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1、第六章电力系统三相短路电流的实用第一页，本课件共有39页主要内容6-2 起始此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小节第二页，本课件共有39页62 起始此暂态电流和冲击电流的实用计算起始次暂态电流 ：短路电流基频周期分量有效值的初值。把系统所有元件都用次暂态参数代表，次暂态电流计算就同稳态电流的计算一样了。第三页，本课件共有39页一:各个元件的模型1:1:发电机发电机-+-+近似计算中，考虑负载影响，不计负载影响，第四页，本课件共有39页2：电网方面电网方面 静止元件，次暂态参数与稳态参数相同。变压器：忽略对地支路，即忽略励磁支路 输电
2、线路：忽略对地电容支路 忽略原因：短路之后，母线电压降低，对地支路的电流非常小 第五页，本课件共有39页:负荷负荷 短路点附近的大型异步电机，因此，其次暂态电势：综合负荷不计负荷影响第六页，本课件共有39页简单系统的短路电流初始值 如图所示的简单系统 GG为负荷短路发生在点第七页，本课件共有39页发生三相短路后的等效电路图_ _+_ _+忽略负荷，第八页，本课件共有39页采用和忽略负荷的近似后或者应用叠加原理，直接由故障分量求的其中为从短路点看进去的整个电路的等值电抗如果是经阻抗接地短路的，则短路点电流为 第九页，本课件共有39页例 试计算图示网络中k点发生三相短路时的次暂态电流和冲击电流。发
3、电机G：取 同步调相机SC：取 负荷：取 线路电抗每km以0.4计算G第十页，本课件共有39页变压器变压器T1：X6=0.105100/31.50.33 变压器变压器T2：X7=0.105100/200.53 变压器变压器T3：X8=0.105100/7.51.4 线路线路L1：X9=0.460100/11520.18 线路线路L2：X10=0.420100/11520.06 线路线路L3：X11=0.410100/11520.03发电机：发电机：X1=0.12100/600.2 调相机：调相机：X2=0.2100/54 负荷负荷LD1：X3=0.35100/301.17 负荷负荷LD2：X4
4、=0.35100/181.95 负荷负荷LD3：X5=0.35100/65.83解：1.取 ，各元件电抗的标幺值计算如下：第十一页，本课件共有39页2.网络化简：第十二页，本课件共有39页3.起始次暂态电流计算 由变压器T3方面提供的电流为 由负荷LD3提供的电流为 4.冲击电流计算 a点残余电压：线路L1、L2的电流分别为 b、c点残余电压分别为：因Ub和Uc都高于0.8，负荷LD1和LD2不会提供短路电流。故由变压器T3方面来的短路电流都是发电机和调相机提供的，可取Ksh=1.8；而负荷LD3提供的短路电流则取Ksh=1。第十三页，本课件共有39页短路处电压级的基准电流为：短路处的冲击电流
5、为：5.近似计算：考虑到负荷LD1和LD2离短路点较远，可将它们略去不计。把同步发电机和调相机的次暂态电势取作E”1.0，这时网络（负荷LD3除外）对短路点的总电抗为：变压器T3方面提供的短路电流为：I”1/2.050.49 短路处的冲击电流为：此值较前面算的小6%，在实际计算中，一般允许采用这种简化计算。第十四页，本课件共有39页6-2：短路电流计算曲线及其应用目的：由于运算中求任意时刻的短路电流比较烦琐，在 实际计算中引入了运算曲线 一：运算曲线的制定正常运行的系统，在额定电压和额定功率时，按50%的负荷接在变压器的高压母线上，50%的负荷在短路点外为为为为50%50%负荷负荷负荷负荷为为
6、为为50%50%负负负负荷荷荷荷第十五页，本课件共有39页上图的等效电路为：可以求得 为负荷点电压，取为；为发电机额定功率的50%，取0.9；发电机外部对发电机的等值电抗为第十六页，本课件共有39页此等值电抗加到发电机的相应参数上，可用发电机短路电流交流分量随时间变化的表达式，计算出任意时刻发电机送出的电流，也就可以得到支路的电流二：应用运算曲线计算短路电流的方法如图多机系统第十七页，本课件共有39页-+-+-+-消除短路点和发电机电动势以外的所有节点消除短路点和发电机电动势以外的所有节点消除短路点和发电机电动势以外的所有节点消除短路点和发电机电动势以外的所有节点后得到如下网络后得到如下网络后
7、得到如下网络后得到如下网络第十八页，本课件共有39页 由图可见，各电源送到短路点的 电流由各电源电动势和短路点的阻抗决定，这个阻抗叫转移阻抗然后转化为以各电源自身容量为基准的标么值电抗。此电抗称为计算电抗。计算步骤网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗求各电源的计算电抗查运算曲线，得到以发电机额定功率为基准的各电源送至短路点电流的标幺值求中各电流之和，即为短路点的短路电流若要提高准确度，可进行有关的修正计算第十九页，本课件共有39页电源合并 把短路电流变化规律大体相同的发电机尽可能多地合并起来；合并依据：1.与短路点的电气距离相差不大的同类发电机可以合并2.远离短路点的同类型发电厂可以合并；3
8、.直接接于短路点的发电机（或发电厂）应给予单独考虑。第二十页，本课件共有39页6-4 短路电流周期分量的近似计算在计算电力系统的某个发电厂内的短路电流时，可以将整个系统或它的一部分看做是由一个无穷大电源供电的网络，将之表示为经一定的电抗 的无穷大功率电源。已知该部分系统提供的短路电流或短路功率，则如果上述短路电流的数值也不知道，可从连接断路器的切断容量得到极限利用的条件来近似地计算系统的电抗。第二十一页，本课件共有39页网络简化与转移电抗的计算网络的等值简化 等值电势法 等效变换的原则应使网络中其他部分的电压、电流在变换前后保持不变。第二十二页，本课件共有39页令令则则令令则则第二十三页，本课
9、件共有39页 星网变换法第二十四页，本课件共有39页 Y-变换公式 -Y变换公式 Y-变换 第二十五页，本课件共有39页利用电路的对称性化简 电位相等的节点，可直接相连；等电位点之间的电抗，可短接后除去。第二十六页，本课件共有39页转移阻抗的概念 定义定义 如如果果只只在在第第i个个电电源源节节点点加加电电势势Ei，其其他他电电势势为为零零，则则与与从从第第k个个节节点点流流出出网网络络的的电电流流Ik之之比比值值，即为即为i节点与节点与k节点之间的转移阻抗节点之间的转移阻抗Xik。第二十七页，本课件共有39页应用前提 线性网络的叠加原理 转移阻抗的应用第二十八页，本课件共有39页转移电抗的计
10、算 网络化简法第二十九页，本课件共有39页 单位电流法 令 ，在 点加上 ，使支路 中通过单位电流，即取 ，则各电源对短路点的转移电抗各电源对短路点的转移电抗第三十页，本课件共有39页例 某系统等值电路如图所示，所有电抗和电势均为归算至统一基准值的标幺值。（1）试求各电源对短路点的转移电抗。（2）若在k点发生三相短路，试求短路点电流的标幺值。解解：（：（1）求转移电抗）求转移电抗 网络化简法第三十一页，本课件共有39页第三十二页，本课件共有39页 合并电源的主要原则合并电源的主要原则 距短路点电气距离（即相联系的电抗值）大致相距短路点电气距离（即相联系的电抗值）大致相等的同类型发电机可以合并；
11、等的同类型发电机可以合并；远离短路点的不同类型发电机可以合并；远离短路点的不同类型发电机可以合并；直接与短路点相连的发电机应单独考虑；直接与短路点相连的发电机应单独考虑；无限大功率系统因提供的短路电流周期分量不衰无限大功率系统因提供的短路电流周期分量不衰减而不必查计算曲线，应单独计算。减而不必查计算曲线，应单独计算。第三十三页，本课件共有39页例 图示电力系统在k点发生三相短路，试求：（1）t=0s和t=0.5s的短路电流；（2）短路冲击电流及0.5s时的短路功率。G3 G4 SG1 G2 水电厂水电厂火电厂火电厂各元件的型号和参数为：各元件的型号和参数为：无限大功率系统内电抗无限大功率系统内
12、电抗X=0 G1、G2每台容量为每台容量为31.25MVA X”d=0.13 G3、G4每台容量为每台容量为62.5MVA X”d=0.135 T1、T2每每 台台 容容 量量 为为 31.5MVA,Uk(%)=10.5 T3、T4每台容量为每台容量为60MVA，Uk（%）=10.5 母线电抗器为母线电抗器为10kV,1.5kA,XR%=8 线路线路L1长长50km，0.4/km 线路线路L2长长80km，0.4/km 第三十四页，本课件共有39页解解：1.参数计算，作等值网络参数计算，作等值网络 取取SB=100MVA,UB=Uav，各元件电抗的标幺值为：，各元件电抗的标幺值为：发电机发电机
13、G1，G2：X1=X2=0.13100/31.250.416 变压器变压器T1，T2：X3=X4=0.105100/31.50.333 电抗器电抗器R：线路线路L1：X6=0.450100/11520.151 线路线路L2：X7=0.450100/11520.242变压器变压器T3，T4：X8=X9=0.105100/60 0.75 发电机发电机G3，G4：X10=X11=0.135100/62.5 0.216第三十五页，本课件共有39页2.化化简简网网络络，求求各各电电源源对对短短路路点点的的转转移电抗移电抗 X12=(X1X3)/20.375 X13=(X8X10)/20.196作作Y-变
14、换，并除去电源间的转移电抗支路变换，并除去电源间的转移电抗支路 X14=X6X13 X6X13/X70.469 X15=X6X7 X6X7/X130.579第三十六页，本课件共有39页各等值发电机对短路点各等值发电机对短路点 的转移电抗分别为：的转移电抗分别为：等值发电机等值发电机G1,2：X12=0.375 等值发电机等值发电机G3,4：X14=0.469 无限大功率系统：无限大功率系统：X15=0.5793.求各电源的计算电抗求各电源的计算电抗 G1,2：Xc1=0.375231.25/1000.234 G3,4：Xc2=0.469262.5/1000.586第三十七页，本课件共有39页4
15、.查计算曲线数字表，求短路电流周期分量的标幺值短路计算时间电流值提供短路电流的发电机组短路点电流G1,2 X12=0.234G3,4 X14=0.586S X15=0.5790s标幺值 有名值4.88 1.361.84 1.1741.73 0.8673.40.5s标幺值 有名值2.93 0.821.795 1.131.73 0.8672.925.计算短路电流有名值：第三十八页，本课件共有39页6计算短路冲击电流及计算短路冲击电流及0.5s的短路功率的短路功率 冲冲击击电电流流：短短路路点点在在火火电电厂厂升升压压变变压压器器高高压压侧侧，G1，2的的冲冲击击系系数数应应取取Kch=1.85，其余电源离短路点较远，均可取，其余电源离短路点较远，均可取Kch=1.80.5s时的短路功率：第三十九页，本课件共有39页