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1、第六章电力系统三相短路电流实用计算第六章电力系统三相短路电流实用计算12021/2/22第六章 电力系统三相短路电流的实用计算6.1 短路电流计算的根本原理和方法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22021/2/22电力系统节点方程的建立利用节点阻抗矩阵计算短路电流利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流网络等值变换分裂电势源、分裂短路点利用网络构造对称性电流分布系数单位电流法网络复原法6.1 短路电流计算的根本原理和方法计算机实现计算机实现手算；复杂、手算；复杂、简单网络简单网络简单网络简单网络网络化简网络化简3202
2、1/2/22各电源电势等值组合电势 转移阻抗 Z1f、Z2f、Zmf输入阻抗 Zff Zf一、网络变换与化简42021/2/22网络变换和化简几种方法1.网络的等值变换2.有阻抗支路串联、并联3.无源网络的星网变换4.有源支路的并联5.分裂电势源和分裂短路点6.利用网络构造对称性7.电流分布系数法52021/2/221、网络的等值变换1.变换前后，节点电压分布不变。2.自由网络外部流向该节点电流不变。网络的等值变换原那么：网络的等值变换原那么：62021/2/221.网络的等值变换(1)无源网络的星网变换Y72021/2/22多支路星形网形 逆变换不成立逆变换不成立1.1.网络的等值变换网络的
3、等值变换(1)(1)无源网络的星网变换无源网络的星网变换n82021/2/22m条有源支路并联的网络,根据戴维南定律简化为一条有源支路。u等值电抗：所有电势为零时，从端口ab看的进去的总阻抗。u等值电源电势：外部电路断开时，端口ab间的开路电压。1.1.网络的等值变换网络的等值变换(2)(2)有源支路的并联变换有源支路的并联变换92021/2/22例例102021/2/222 2、分裂电势源和分裂短路点、分裂电势源和分裂短路点分裂电势源：将连接在一个电源上的各支路拆开，拆开后各支路分别连接在原电源电势相等的电源上。分裂短路点：将连接在短路点上的各支路从短路点拆开，拆开后各支路分别连接在原来的短
4、路点。a ab bc c112021/2/22例例6-46-4122021/2/22132021/2/22142021/2/22例6-5152021/2/22162021/2/22172021/2/22182021/2/22例：有一电力系统，各元件在统一标幺值下的标幺值参数如下，x1、x2=0.39、x3、x4、x5、x6；E1=1、E2=E3。当f点发生三相短路，求：1 xf、E 2x1f、x2f、x3ff(3)192021/2/223.利用网络对称性利用网络对称性对称性：构造一样、电源一样、阻抗参数相等，以及短路电流走向一致。对称网络的对应点，电位必然一样。网络中不直接连接的同电位的点，根
5、据简化的需要，可以认为是直接连接的网络中同电位的点之间如有电抗存在，那么可根据需要将它短接或撤除。f1(3)f2(3)f1(3)f2(3)f1(3)f2(3)202021/2/224.电流分布系数法计算转移阻抗1定义：取网络中各发电机电势为零，并仅在网络中某一支路施加电势E，在这种情况下，各支路电流与电势所在支路电流的比值，称为各支路电流的分布系数，用c表示。212021/2/22c c和电源电势大小无关，只与短路点的位置、网络的构和电源电势大小无关，只与短路点的位置、网络的构造和参数相关造和参数相关电流分布系数有方向，实际上代表电流方向电流分布系数有方向，实际上代表电流方向符合节点电流定律符
6、合节点电流定律各电源分布系数之和等于各电源分布系数之和等于1 12 2电流分布系数电流分布系数c c的特点说明的特点说明222021/2/223 3分布系数和转移阻抗之间的关系分布系数和转移阻抗之间的关系输入阻抗、转移阻抗概念：输入阻抗、转移阻抗概念：转移阻抗转移阻抗Z Zifif232021/2/224电流分布系数确实定方法a、单位电流法令242021/2/22并联总支路的电流分布系数c，求各并联支路的电流分布ci。Zeq为并联总阻抗。4 4电流分布系数确实定方法电流分布系数确实定方法b b、网络复原法、网络复原法两端同时除以两端同时除以I If f例：两条并联支路例：两条并联支路25202
7、1/2/22例：有一电力系统，各元件在统一标幺值下的标幺例：有一电力系统，各元件在统一标幺值下的标幺值参数如下，值参数如下，x1=2、x2=4、x3=4、x4=2、x5=4。求：求：1 xf2x1f、x2f、x3f262021/2/22一、起始次暂态电流一、起始次暂态电流II的计算的计算1 1、起始次暂态电流：短路电流周期分量基频的、起始次暂态电流：短路电流周期分量基频的初值初值2 2、次暂态参数的选择、次暂态参数的选择发电机：发电机：其简化相量图如图其简化相量图如图假定发电机在短路前额定满载运行假定发电机在短路前额定满载运行不计负荷影响，取不计负荷影响，取6.2 起始次暂态电流和冲击电流的实
8、用计算起始次暂态电流和冲击电流的实用计算272021/2/22汽轮发电机和有阻尼绕组的凸极发电机的次暂态电抗汽轮发电机和有阻尼绕组的凸极发电机的次暂态电抗可以取为可以取为电动机：次暂态电抗电动机：次暂态电抗次暂态电势次暂态电势异步电机的次暂态参数简化相量图异步电机的次暂态参数简化相量图n综合负荷综合负荷 次暂态电势次暂态电势 次暂态电抗次暂态电抗282021/2/22292021/2/22负荷提供的冲击电流电源提供的冲击电流总的冲击电流二、冲击电流的计算二、冲击电流的计算302021/2/22一、计算曲线的概念一、计算曲线的概念计算电抗是指归算到发电机额定容量的外接电抗的标计算电抗是指归算到发
9、电机额定容量的外接电抗的标幺值和发电机纵轴次暂态电抗的标幺值之和。幺值和发电机纵轴次暂态电抗的标幺值之和。所谓计算曲线是指描绘短路电流周期分量与时间所谓计算曲线是指描绘短路电流周期分量与时间t t和和计算电抗计算电抗xjsxjs之间关系的曲线，即之间关系的曲线，即6.3 6.3 短路电流计算曲线及其应用短路电流计算曲线及其应用6-246-25312021/2/22根据我国的实际情况，制作曲线时选用图6-20所示的接线。二、计算曲线的制作条件二、计算曲线的制作条件322021/2/22在短路过程中，负荷用恒定阻抗表示，即在短路过程中，负荷用恒定阻抗表示，即式中，取式中，取计算曲线只作到计算曲线只
10、作到 为止。当为止。当 时，近似地认为短路周期电流的幅值已不随时间而变，时，近似地认为短路周期电流的幅值已不随时间而变，直接按下式计算即可直接按下式计算即可6-276-26332021/2/22一网络的化简与电源合并一网络的化简与电源合并1 1、网络化简、网络化简忽略负荷忽略负荷sjssjs与与LDLD无关无关化简成完全网形电路含电源点和短路点化简成完全网形电路含电源点和短路点略去电源点之间的转移阻抗略去电源点之间的转移阻抗2 2、电源合并、电源合并三、计算曲线的应用三、计算曲线的应用342021/2/221 1绘制等值网络绘制等值网络选取基准功率选取基准功率 SB SB 和基准电压和基准电压
11、 发电机电抗用发电机电抗用 ，略去网络各元件的电阻、输电，略去网络各元件的电阻、输电线线路的电容和变压器的励磁支路路的电容和变压器的励磁支路无限大功率电源的内电抗等于零无限大功率电源的内电抗等于零略去负荷略去负荷二计算步骤二计算步骤352021/2/222进展网络变换按照电源合并的原那么，将网络中的电源合并成干组，每组用一个等值发电机代表。无限大功率电源另成一组。求出各等值发电机对短路点的转移电抗xfi以及无限大功率电源对短路点的转移电抗xfs 3将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进展归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗(6-28)362021/2/224由 分别根据适当的计
12、算曲线找出指定时刻t各等值发电机提供的短路周期电流的标幺值 5网络中无限大功率电源供给的短路电流周期分量是不衰减的，并由下式确定372021/2/22第第i i台等值发电机提供的短路电流为台等值发电机提供的短路电流为 6-306-30无限大功率电源提供的短路电流为无限大功率电源提供的短路电流为 6-316-31短路点周期电流的有名值为短路点周期电流的有名值为 6-326-326 6计算短路电流周期分量的有名值计算短路电流周期分量的有名值382021/2/22有名值为有名值为 相应的短路功率为相应的短路功率为假定短路电路联接到内阻抗为零的恒电势电源上，略假定短路电路联接到内阻抗为零的恒电势电源上，略去负荷，算出短路点的输入电抗的标幺值去负荷，算出短路点的输入电抗的标幺值 ，电源的，电源的电势标幺值取作电势标幺值取作1 1，那么短路电流周期分量的标幺值为，那么短路电流周期分量的标幺值为6-4 6-4 短路电流周期分量的近似计算短路电流周期分量的近似计算6-346-346-356-356-336-33392021/2/22