三相短路实用计算-+电力系统ppt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,*,1,第六章 电力系统三相短路电流的实用计算,6-1,短路电流计算的基本原理和方法,6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,6-3,短路电流计算曲线及其应用,6-4,短路电流周期分量的近似计算,1第六章 电力系统三相短路电流的实用计算6-1 短路电流,2,概 述,1,、短路实用计算的内容,短路电流的工程近似计算：,(1),、起始次暂态电流、短路冲击电流的计算；,(2),、任意（给定）时刻短路电流基频周期分量有效值、短路功率计算；,(3),、系统短路电流、电压（周期分量有效值）的分布计算。,2,、短路实用计算的目的：,(1),、规划、设计时的设备选择与校验、确定系统短路容量；,(2),、继电保护与安全自动装置的动作参数整定；,(3),、母线短路残压检验、确定限制短路电流的措施、限流电抗器选择。,3,、短路实用计算的基本假设：,(1),、,*,1,；不计机组间摇摆,(,各电源电势,const,),；或，进一步假定,ij,=0,。,(2),、,忽略元件电阻、对地导纳，变压器,k,T*,=1,；不计磁路饱和,(,元件线性、恒参数,),。,(3),、系统本身三相对称。,(4),、不计负荷影响、或 视情况作近似处理。,(5),、采用标么制、近似计算，且,V,B,=V,av,；变压器,k,T,=,k,av,。,(6),、假定短路为金属性的；有专门说明时则计及过渡阻抗,(,电阻,),影响。,上述假设,短路电流计算结果 比实际短路电流 偏大！,2概 述,3,6-1,短路电流计算的基本原理与方法,一、实用短路计算的系统模型,节点电压方程,1,、节点导纳矩阵,对,G,节点,i,，,Y,ii,=,Y,(N),ii,+y,Gi,(,y,G,i,=1/jx,d,),对,L,节点,k,，,Y,kk,=,Y,(N),kk,+y,LD.k,(,y,LD.k,由短路前正常负荷决定,),注意：,(1)Y,N,与,Y,阶数相同；,Y,含,G,、,L,对应的导纳，,Y,N,则不含；,(2)Y,对应的网络，仅发电机节点是有源节点；,负荷的作用,(,影响,),已由,y,LD,描述，对应节点注入电流为,0,！,(3),实际的短路电流实用计算时，,Y,为纯电抗网络,Y,N,Y,：,Y,N,不含发电机内阻抗 和 负荷阻抗；,36-1 短路电流计算的基本原理与方法1、节点导纳矩阵对G,4,6-1,短路电流计算的基本原理与方法,一、实用短路计算的系统模型,节点电压方程,2,、节点电压方程,YV=I,ZI=V,Z=Y,-1,46-1 短路电流计算的基本原理与方法2、节点电压方程YV,5,6-1,短路电流计算的基本原理与方法,二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流,1,、用戴维南定理,求解短路电流,注意：,(1),I,f,确定后，即可求得,f,点短路时，网络各节点电压和支路电流,;,(2),如果金属性短路,z,f,=0,，边界条件,V,f,=0,!,(3),Z,f,网络,(Y),对,f,点的组合阻抗，或称,f,点的输入阻抗，,等于,Z,矩阵中,f,节点自阻抗,Z,f,=Z,ff,56-1 短路电流计算的基本原理与方法1、用戴维南定理注意,6,6-1,短路电流计算的基本原理与方法,二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流,2,、用叠加原理求解短路电流,(1),模型描述,V=V,0,+V,F,V=V,0,+Z I,F,66-1 短路电流计算的基本原理与方法2、用叠加原理求解短,7,6-1,二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流,2,、用叠加原理求解短路电流,(2),具体求解,展开,V=V,0,+Z I,F,：,Z,f,=0,时：,76-1 二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流2、用叠加原,8,6-1,二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流,2,、用叠加原理求解短路电流,(3),近似计算,令任意节点,V,i,0,=1,(,不计负荷影响,),，且变压器,k,T,=1,，,故有：,86-1 二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流2、用叠加原,9,6-1,二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流,2,、用叠加原理求解短路电流,(4),注意点,(a),矩阵,Z=Y,-1,包含了发电机支路和负荷支路阻抗；,(b),应用叠加原理进行短路计算时，一般只需,Z,矩阵的第,f,列的元素，,可由,Y,矩阵、根据,Z,ij,定义求取；,(c),正常分量可由潮流计算求解，但要将计算扩展到电源支路、负荷支路；,(d),近似计算时，忽略短路前负荷电流影响,正常运行状态为全网空载；,短路后电流故障分量即为短路全电流,(,基频周期分量有效值,),；,各节点电压则为正常分量,+,故障分量；,(e),不管采用何种假设，对于故障支路,(,短路点,地,),，电流故障分量即为,短路电流；,(f),如果短路发生在线路中间，形成,Y,时，应当增加,1,个节点！,96-1 二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流2、用叠加原,10,6-1,三、利用转移阻抗计算短路电流,1,、转移阻抗的定义,106-1 三、利用转移阻抗计算短路电流1、转移阻抗的,11,6-1,三、利用转移阻抗计算短路电流,2,、求转移阻抗的方法,用,Z,矩阵元素计算转移阻抗,由,V=ZI,，在,f,点将产生电压：,电源,E,i,单独作用时，对应的注入电流：,对应的,f,点三相短路电流：,由转移阻抗定义：,同理可得任意,2,电源之间的转移阻抗：,注意：,由互易原理,116-1 三、利用转移阻抗计算短路电流2、求转移阻抗,12,6-1,三、利用转移阻抗计算短路电流,2,、求转移阻抗的方法,用电流分布系数求转移阻抗,(1),电流分布系数的定义,(2),c,i,与,z,fi,的关系,关键：,c,i,的计算,126-1 三、利用转移阻抗计算短路电流2、求转移阻抗,13,6-1,三、利用转移阻抗计算短路电流,2,、求转移阻抗的方法,用电流分布系数求转移阻抗,(3),电流分布系数的计算方法,单位电流法,基本思路：令网络内所有电源为,0,，在短路支路注入,I,=1,求得各电源支路的电流，即为相应的,c,i,。,应用：,举例,注意：,(a),网络中任一支路都有其相应的,c,l.k,，且与任一节点相连的各支路，,c,l.k,满足,KCL,；,(b),各有源支路的,c,i,满足：,c,i,=1,136-1 三、利用转移阻抗计算短路电流2、求转移阻抗,14,电流分布系数的确定方法,单位电流法,令,14电流分布系数的确定方法单位电流法 令,15,6-1,三、利用转移阻抗计算短路电流,2,、求转移阻抗的方法,网络变换化简法求转移阻抗,实用计算,156-1 三、利用转移阻抗计算短路电流2、求转移阻抗,16,例题,6-4,(a)(b)(c)(d),例题,6-5,网络的变换过程,(a)(b)(c)(d),16例题6-4 (a),17,网络的等值变换,17网络的等值变换,18,有源支路的并联,并联有源支路的化简,(a)(b),18有源支路的并联 并联有源支路的化简,19,有源支路的并联,19有源支路的并联,20,令,对于两条有源支路并联,令 ,0,由上图可得,由戴维南定理定义计算,20令 对于两条有源支路并联 令 0 由上图可得由戴维,21,6-1,三、利用转移阻抗计算短路电流,3,、转移阻抗与节点互阻抗的比较,互阻抗,Z,ji,对任一对节点都有定义；,转,移阻抗,z,ji,只对 电势源节点,短路点之间、或,2,个,电势源节点,之间,才有实际意义,(2),物理意义不同,(1),定义不同,216-1 三、利用转移阻抗计算短路电流3、转移阻抗与,22,6-1,三、利用转移阻抗计算短路电流,4,、利用转移阻抗计算短路电流,5,、计算转移阻抗,应用举例,6-6,226-1 三、利用转移阻抗计算短路电流4、利用转移阻,23,1,、实用短路计算中的元件模型,（,1,）同步发电机模型（同步电动机、,调相机类似）,注意：,(a),隐极机,(QF),、有阻尼绕组,凸极机,(SF):,x,=,x,d,(b),通常按额定负载状态计算次暂态电势,更近似，取,E,0,1.05,1.1,；,忽略负荷，取,E,0,1.0,(,如,QF,x,d,0.125,，,E,0,1.066,),6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,231、实用短路计算中的元件模型注意：(a)隐极机(QF)、,24,1,、实用短路计算中的元件模型,(2),负荷模型,3,种情形,(a),恒定阻抗,(b),异步电动机电势源,次暂态电抗,x=,1/,I,st,，,I,st,一般为,47,IM,直接接于短路点时，,x,=0.2,；,IM,不直接接于短路点，,x,=0.35,！,(c),忽略负荷电流影响（空载短路）：,Z,LD,=,(3),网络,(,线路、变压器,),模型：,不计元件电阻、对地导纳,纯电抗网络！,6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,注意：,241、实用短路计算中的元件模型(b)异步电动机电势源次暂,25,6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,2,、起始次暂态电流计算的基本概念：,起始次暂态电流：短路电流周期分量有效值的起始,(,初始,),值,I,(2),I,的构成：,I,G,+,I,M,G,：,(a),E,0,（,=,E,0,),、,x,d,按,“,1(1),”,模型，由稳态条件确定；,(b),近似，,正常稳态取“额定”条件：,V=1,、,I=1,、功率因数,0.85,，,x,d,=0.130.20,E,0,1.05,1.1,；,忽略负荷，取,E,0,1.0,LD,：,一般负荷影响忽略；较大容量,IM(IM,群,),考虑其馈给短路电流！,(a),E,M0,（,=,E,M0,),、,x,M,按“,1(2)”,模型，由稳态条件确定；,(b),近似，正常稳态取,“额定”,条件,（,V=1,、,I=1,、功率因数,0.85,）,当,IM,在短路点，,x=0.2,，,E,M0,近似为,0.9,；,当,IM,不直接 接于短路点，,x=0.35,，,E,M0,近似为,0.8,。,256-2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算2、起始次暂,26,6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,3,、起始次暂态电流计算的基本方法与步骤,：,计算元件参数，制定等值网络；,由稳态条件计算各电源,E,0,；,若,f,点有需要计及的,IM,负荷影响，计算,E,M,0,；,求各,电源对,f,点的转移阻抗 和 对应的等值,E,0,；,计算各等值电源、所计及的附近,IM,向短路点提供的,I,；,计算短路点总的起始次暂态电流,I,！,依计算要求，计算对应的短路功率,(,短路容量,),！,起始次暂态电流计算应用举例,266-2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算3、起始次暂,27,6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,3,、起始次暂态电流计算的基本方法与步骤,起始次暂态电流计算,应用举例,V,20,=10.2,kV,276-2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算3、起始次暂,28,6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,3,、起始次暂态电流计算的基本方法与步骤,：,起始次暂态电流计算,应用举例,步骤：,选定基准，计算元件参数标幺值,(,30MVA,，,10.5kV,),由短路前稳态负荷条件，计算电源次暂态电势,网络简化，计算,G,、,IM,对,f,点的转移阻抗、对应组合次暂态电势,计算,G,、,IM,的起始次暂态电流,计算短路点起始次暂态电流,注意：也可以运用叠加原理求解！,286-2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算3、起始次暂,29,6-2,起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,4,、短路冲击电流的计算：,要点,：,(1)G,、,LD,短路电流衰减速度不同，,i,im,必须分别计算！,K,im.G,1.9,，,1.85,，,1.8,K,im.LD,与,IM,容量有关,S,N,(kW),K,im.LD,1000 1.71.8,5001000 1.51.7,200500 1.31.5,200,及以下,1.0,(2)