第九章电力系统三相短路的实用计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,18 十一月 2024,1,第九章电力系统三相短路的实用计算,本章提示,在一定计算条件下，计算三相短路电流交流重量的初始值，同时剖析了异步电动机的短路反应电流；,针对不同系统，应用等效化简、叠加原理或计算曲线，求解起始次暂态电流；,应用转移阻抗及电流散布系数，求解短路电流在网络中的散布。,关于包括有多台发电机的实践电力系统，短路电流的工程适用计算，普通需求计算：,短路电流基频交流重量的初始值，即次暂态电流 ：用于继电维护的整定计算、校验断路器的开断容量等,恣意时该周期重量电流的有效值：用于电气设备热动摇性的校验。,引言,:,9.1 交流重量电流初始值的计算,9.1.1 计算条件,9.1.2 异步电动机的短路反应电流剖析,9.1.1,计算条件,同步发电机的次暂态参数包括次暂态电抗和次,暂态电势。,假设发电机,d,轴和,q,轴等值电抗相等，以 作为等值电抗。得：,（,9.1,）,近似认为次暂态电动势 在短路前后不突变，可以通过短,路前的运行参数求取 。,同步发电机的短路计算条件,表,9.1,同步发电机 和 的平均值,元件名称,元件名称,汽轮发电机,0.1383,1.09,同步发电机,0.20,1.20,水轮发电机,0.2053,1.12,同步电动机,0.20,1.10,假定在计算中疏忽负荷，一切电源的次暂态电势可以取为额外电压，即标幺值为1，相位相反。,当短路点远离电源时，可以将发电机端电压母线看作恒定电压源，电压值取为额外电压。,2.,变压器、电抗器、输电线的短路计算条件,树立系统的电路模型时，普通可以：,疏忽线路对地电容和变压器的励磁回路。,高压电网可以疏忽线路电阻。,标幺值计算不思索变压器的实践变比，以为变压器的变比 均为平均额外电压之比。,运动元件，如变压器、电抗器、输电线等，次暂态电抗等于稳态电抗。,3.,负荷对短路电流的影响,假设正常状况下的负荷电流远小于短路电流，可以在计算用的等值网络中疏忽负荷。,短路后电网中的负荷可以利用恒定阻抗近似表示，阻抗值由短路前潮流计算结果中的负荷端电压 和负荷功率 求得：,G,为发电机数目，,n,为负荷数目。,（,9.2,）,短路前计及负荷，发电机的次暂态电势根据潮流计算所得的发电机端电压 和发电机注入功率 决定：,9.1.2 异步电动机的短路反应电流剖析,1.,短路反馈电流周期分量的初始值计算,式中，,为正常运行时电动机端电压与电流,为次暂态电抗。,一般情况下,次暂态电抗 可近似与起动电抗相等，其标幺值约为,0.2,，,约为,0.9,。,电动机机端短路的交流电流初始值约为其额定电流的,4.5,倍。,2.,短路冲击电流的计算,异步电动机供应的短路冲击电流中，其周期重量和非周期重量都是自在重量，按各自的时间常数衰减到零。,不计磁路饱和，异步电动机供给的冲击电流为：,（,9.6,）,式中,反馈电流周期分量起始有效值；,反馈电流周期分量幅值；,电动机的冲击系数。,假设数据不确定，冲击系数可参考表9.2 取值。,电机容量（,KW,）,200,以下,1,200,500,1.3,1.5,500,1000,1.5,1.7,1000,以上,1.7,1.8,普通状况下，,假设电动机的次暂态电势大于机端电压，且电动机距离短路点较近，需求思索其向短路点提供的反应电流；,反之，那么疏忽电动机对短路电流的影响。,9.2 起始次暂态电流和冲击电流的计算,9.2.1 复杂系统 的计算,9.2.2 复杂系统计算,根据不同的要求，将 的计算分为精确计算和近似计算两种。,近似计算是工程上常用的计算方法。常采用网络化简的方法或许运用叠加原理对网络停止分解分解。,方法1:；疏忽负荷，将网络化简。,图,9.2,简单系统 的计算,（,9.7,）,短路点的电流为：,假定在母线3处发作三相短路,近似计算,方法2：叠加原理，短路点电流为正常重量与缺点重量的叠加。,a)等值电路 b正常状况 c缺点重量,图9.3 叠加原理的运用,这种方法具有普通的意义，即电网任一点的短路电流交流重量等于该点短路前的电压开路电压除以电网对该点的等值阻抗该点向电网看出来的等值阻抗，这时一切发电机电抗为,由于正常分量比故障分量小很多，在实用计算中可以忽略不计。因此，短路点的电流为：,如果短路为非金属性短路，设经过 发生短路，则短路点电流的相量形式为：,（,9.8,）,发电机提供的短路冲击电流为：,不同短路点的冲击系数可以依照表9.3选取：,短路点,冲击系数,发电机端,1.90,发电厂变压侧母线及发电机电压电抗器后,1.85,远离发电厂的地点,1.80,表,9.3,发电机的冲击系数,当短路点左近有大容量的异步电动机时，应计入它能提供的冲击电流。,系统中的同步电动机和同期调相机也能够会向系统供应冲击电流。,（,9.9,）,式中：第一项为同步发电机提供的冲击电流；,第二项为负荷提供的冲击电流，包括异步电动机、同步电动机和同期调相机供给的冲击电流。,冲击电流的表达式如下：,9.2.2 复杂系统计算,复杂系统起始次暂态电流的计算原那么与复杂系统相反。,例9.1 系统接线如图9.3a所示，假定110kV母线发作三相短路，试求：,1短路点起始次暂态电流；2各发电机的起始次暂态电流；,3短路点的冲击电流；4短路功率。,发电机G1：300MW，,发电机G2：600MW，,变压器T1、T-2：额外容量,变压器T3：额外容量，,线路L：每回250公里，,负荷LD：，电抗为0.35。,9.3,计算曲线法,9.3.1 计算曲线的制造,9.3.2 计算曲线的运用,9.3.1 计算曲线的制造,计算曲线法是计算电力系统暂态进程中电流和电压的一种适用计算法。,可以应用计算曲线查出短路瞬间和短路后恣意时辰该电源向短路点提供的短路电流周期重量的大小。,计算电抗,：等于归算到发电机额定容量的发电机纵轴次暂,态电抗标幺值 和发电机端到短路点的外接电抗标幺值之,和。即：,计算曲线,：短路电流周期分量标幺值与,计算电抗,标幺值（常略去下标*）与时间,t,的函数表达式：,针对不同的时刻，绘制出 与 关系的曲线，即为计算曲线。,当计算电抗 时，短路点较远，短路电流周期分量的大小已与时间,t,的增加无关，发电机可以看作无限大功率的电源来处理，它的机端电压,即：,（,9.10,）,计算曲线只需做到,9.3.2 计算曲线的运用,运用计算曲线求解电路的步骤如下：,(1)绘制系统的的等值网络,a,选定基准功率 ，基准电压,b,略去负荷且不考虑变压器实际变比的影响；,c,发电机电抗采用 ，略去网络各元件的电阻、输电线路的电容及变压器励磁支路；,d,无限大功率电源电抗为零。,2停止网络化简，求计算电抗,a 将电源分组，求出各等值发电机对短路点的转移电抗 以及有限大功率电源对短路点归算到 的转移电抗,式中的 为第,i,台等值发电机的额定容量，即它所包含的发电机的额定容量之和。,b,将转移电抗按相应的等值发电机的容量归算为各等值发电机,对短路点的计算电抗。,(9.11),电源分组的依据为：,当发电机特性相近时，与短路点电气距离相似的发电机可以兼并；,直接接于短路点的发电机应独自思索；,有限大功率的电源应独自计算。,(3)t时辰短路电流周期重量的标幺值,根据计算电抗 及所指定的时刻,t,，查计算曲线（或对应的数字表格）得出 。,（,9.12,）,无限大功率电源向短路点提供的短路电流周期分量的标幺,值为：,(4)求t时辰短路电流周期重量的有名值,第,i,台等值发电机提供的短路电流为：,（,9.13,）,无限大功率电源提供的短路电流为：,（,9.14,）,式中，,为短路处的平均额定电压；,为归算到短路处电压等级的第,i,台等值发电机的额定电流；,为所选基准功率 在短路处电压等级对应的基准电流。,短路处总的短路电流周期重量的有名值为：,（,9.15,）,例9.2 试求图9.6所示系统 点短路时，t=0.1s以及 点短路时，t=0.2s的短路电流周期重量。各元件参数如图。,图9.6 例9.2系统接线图,补充：了解,计算的简化,影响短路电流变化规律的主要要素有两个：一个是发电机的特性指类型，参数，另一个是发电机对短路点的电气距离。在离短路点甚近的状况下，发电机自身的特性的不同对短路电流的变化规律具有决议性的影响，因此，不能将不同类型的发电机兼并。假设发电机与短路点之间的阻抗数值甚大，不同类型发电机的特性惹起的短路电流变化规律的差异遭到极大的消弱，在这种状况下，可以将不同类型的发电机兼并起来。依据以上原那么，普通接在同一母线非短路点上的发电机总可以兼并成一台等值发电机。,9.4 转移阻抗及电流散布系数,9.4.1 转移阻抗,9.4.2 电流散布系数,9.4.3 转移阻抗与电流散布系数,9.4.1,转移阻抗,转移阻抗：假设除电动势 以外，其它电动势皆为零，那么 与此时f点(短路点)的电流 的比值即为该电源与短路点间的转移阻抗,对于一个含有任意多有限功率电源的线性网络，在某点,f,短路后，短路点电流为：,（,9.16,）,式中，,为某电源,i,的电动势；,为某电源与短路点间的转移阻抗。,9.4.2 电流散布系数,电流散布系数是表征网络中电流散布状况的一种参数，其数值与短路点位置、网络结构、外形和参数有关。,所有电源点的电流分布系数之和必等于,1,，即,图9.8 电流散布系数表示图,电流分布系数,：如图,9.8,所示的线性网络，令原网络中所有电源的电势为零，在短路点接入电势源，使得短路点电流,则此时网络中任一支路的电流，在数值上即等于该支路的电流分布系数，即图中 。,9.4.3 转移阻抗与电流散布系数的计算,1.用网络化简法求转移阻抗,在复杂电力系统中只保管各发电及也可兼并电动势节点包括有限大功率母线和短路点，经过网络化简消去其他中间节点，最后构成一个网形网络，在此网形网络中，可以略去各电源间的连线，由于连线中的电流是电源间的交流电流，与短路电流有关。这样就构成了一个以短路点为中心的辐射形网络，每一条辐射支路只含一个电源，经一个阻抗转移阻抗与短路点相连。,应用单位电流法求电流散布,系数和转移阻抗,图9.9 单位电流法运用,该方法关于辐射形网络最为方便。,例9.3 ，,计算图9.10a所示网络各电源对短路点的转移电抗。,图,9.10,转移电抗的计算,