(biāo)幺制6.3恒定電動(dòng)勢(shì)源供電系統(tǒng)的三相短路6.4有限容量電源的三相短路6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算第六章電力系統(tǒng)的對(duì)稱故障分析52電氣工程基礎(chǔ)536.1短路的一般概念

所謂短路,是指電力系統(tǒng)中正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。圖短路的類型a）單相接地短路

b）兩相接地短

c）兩相短路d）兩相接地短路e）三相短路電氣工程基礎(chǔ)546.1短路的一般概念

一、短路的分類對(duì)稱短路：三相短路k（3）不對(duì)稱短路：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪穔（1）兩相接地短路k（1,1）兩相短路k（2）5-10%

65%

進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的：選擇合理的電氣接線圖選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備合理配置繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置電氣工程基礎(chǔ)556.1短路的一般概念

二、短路的原因及其后果短路的原因：

電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞；架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電線桿倒塌，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)體等；電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所導(dǎo)致的設(shè)備缺陷引發(fā)短路；運(yùn)行人員誤操作；電氣工程基礎(chǔ)56短路的危害：

短路電流的熱效應(yīng)會(huì)使設(shè)備發(fā)熱急劇增加，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱而損壞甚至燒毀；短路電流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭曲甚至損壞；短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常工作；嚴(yán)重的短路可導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步而解列，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作。6.1短路的一般概念電氣工程基礎(chǔ)576.2標(biāo)幺制

一、標(biāo)幺制的概念

某一物理量的標(biāo)幺值Ａ*，等于它的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的基準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值，即電氣工程基礎(chǔ)58

對(duì)電抗、電壓、電流和功率等物理量，如果選定某一物理量為各物理量的基準(zhǔn)值，則其標(biāo)幺值分別為：6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)59電力系統(tǒng)中基準(zhǔn)值的選取結(jié)論：如果標(biāo)幺值的基準(zhǔn)值選擇符合電路自身規(guī)律，那么標(biāo)幺值依然符合電路規(guī)律；在標(biāo)幺制中，三相電路的計(jì)算公式與有名制單相電路的計(jì)算公式完全相同；6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)60所以標(biāo)幺制的基準(zhǔn)值選擇應(yīng)符合公式（三相電路）：以上四個(gè)基準(zhǔn)值只能有兩個(gè)可任意選取，其余兩個(gè)可根據(jù)上式計(jì)算出來，一般情況下，我們常選Sd、Ud作為基準(zhǔn)，此時(shí)，電流和阻抗的基準(zhǔn)值為：則：6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)61

應(yīng)用標(biāo)幺值計(jì)算完成后，最后還需要將標(biāo)幺制換算成有名值，換算公式如下：6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)62

三、不同電壓等級(jí)電抗標(biāo)幺值的關(guān)系對(duì)應(yīng)標(biāo)幺值計(jì)算：（選基準(zhǔn)值為Sd，U1）此式說明：線路各段元件參數(shù)的標(biāo)幺值只需用元件所在級(jí)的電壓作為基準(zhǔn)電壓來計(jì)算，而無需再進(jìn)行電壓折算。圖具有三個(gè)電壓等級(jí)的電力網(wǎng)電路電抗參數(shù)X3的歸算：6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)63U3的確定：

1、準(zhǔn)確計(jì)算法2、近似計(jì)算法表

線路的額定電壓與平均額定電壓額定電壓UN/kV0.220.3836103560110220330平均額定電壓Uav/kV0.230.43.156.310.53763115230345線路平均額定電壓：指線路始端最大額定電壓與末端最小額定電壓的平均值。取線路額定電壓的1.05倍，見下表。用平均電壓的變比代替實(shí)際的變壓器變比6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)64

四、不同標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)幺值之間的換算

電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等所給出的標(biāo)幺值都是額定標(biāo)幺值

，進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)必須將它們換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。換算方法是：先將以額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值還原為有名值，即選定Sd和Ud，則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為：若則6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)65發(fā)電機(jī)：通常給出SN、UN和額定電抗標(biāo)幺值，則變壓器：通常給出SN、UN和短路電壓百分?jǐn)?shù)

，6.2標(biāo)幺制∴電氣工程基礎(chǔ)66∴輸電線路：通常給出線路長(zhǎng)度和每公里的電抗值，則∴電抗器：通常給出IN、UN和電抗百分?jǐn)?shù)XR%，其中6.2標(biāo)幺制電氣工程基礎(chǔ)例：某輸電系統(tǒng)如下圖所示，試用近似算法計(jì)算系統(tǒng)中各元件的標(biāo)幺值。6.2標(biāo)幺制67電氣工程基礎(chǔ)解：發(fā)電機(jī)：選取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uav，則各元件的標(biāo)幺值分別為：6.2標(biāo)幺制變壓器T1：線路L1：變壓器T2：68電氣工程基礎(chǔ)6.2標(biāo)幺制線路L2：電抗器L：發(fā)電機(jī)電勢(shì)：69電氣工程基礎(chǔ)70

五、使用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)1、計(jì)算簡(jiǎn)單；6.2標(biāo)幺制2、便于對(duì)計(jì)算結(jié)果作出分析及判斷。電氣工程基礎(chǔ)716.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

一、由無限容量系統(tǒng)供電時(shí)三相短路的物理過程1.無限容量系統(tǒng)的概念說明：無限大功率電源是一個(gè)相對(duì)概念，真正的無限大功率電源是不存在的。

無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指系統(tǒng)的容量為∞，內(nèi)阻抗為零。無限容量系統(tǒng)的特點(diǎn)：在電源外部發(fā)生短路，電源母線上的電壓基本不變，即認(rèn)為它是一個(gè)恒壓源。在工程計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%～10%時(shí)，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。電氣工程基礎(chǔ)726.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

2.由無限大功率電源供電的三相對(duì)稱電路下圖所示為一由無限大功率電源供電的三相對(duì)稱電路。電氣工程基礎(chǔ)73短路前，系統(tǒng)中的a相電壓和電流分別為6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎(chǔ)74解微分方程得：零狀態(tài)零輸入6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

短路后電路中的電流應(yīng)滿足：電氣工程基礎(chǔ)75由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短路前一瞬間的電流應(yīng)與短路后一瞬間的電流相等。即則

∴6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為，故電氣工程基礎(chǔ)76由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時(shí)，短路全電流的瞬時(shí)值為最大，短路情況最嚴(yán)重。短路前空載（即）短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角此時(shí)對(duì)應(yīng)的短路電流的變化曲線如下圖所示。6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

什么時(shí)候短路電流最大？最大值是多少？短路全電流的瞬時(shí)值為最大的條件是：電氣工程基礎(chǔ)77圖

無限大容量系統(tǒng)三相短路時(shí)短路電流的變化曲線6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎(chǔ)78

二、三相短路沖擊電流

在最嚴(yán)重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時(shí)值稱為沖擊電流，用ish表示。由上圖知，ish發(fā)生在短路后約半個(gè)周期（0.01s）。其中，——短路電流沖擊系數(shù)。

意味著短路電流非周期分量不衰減當(dāng)電阻R=0時(shí)，，當(dāng)電抗Ｘ=0時(shí)，，意味著不產(chǎn)生非周期分量6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

∴當(dāng)電阻R=0時(shí)，，電氣工程基礎(chǔ)791＜Ksh

＜2因此在高壓電網(wǎng)中短路時(shí)，取Ksh=1.85，則

在發(fā)電機(jī)端部短路時(shí)，取Ksh=1.9，則

在其他電網(wǎng)中短路時(shí)，取Ksh=1.8，則

三、三相短路沖擊電流有效值

任一時(shí)刻t的短路電流的有效值是指以時(shí)刻t為中心的一個(gè)周期內(nèi)短路全電流瞬時(shí)值的方均根值，即6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎(chǔ)806.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

為了簡(jiǎn)化Ikt的計(jì)算，可假定在計(jì)算所取的一個(gè)周期內(nèi)非周期分量電流的數(shù)值在該周期內(nèi)恒定不變且等于該周期中點(diǎn)的瞬時(shí)值，因此有：電氣工程基礎(chǔ)81沖擊電流的有效值Ish

：短路電流最大值出現(xiàn)的那個(gè)周期所對(duì)應(yīng)的電流有效值Ikt，就是短路沖擊電流有效值。6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

由于最大短路電流出現(xiàn)在t=0.01s時(shí)刻，所以短路沖擊電流有效值Ish就是短路電流在第一個(gè)周期內(nèi)的有效值。電氣工程基礎(chǔ)82

四、無限大容量系統(tǒng)短路電流和母線殘壓的計(jì)算

1．短路電流6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

當(dāng)Ksh=1.9時(shí)，;

當(dāng)Ksh=1.8時(shí)，2．母線殘壓電氣工程基礎(chǔ)例：如下圖所示的恒電動(dòng)式電源系統(tǒng)，當(dāng)線路末端發(fā)生三相短路時(shí)，試計(jì)算故障點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)短路電流有效值、短路沖擊電流和沖擊電流有效值以及6KV母線上的殘壓。836.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎(chǔ)解：選取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uav，則各元件的標(biāo)幺值分別為：變壓器T1：線路L1：變壓器T2：846.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電抗器L：電氣工程基礎(chǔ)線路L2：856.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

短路回路總電抗：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值的標(biāo)幺值：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值的有名值：電氣工程基礎(chǔ)沖擊電流：866.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

沖擊電流的有效值：母線A點(diǎn)電壓的標(biāo)幺值：母線A點(diǎn)電壓的有名值：電氣工程基礎(chǔ)876.4有限容量電源的三相短路計(jì)算

一、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的電磁暫態(tài)過程當(dāng)電源容量比較小，或者短路點(diǎn)靠近電源時(shí)，這種情況稱為有限容量系統(tǒng)供電的短路。

二、同步發(fā)電機(jī)三相短路的穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算穩(wěn)態(tài)過程穩(wěn)態(tài)短路電流為電氣工程基礎(chǔ)886.4有限容量電源的三相短路計(jì)算

三、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的暫態(tài)電流計(jì)算1．暫態(tài)過程起始條件滿足（無阻尼繞組）暫態(tài)電勢(shì)暫態(tài)電抗起始短路電流為電氣工程基礎(chǔ)896.4有限容量電源的三相短路計(jì)算

2．次暫態(tài)過程起始條件滿足（有阻尼繞組）次暫態(tài)電抗次暫態(tài)電勢(shì)發(fā)電機(jī)阻尼繞組主要是防止發(fā)電機(jī)在負(fù)載突然變化時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)繞組的沖擊。發(fā)電機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，其繞組內(nèi)的電壓電流會(huì)形成一個(gè)震蕩的過程。阻尼條就是對(duì)該震蕩過程增加阻力，形成阻尼震蕩，從而形成一定的緩沖作用。起始短路電流為電氣工程基礎(chǔ)90●電力系統(tǒng)短路電流的工程計(jì)算，在許多情況下只需計(jì)算短路電流周期分量的初始值?！襁@時(shí)只需要把系統(tǒng)中所有的元件都用次暫態(tài)參數(shù)表示，次暫態(tài)電流的計(jì)算就通穩(wěn)態(tài)電流的計(jì)算一樣了?！裣到y(tǒng)中所有靜止元件的次暫態(tài)參數(shù)都與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)相同?！裣到y(tǒng)中旋轉(zhuǎn)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)則不同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。6.4有限容量電源的三相短路計(jì)算

●同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)標(biāo)幺值一般為電氣工程基礎(chǔ)91對(duì)異步電動(dòng)機(jī)而言，一樣可以用次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗來描述，其滿足：6.4有限容量電源的三相短路計(jì)算

四、異同步電動(dòng)機(jī)短路的暫態(tài)過程電氣工程基礎(chǔ)92電動(dòng)機(jī)提供的沖擊電流對(duì)于小容量電動(dòng)機(jī)和綜合負(fù)荷，沖擊系數(shù)取1，對(duì)于大容量的電動(dòng)機(jī)，沖擊系數(shù)取1.3~1.86.4有限容量電源的三相短路計(jì)算

短路點(diǎn)的沖擊電流為電氣工程基礎(chǔ)一、網(wǎng)絡(luò)的等值化簡(jiǎn)1.等值電勢(shì)法936.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)令：則：得：所以：又令：得：所以：946.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算2.星網(wǎng)變換法95電氣工程基礎(chǔ)由星形變?nèi)切危河扇切巫冃切危?66.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)3.利用電路的對(duì)稱性化簡(jiǎn)電路A，電位相等的電源，可直接連接；B，等電位點(diǎn)之間的電抗，可短節(jié)后除去。976.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)二、轉(zhuǎn)移阻抗的概念在電力系統(tǒng)中，有時(shí)需要考慮不同電源單獨(dú)供電的短路電流，在化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要保持若干個(gè)獨(dú)立的等值電源。986.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)996.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算一般地對(duì)于需要保持n個(gè)電源，其電勢(shì)分別為E1、E2、…En，則短路點(diǎn)的電流一般表達(dá)式為：式中Zik為網(wǎng)絡(luò)中第i個(gè)電源與短路點(diǎn)直接直接相連的阻抗，通常稱為該電源對(duì)短路點(diǎn)之間的短路阻抗。電氣工程基礎(chǔ)利用單位電流法求轉(zhuǎn)移阻抗1006.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算令E1=E2=E3=0，并在k點(diǎn)加上電壓Uk，使得支路X1中流過的電流為單位電流，如右圖所示，則：電氣工程基礎(chǔ)1016.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算根據(jù)轉(zhuǎn)移電抗的定義，各電源對(duì)短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗為：電氣工程基礎(chǔ)102

三、計(jì)算曲線法在實(shí)際工程計(jì)算中，通常采用“計(jì)算曲線”來求解三相短路電流周期分量在任意時(shí)刻的有效值，如附錄Ⅳ的附表1-4所示。注：計(jì)算曲線按汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)分別制作，且只做到為止。6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算這時(shí)只需要計(jì)算短路點(diǎn)到電源點(diǎn)之間的計(jì)算電抗Xjs的值，即可進(jìn)行查表求解。電氣工程基礎(chǔ)103當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有多臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)，常采用合并電源的方法來簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)。合并的主要原則是：距短路點(diǎn)的電氣距離相差不大的同類型發(fā)電機(jī)可以合并；遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的不同類型發(fā)電機(jī)可以合并；直接與短路點(diǎn)相連的發(fā)電機(jī)應(yīng)單獨(dú)考慮；無限大功率電源應(yīng)單獨(dú)考慮。6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)104應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流的步驟如下：由計(jì)算曲線確定短路電流周期分量標(biāo)幺值。求計(jì)算電抗：

按電源歸并原則，將網(wǎng)絡(luò)中的電源合并成若干組，每組用一個(gè)等值發(fā)電機(jī)代替，無限大功率電源單獨(dú)考慮，通過網(wǎng)絡(luò)變換求出各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。繪制等值網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算系統(tǒng)中各元件的電抗標(biāo)幺值。計(jì)算短路電流周期分量的有名值。6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)105電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

一、對(duì)稱分量法

對(duì)稱分量法的基本原理是：

任何一個(gè)不對(duì)稱三相系統(tǒng)的相量、、都可分解成三個(gè)對(duì)稱的三相系統(tǒng)分量，即正序、負(fù)序和零序分量。

正序分量（、、）：與正常對(duì)稱運(yùn)行下的相序相同；

負(fù)序分量（、、）：與正常對(duì)稱運(yùn)行下的相序相反；

零序分量（、、）：三相同相位。

可以是電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓等。電氣工程基礎(chǔ)106三相相量與其對(duì)稱分量之間的關(guān)系可表示為：令則有：電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)107所以三相相量與其對(duì)稱分量之間的關(guān)系也可表示為：已知Fa、Fb、Fc，如何求Fa1、Fa2、Fa0呢？電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)108例：某臺(tái)發(fā)電機(jī)由于外部發(fā)生短路，發(fā)電機(jī)端電壓分別為，試求對(duì)稱分量。解

電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)109電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)1103、在有中性線的星形接法中，通過中線的電流等于一相零序電流的3倍。1、三相對(duì)稱系統(tǒng)中不存在零序分量；2、在三角形接法或沒有中線的星形接法中，線電流中不存在零序分量；知識(shí)點(diǎn)：電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)111對(duì)稱分量法示意圖：電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)112電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

對(duì)稱分量法示意圖：電氣工程基礎(chǔ)113

二、序電抗

所謂元件的序電抗，就是給該元件施加以某一序的電壓基頻分量，求出對(duì)應(yīng)的電流基頻分量，然后用該序的電壓基頻分量除以該序的電流基頻分量，即得該元件所對(duì)應(yīng)的序電抗參數(shù)。電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)114以線路為例來分析各序參量之間的關(guān)系：電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)115電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

所以：得：電氣工程基礎(chǔ)116所以：電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

即：電氣工程基礎(chǔ)1171．發(fā)電機(jī)的序電抗正序電抗：包括穩(wěn)態(tài)時(shí)的同步電抗Xd、Xq

，暫態(tài)過程中的、

和、。負(fù)序電抗：電機(jī)類型X2X0電機(jī)類型X2X0汽輪發(fā)電機(jī)0.160.06阻尼繞組水輪發(fā)電機(jī)變壓器0.450.07有阻尼繞組水輪發(fā)電機(jī)變壓器0.250.07同步調(diào)相機(jī)0.240.08如無特別指出的參數(shù)，發(fā)電機(jī)的各序平均電抗值見下表：電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

三、電力系統(tǒng)中各主要元件的序電抗電氣工程基礎(chǔ)1182．異步電動(dòng)機(jī)的序電抗負(fù)序電抗：3．變壓器的序電抗零序電抗：負(fù)序電抗：變壓器的負(fù)序電抗與正序電抗相等。零序電抗：變壓器的零序電抗與變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)及三相繞組的接線方式等因素有關(guān)。電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)119

變壓器零序電抗與鐵心結(jié)構(gòu)的關(guān)系

對(duì)于由三個(gè)單相變壓器組成的變壓器組及三相五柱式或殼式變壓器，零序主磁通以鐵心為回路，因磁導(dǎo)大，零序勵(lì)磁電流很小，所以可認(rèn)為。對(duì)于三相三柱式變壓器，零序主磁通通過充油空間及油箱壁形成閉合回路，因磁導(dǎo)小，勵(lì)磁電流很大，所以零序勵(lì)磁電抗應(yīng)視為有限值，通常取。電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)120

變壓器零序電抗與三相繞組接線方式的關(guān)系

在星形連接的繞組中，零序電流無法流通，從等效電路的角度來看，相當(dāng)于變壓器繞組開路；在三角形連接的繞組中，零序電流只能在繞組內(nèi)部環(huán)流，不能流到外電路，因此從外部看進(jìn)去，相當(dāng)于變壓器繞組開路；電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)各類變壓器的零序等效電路，如下圖所示。在中性點(diǎn)接地的星形連接的繞組中，零序電流可以流通，所以需要從等效電路的角度來看零序電流。121電氣工程基礎(chǔ)122a）YN，d接線b）YN，y接線c）YN，yn接線d）YN，d，y接線（忽略勵(lì)磁）e）YN，d，yn接線f）YN，d，d接線圖

各類變壓器的零序等效電路電氣工程基礎(chǔ)

變壓器一側(cè)繞組中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地等效電路123電氣工程基礎(chǔ)1243．線路的序電抗線路的負(fù)序電抗等于正序電抗，零序電抗與下列因素有關(guān)：當(dāng)線路通過零序電流時(shí)，因三相電流的大小和相位完全相同，各相間的互感磁通是互相加強(qiáng)的，因此，零序電抗要大于正序電抗。零序電流是通過大地形成回路的，因此，線路的零序電抗與土壤的導(dǎo)電性能有關(guān)。電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

電氣工程基礎(chǔ)線路的零序電抗的平均值見下表

電力系統(tǒng)對(duì)稱分量法與元件的負(fù)序與零序參數(shù)

線路類型X0/x1線路類型X0/x1無架空地線單回3.5有鐵磁導(dǎo)體體架空地線雙回4.7無架空地線雙回5.5有良導(dǎo)體架空地線單回2.0有鐵磁導(dǎo)體架空地線單回3.0有良導(dǎo)體架空地線雙回3.0當(dāng)線路裝有架空地線時(shí)，零序電流的一部分通過架空地線和大地形成回路，由于架空地線中的零序電流與輸電線路上的零序電流方向相反，其互感磁通是相互抵消的，將導(dǎo)致零序電抗的減小。

125電氣工程基礎(chǔ)

一、對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的電路化簡(jiǎn)電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

126電氣工程基礎(chǔ)電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

127等效分量圖電氣工程基礎(chǔ)++電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

128電氣工程基礎(chǔ)129

進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：各序網(wǎng)的基本方程為：圖

序網(wǎng)絡(luò)圖a）正序網(wǎng)絡(luò)b）負(fù)序網(wǎng)絡(luò)c）零序網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

電氣工程基礎(chǔ)例：作出如下系統(tǒng)的序網(wǎng)電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

二、序網(wǎng)絡(luò)的建立130電氣工程基礎(chǔ)正序網(wǎng)：負(fù)序網(wǎng)：零序網(wǎng)：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

131電氣工程基礎(chǔ)畫出下圖的序網(wǎng)絡(luò)：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

132電氣工程基礎(chǔ)正序網(wǎng)如下：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

133電氣工程基礎(chǔ)負(fù)序網(wǎng)如下：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

134電氣工程基礎(chǔ)零序網(wǎng)如下：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

135電氣工程基礎(chǔ)作圖規(guī)則總結(jié)：

（1）電源只在正序網(wǎng)絡(luò)中。

（2）中性點(diǎn)接地阻抗只在零序網(wǎng)絡(luò)中作用。

（3）零序網(wǎng)絡(luò)從故障點(diǎn)開始作。電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的建立

136再看看書上P255頁的例7-5，做出各序網(wǎng)絡(luò)電氣工程基礎(chǔ)137

一、簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析計(jì)算不對(duì)稱故障的分析計(jì)算

各序網(wǎng)的基本方程為：電氣工程基礎(chǔ)1381．單相接地短路

邊界條件不對(duì)稱故障的分析計(jì)算

圖

單相接地短路右圖表示a相接地短路。各序網(wǎng)的基本方程為：電氣工程基礎(chǔ)139短路點(diǎn)的各序分量電流為：

求解

短路點(diǎn)的各序分量電壓為：不對(duì)稱故障的分析計(jì)算

電氣工程基礎(chǔ)140短路點(diǎn)的故障相電流為：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪冯娏鳛?

短路點(diǎn)的非故障相對(duì)地電壓為:不對(duì)稱故障的分析計(jì)算

電氣工程基礎(chǔ)141

相量圖

單相接地短路時(shí)短路點(diǎn)的電壓和電流相量圖如下所示。圖

單相接地短路時(shí)短路點(diǎn)的電壓電流相量圖