第4章電力工程基礎(chǔ)

1、2021-7-1河北科技大學(xué)電氣工程系1 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 河北科技大學(xué)電氣工程系 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系22021-7-1 第四章第四章 短路電流及其計算短路電流及其計算 n 4.1 概述 n 4.2 標(biāo)幺制 n 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 n 4.4 有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 n 4.5 不對稱故障的分析計算 n 4.6 電動機(jī)對短路沖擊電流的影響 n 4.7 低壓電網(wǎng)短路電流計算 n 4.8 短路電流的效應(yīng) 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系32021-7-1 4.1 概述概述 所謂短路所謂短路, ,是指電力系統(tǒng)中正常情況以外的

2、一切相與相之是指電力系統(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。間或相與地之間發(fā)生通路的情況。 一、短路的原因及其后果一、短路的原因及其后果 u 短路的原因：短路的原因： u 短路的現(xiàn)象：短路的現(xiàn)象： F電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞；電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞； F運(yùn)行人員誤操作；運(yùn)行人員誤操作； F其他因素。其他因素。 F電流劇烈增加；電流劇烈增加； F系統(tǒng)中的電壓大幅度下降。系統(tǒng)中的電壓大幅度下降。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系42021-7-1 u 短路的危害：短路的危害： F短路電流的熱效應(yīng)會使設(shè)備發(fā)熱急劇增加，可能導(dǎo)致設(shè)短路電流的熱效應(yīng)會使設(shè)備發(fā)熱急劇增

3、加，可能導(dǎo)致設(shè) 備過熱而損壞甚至燒毀；備過熱而損壞甚至燒毀； F短路電流產(chǎn)生很大的電動力，可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭短路電流產(chǎn)生很大的電動力，可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭 曲甚至損壞；曲甚至損壞； F短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常 工作；工作； F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，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。破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 F不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，會對附近的通訊系統(tǒng)及不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，會對附近的通訊系統(tǒng)及 弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影

4、響其正常工作 。 4.1 概述概述 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系52021-7-1 二、短路的種類二、短路的種類 對稱短路：對稱短路： 三相短路三相短路k（ （3） 不對稱短路：不對稱短路： 單相接地短路單相接地短路k（ （1） 兩相接地短路兩相接地短路k（ （1,1） 兩相短路兩相短路k（ （2） 4.1 概述概述 圖圖4-1短路的類型短路的類型 a）三相短路）三相短路 b）兩相短路）兩相短路 c）單相接地短路）單相接地短路 d）兩相接地短路）兩相接地短路 e）兩相接地短）兩相接地短 進(jìn)行短路電流計算的目的：進(jìn)行短路電流計算的目的： l選擇合理的電氣接線圖選擇合理的電氣接線圖

5、 l選擇和校驗各種電氣設(shè)備選擇和校驗各種電氣設(shè)備 l合理配置繼電保護(hù)和自動裝置合理配置繼電保護(hù)和自動裝置 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系62021-7-1 4.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 一、概述一、概述 二、標(biāo)幺制的概念二、標(biāo)幺制的概念 某一物理量的標(biāo)幺值某一物理量的標(biāo)幺值* ，等于它的實(shí)際值，等于它的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的與所選定的 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值，即的比值，即 d A A A * u在短路電流計算中，各電氣量的數(shù)值，可以用有名值表示，在短路電流計算中，各電氣量的數(shù)值，可以用有名值表示， 也可以用標(biāo)幺值表示。也可以用標(biāo)幺值表示。通常在通常在1kV以下的低壓系統(tǒng)中宜采用以下的低壓系統(tǒng)中

6、宜采用 有名值，而高壓系統(tǒng)中宜采用標(biāo)幺值。有名值，而高壓系統(tǒng)中宜采用標(biāo)幺值。 u在高壓電網(wǎng)中，通?？傠娍惯h(yuǎn)大于總電阻，所以可以只計在高壓電網(wǎng)中，通?？傠娍惯h(yuǎn)大于總電阻，所以可以只計 各主要元件的電抗而忽略其電阻。各主要元件的電抗而忽略其電阻。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系72021-7-1 通常先選定基準(zhǔn)容量通常先選定基準(zhǔn)容量 Sd和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓Ud，則基準(zhǔn)電流，則基準(zhǔn)電流Id和基和基 準(zhǔn)電抗準(zhǔn)電抗Xd分別為：分別為： d d d U S I 3 d d d d d S U I U X 2 3 常取基準(zhǔn)容量常取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA， 基準(zhǔn)電壓用各級線路的平均額基準(zhǔn)電

7、壓用各級線路的平均額 定電壓，即定電壓，即 。 avd UU 表表4-1 線路的額定電壓與平均額定電壓線路的額定電壓與平均額定電壓 額定電壓額定電壓UN/ kV0.220.3836103560110220330 平均額定電壓平均額定電壓Uav /kV0.230.43.156.310.53763115230345 4.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 u基準(zhǔn)值的選取基準(zhǔn)值的選取 u線路平均額定電壓：線路平均額定電壓：指線路始端最大額定電壓與末端最小指線路始端最大額定電壓與末端最小 額定電壓的平均值。取線路額定電壓的額定電壓的平均值。取線路額定電壓的1.05倍，見表倍，見表4-1。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大

8、學(xué)電氣工程系82021-7-1 三、不同準(zhǔn)標(biāo)幺值之間的換算三、不同準(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)幺值出的標(biāo)幺值都是額定標(biāo)幺值 ，進(jìn)行短路電流計算時必須將它們，進(jìn)行短路電流計算時必須將它們 換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。 換算方法是：換算方法是： 先將以額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值先將以額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值 還原為有名值，即還原為有名值，即 * N X N N NNN S U XXXX 2 * 選定選定Sd和和Ud，則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為：則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)

9、幺值為： 2 2 * 2 * d d N N N d d d d U S S U X U S X X X X avNd UUU若取若取 ，則，則 N d Nd S S XX * 4.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系92021-7-1 四、電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值的計算四、電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值的計算 發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：通常給出通常給出SN、UN和額定電抗標(biāo)幺值，則和額定電抗標(biāo)幺值，則 * NG X N d NGG S S XX * 變壓器：變壓器：通常給出通常給出SN、UN和短路電壓百分?jǐn)?shù)和短路電壓百分?jǐn)?shù) ， % k U 100100 3 100% * NT N T

10、N N k k X U XI U U U 由于由于 N dk N d NTT S SU S S XX 100 % * 所以所以 式中，式中， 為變壓器的額定電抗標(biāo)幺值。為變壓器的額定電抗標(biāo)幺值。 100 % *k NT U X 4.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系102021-7-1 電抗器：電抗器：通常給出通常給出INL、UNL和電抗百分?jǐn)?shù)，其中和電抗百分?jǐn)?shù)，其中 % L X 100100 3 % * NL NL LNL L X U XI X 2 2 * 2 2 2 * 100 % 3 100 % d NL NL d NL d NL NL dL d d NL NL

11、L d L L U U S S X U U S SX U S I UX X X X 式中，式中， 為電抗器的額定容量。為電抗器的額定容量。 NLNLNL IUS3 輸電線路：輸電線路：通常給出線路長度和每公里的電抗值，則通常給出線路長度和每公里的電抗值，則 2 * d d WL d WL WL U S X X X X 4.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系112021-7-1 五、不同電壓等級電抗標(biāo)幺值的關(guān)系五、不同電壓等級電抗標(biāo)幺值的關(guān)系 設(shè)設(shè)k點(diǎn)發(fā)生短路，取點(diǎn)發(fā)生短路，取 ，則線路，則線路WL1的電抗的電抗X1折算折算 到短路點(diǎn)的電抗到短路點(diǎn)的電抗 為：為： 3a

12、vd UU 1 X 2 1 3 1 2 2 3 2 1 2 1 2 2 2 111 av av av av av av TT U U X U U U U XKKXX 則則X1折算到第三段的標(biāo)幺值為：折算到第三段的標(biāo)幺值為： 2 1 1 2 3 2 1 3 1 1 * 1 av d av d av av d U S X U S U U X X X X 此式說明：不論在哪一電壓級發(fā)生短此式說明：不論在哪一電壓級發(fā)生短 路，各段元件參數(shù)的標(biāo)幺值只需用元路，各段元件參數(shù)的標(biāo)幺值只需用元 件所在級的平均電壓作為基準(zhǔn)電壓來件所在級的平均電壓作為基準(zhǔn)電壓來 計算，而無需再進(jìn)行電壓折算。即計算，而無需再進(jìn)行電

13、壓折算。即任任 何一個用標(biāo)幺值表示的量，經(jīng)變壓器何一個用標(biāo)幺值表示的量，經(jīng)變壓器 變換后數(shù)值不變。變換后數(shù)值不變。 4.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 圖圖4-2具有三個電壓等級的電力網(wǎng)具有三個電壓等級的電力網(wǎng) 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系122021-7-1 六、短路回路總電抗標(biāo)幺值六、短路回路總電抗標(biāo)幺值 將各元件的電抗標(biāo)幺值求出后，就可以畫出由電源到短路將各元件的電抗標(biāo)幺值求出后，就可以畫出由電源到短路 點(diǎn)的等值電路圖，并對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，最后求出短路回路總電點(diǎn)的等值電路圖，并對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，最后求出短路回路總電 抗標(biāo)幺值抗標(biāo)幺值 。 * X圖圖4-2的等效電路圖如圖的等效電路圖如圖4-3

14、所示。所示。 注意：注意：求電源到短路點(diǎn)的總電抗時，必須是電源與短路點(diǎn)求電源到短路點(diǎn)的總電抗時，必須是電源與短路點(diǎn)直接相連直接相連 的電抗，中間不經(jīng)過公共電抗。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜時，需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)的電抗，中間不經(jīng)過公共電抗。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜時，需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行化簡，求出電源至短路點(diǎn)直接相連的電抗（即行化簡，求出電源至短路點(diǎn)直接相連的電抗（即轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗）。）。 4.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 圖圖4-3圖圖4-2的等效電路圖的等效電路圖 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系132021-7-1 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 一、由無限容量系統(tǒng)供電時三相短路的物理過程

15、一、由無限容量系統(tǒng)供電時三相短路的物理過程 1. 無限容量系統(tǒng)的概念無限容量系統(tǒng)的概念 說明：無限大功率電說明：無限大功率電 源是一個相對概念，源是一個相對概念， 真正的無限大功率電真正的無限大功率電 源是不存在的。源是不存在的。 2. 由無限大功率電源供電的三相對稱電路由無限大功率電源供電的三相對稱電路 圖圖4-4所示為一由無限大功率電源供電的三相對稱電路。所示為一由無限大功率電源供電的三相對稱電路。 u無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指系統(tǒng)的容量系統(tǒng)的容量 為為 ，內(nèi)阻抗為零。，內(nèi)阻抗為零。 u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

16、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 的的電壓基本不變電壓基本不變，即認(rèn)為它是一個恒壓源。，即認(rèn)為它是一個恒壓源。 u在工程計算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的在工程計算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的 5%10%時，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。時，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系142021-7-1 圖圖4-4 無限容量系統(tǒng)中的三相短路無限容量系統(tǒng)中的三相短路 a）三相電路）三相電路 b）等值單相電路）等值單相電路 短路前，系統(tǒng)中的短路前，系統(tǒng)中的a相電壓和電流分別為相電壓和電流分別為 )sin(tUu ma )si

17、n(tIi ma 短路后電路中的電流應(yīng)滿足：短路后電路中的電流應(yīng)滿足： )sin(tU dt di LRi m k k 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系152021-7-1 解微分方程得：解微分方程得： npp T t kpm T t k m k iiCtICt Z U i aa e)sin(e)sin( 由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短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。即路前一瞬間的電流應(yīng)與短路后一瞬間的電流相等。即 4.3 無限容量系統(tǒng)三

18、相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 CII kpmm )sin()sin( 0 )sin()sin( npkpmm iIIC則則 a T t kpmmkpmk IItIi e)sin()sin()sin( 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系162021-7-1 在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為，故在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為，故 0 90 k a T t pmmpmk IItIi e cos)sin()cos( 由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時，短路全電由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時，短路全電 流的瞬時值為最大，短路情況最嚴(yán)重，其必備

19、的條件是：流的瞬時值為最大，短路情況最嚴(yán)重，其必備的條件是： 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 F短路前空載（即短路前空載（即 ）0 m I F短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角 0 a T t pmpmk ItIi ecos因此因此 對應(yīng)的短路電流的變化曲線如圖對應(yīng)的短路電流的變化曲線如圖4-5所示。所示。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系172021-7-1 圖圖4-5 無限大容量系統(tǒng)三相短路時短路電流的變化曲線無限大容量系統(tǒng)三相短路時短路電流的變化曲線 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電

20、流計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系182021-7-1 二、三相短路沖擊電流二、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值稱為沖在最嚴(yán)重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時值稱為沖 擊電流，用擊電流，用ish表示。表示。 由圖由圖4-5知，知，ish發(fā)生在短路后約半個周期（發(fā)生在短路后約半個周期（0.01s）。）。 psh T pm T pmpmsh IKIIIi aa 2)e1 (e 01. 001. 0 其中，其中，短路電流沖擊系數(shù)。短路電流沖擊系數(shù)。 a T sh K 01. 0 e1 意味著短路電意味著短路電 流非周期分量流非周期分量 不衰減不衰減

21、當(dāng)電阻當(dāng)電阻R=0時，時， 2 sh K R X R L Ta 1ee 0 01. 0 a T 1 sh K 當(dāng)電抗當(dāng)電抗=0時，時， ， 0ee 01. 0 a T 0 R X R L Ta 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 意味著不產(chǎn)生意味著不產(chǎn)生 非周期分量非周期分量 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系192021-7-1 1Ksh 2 因此因此 psh Ii55. 2在高壓電網(wǎng)中短路時，取在高壓電網(wǎng)中短路時，取Ksh=1.8，則，則 在發(fā)電機(jī)端部短路時，取在發(fā)電機(jī)端部短路時，取Ksh=1.9，則，則 psh Ii69. 2 在低壓電網(wǎng)中短路時，

22、取在低壓電網(wǎng)中短路時，取Ksh=1.3，則，則 psh Ii84. 1 三、三相短路沖擊電流有效值三、三相短路沖擊電流有效值 任一時刻任一時刻t的短路電流的有效值是指以時刻的短路電流的有效值是指以時刻t為中心的一個為中心的一個 周期內(nèi)短路全電流瞬時值的方均根值，即周期內(nèi)短路全電流瞬時值的方均根值，即 2 2 2 2 d)( 1 d 1 22 T T T T t t nptpt t t kkt tii T ti T I 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系202021-7-1 2 01. 0 2 2 )01. 0( 2 )

23、2( a T pptnppsh eIIiII 222 )1(21)1(2 shppshp KIIKI 為了簡化為了簡化Ikt的計算，可假定在計算所取的一個周期內(nèi)周的計算，可假定在計算所取的一個周期內(nèi)周 期分量電流的幅值為常數(shù)，而非周期分量電流的數(shù)值在該周期分量電流的幅值為常數(shù)，而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)的瞬時值，因此期內(nèi)恒定不變且等于該周期中點(diǎn)的瞬時值，因此 當(dāng)當(dāng)t=0.01s時，時，Ikt就是短路沖擊電流有效值就是短路沖擊電流有效值Ish。 2222 nptpnptptkt iIIII psh II62. 1當(dāng)當(dāng)Ksh=1.9時，時， ; 當(dāng)當(dāng)Ksh=1.3時

24、，時， psh II09. 1 psh II51. 1當(dāng)當(dāng)Ksh=1.8時，時， 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系212021-7-1 四、三相短路穩(wěn)態(tài)電流四、三相短路穩(wěn)態(tài)電流 三相短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電流非周期分量衰減完后的三相短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電流非周期分量衰減完后的 短路全電流，其有效值用短路全電流，其有效值用 表示。表示。 I 在無限大容量系統(tǒng)中，短路后任何時刻的短路電流周期在無限大容量系統(tǒng)中，短路后任何時刻的短路電流周期 分量有效值（習(xí)慣上用分量有效值（習(xí)慣上用Ik表示）始終不變，所以有表示）始終不變，所

25、以有 kp IIIII 2 . 0 I 式中，為次暫態(tài)短路電流或超瞬變短路電流，它是短路瞬式中，為次暫態(tài)短路電流或超瞬變短路電流，它是短路瞬 間（間（t=0s）時三相短路電流周期分量的有效值；為短路后）時三相短路電流周期分量的有效值；為短路后 0.2s時三相短路電流周期分量的有效值。時三相短路電流周期分量的有效值。 2 . 0 I 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系222021-7-1 五、無限大容量系統(tǒng)短路電流和短路容量的計算五、無限大容量系統(tǒng)短路電流和短路容量的計算 1短路電流短路電流 * * 1 33 XX X

26、U U X U X U I I I dd av d dav d k k * * 1 3 XU S III d d kdk 2短路容量：短路容量： * * 1 3 3 X I I I IU IU S S S k d k dd kav d k k * * X S SSS d kdk kavk IUS3 或或 若已知由電源至某電壓級的短路容量若已知由電源至某電壓級的短路容量Sk或或 斷路器的斷流容量斷路器的斷流容量Soc，則可用此式可求，則可用此式可求 出系統(tǒng)電抗的標(biāo)幺值為：出系統(tǒng)電抗的標(biāo)幺值為： oc d k d S S S S S X * 例例4-1 某絲綢煉染廠短路電流計算（書中某絲綢煉染廠短

27、路電流計算（書中87頁）頁） 4.3 無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算無限容量系統(tǒng)三相短路電流計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系232021-7-1 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 一、由有限容量系統(tǒng)供電時三相短路的物理過程一、由有限容量系統(tǒng)供電時三相短路的物理過程 當(dāng)電源容量比較小，或者短路點(diǎn)靠近電源時，這種情況當(dāng)電源容量比較小，或者短路點(diǎn)靠近電源時，這種情況 稱為有限容量系統(tǒng)供電的短路。在這種情況下，電源電壓不稱為有限容量系統(tǒng)供電的短路。在這種情況下，電源電壓不 可能維持恒定，短路電流周期分量的的變化規(guī)律如下：可能維持恒定，短路電流周

28、期分量的的變化規(guī)律如下： 1與發(fā)電機(jī)是否裝有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有關(guān)與發(fā)電機(jī)是否裝有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有關(guān) 在短路過程中，由于發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的去磁作用增大，在短路過程中，由于發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的去磁作用增大， 使定子電動勢減小，因而使短路電流周期分量幅值和有效值使定子電動勢減小，因而使短路電流周期分量幅值和有效值 逐漸減小，其變化曲線如圖逐漸減小，其變化曲線如圖4-7所示。所示。 u發(fā)電機(jī)沒有裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置發(fā)電機(jī)沒有裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系242021-7-1 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 圖圖4-7 沒有自動

29、調(diào)節(jié)勵磁裝置時的三相短路暫態(tài)過程沒有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置時的三相短路暫態(tài)過程 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系252021-7-1 自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的作用：自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的作用：在發(fā)電機(jī)電壓變動時，能自在發(fā)電機(jī)電壓變動時，能自 動調(diào)節(jié)勵磁電流，維持發(fā)電機(jī)端電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。動調(diào)節(jié)勵磁電流，維持發(fā)電機(jī)端電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 由于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置本身的反應(yīng)時間以及發(fā)電機(jī)勵磁由于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置本身的反應(yīng)時間以及發(fā)電機(jī)勵磁 繞組的電感作用，使它不能立即增大勵磁電流，而是經(jīng)過一繞組的電感作用，使它不能立即增大勵磁電

30、流，而是經(jīng)過一 段很短的時間才能起作用。因此短路電流周期分量的幅值是段很短的時間才能起作用。因此短路電流周期分量的幅值是 先衰減再上升逐漸進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，其變化曲線如圖先衰減再上升逐漸進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，其變化曲線如圖4-8所示。所示。 u發(fā)電機(jī)裝有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置發(fā)電機(jī)裝有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系262021-7-1 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 圖圖4-8 發(fā)電機(jī)裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置時短路電流的變化曲線發(fā)電機(jī)裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置時短路電流的變化曲線 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系272021-7-1 2與短路

31、點(diǎn)與發(fā)電機(jī)之間的電氣距離有關(guān)與短路點(diǎn)與發(fā)電機(jī)之間的電氣距離有關(guān) 電氣距離的大小可用短路電路的計算電抗電氣距離的大小可用短路電路的計算電抗 來表示，即來表示，即 * c X d N c S S XX * 式中，式中， 為短路電路所連發(fā)電機(jī)的總?cè)萘?；為短路電路所連發(fā)電機(jī)的總?cè)萘浚?為短路回路總為短路回路總 電抗標(biāo)幺值；電抗標(biāo)幺值；Sd為基準(zhǔn)容量。為基準(zhǔn)容量。 N S * X 電氣距離愈大，發(fā)電機(jī)端電壓下降得愈小，周期分量幅電氣距離愈大，發(fā)電機(jī)端電壓下降得愈小，周期分量幅 值的變化也愈??；反之則愈大。值的變化也愈?。环粗畡t愈大。 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用

32、計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系282021-7-1 二、起始次暫態(tài)短路電流和沖擊電流的計算二、起始次暫態(tài)短路電流和沖擊電流的計算 1次暫態(tài)短路電流次暫態(tài)短路電流: )(3 exd d XX E I 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電勢發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電勢 可用下式作近似計算：可用下式作近似計算： d E NNdNNd KUXIUE sin3 )(3)(3 exd av exd N XX KU XX KU I 2短路沖擊電流：短路沖擊電流： IKiii shtnptpsh 2 )01.0()01.0( 對一般高壓電網(wǎng)，對一般高壓電網(wǎng)，Ksh=1.8，則，則 Iish 55. 2 在發(fā)電機(jī)端部短路時，

33、在發(fā)電機(jī)端部短路時，Ksh=1.，則，則 Iish 69. 2 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系292021-7-1 三、任意時刻三相短路電流的計算三、任意時刻三相短路電流的計算計算曲線法計算曲線法 ),( * cpt XtfI 在實(shí)際工程計算中，通常采用在實(shí)際工程計算中，通常采用“計算曲線計算曲線”來求解三相來求解三相 短路電流任意時刻周期分量的有效值：短路電流任意時刻周期分量的有效值： 注：計算曲線按汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)分別制作，且只做到注：計算曲線按汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)分別制作，且只做到 為止。為

34、止。45. 3 * c X 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有多臺發(fā)電機(jī)時，常采用合并電源的方法來簡化當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有多臺發(fā)電機(jī)時，常采用合并電源的方法來簡化 網(wǎng)絡(luò)。合并的主要原則是：網(wǎng)絡(luò)。合并的主要原則是： F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；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； F遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的不同類型發(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； F直接與短路點(diǎn)相連的發(fā)電機(jī)應(yīng)單獨(dú)考慮；直接與短路點(diǎn)相連的發(fā)電機(jī)應(yīng)單獨(dú)考慮； F無限大功率電源應(yīng)單獨(dú)考慮。無限大功率電源應(yīng)單獨(dú)考慮。 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大

35、學(xué)電氣工程系302021-7-1 應(yīng)用計算曲線計算短路電流的步驟如下：應(yīng)用計算曲線計算短路電流的步驟如下： 由計算曲線確定短路電流周期分量標(biāo)幺值。由計算曲線確定短路電流周期分量標(biāo)幺值。 計算短路電流周期分量的有名值計算短路電流周期分量的有名值 。 求計算電抗：求計算電抗： d Ni ikci S S XX * 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)一個等值發(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)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗絡(luò)變換求出各等值發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 。

36、 * ik X 例例4- （書中（書中91頁）頁） 繪制等值網(wǎng)絡(luò)，計算系統(tǒng)中各元件的電抗標(biāo)幺值。繪制等值網(wǎng)絡(luò)，計算系統(tǒng)中各元件的電抗標(biāo)幺值。 4.4有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系312021-7-1 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 一、對稱分量法一、對稱分量法 對稱分量法的基本原理是：對稱分量法的基本原理是： 任何一個不對稱三相系統(tǒng)的任何一個不對稱三相系統(tǒng)的 相量相量 、 、 都可分解成三個對稱的三相系統(tǒng)分量，即正都可分解成三個對稱的三相系統(tǒng)分量，即正 序、負(fù)序和零序分量。序、負(fù)序和零序分量。

37、a F b F c F u 正序分量（正序分量（ 、 、 ）：與正常對稱運(yùn)行下的相序相同；）：與正常對稱運(yùn)行下的相序相同； 1a F 1b F 1c F u 負(fù)序分量（負(fù)序分量（ 、 、 ）：與正常對稱運(yùn)行下的相序相反）：與正常對稱運(yùn)行下的相序相反； 2a F 2b F 2c F 0a F u 零序分量（零序分量（ 、 、 ）：三相同相位。）：三相同相位。 0b F 0c F 可以是電動可以是電動 勢、電流、電勢、電流、電 壓等。壓等。 F 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系322021-7-1 02 2 1021 021 2 021 021021 aaaccccc aaabbbb

38、aaaaaaa FFaFaFFFFF FFaFaFFFF FFFFFFF 三相相量與其對稱分量之間的關(guān)系可表示為：三相相量與其對稱分量之間的關(guān)系可表示為： 2 3 j 2 1 e 120j a 2 3 j 2 1 e 240j2 a 1 3 a 01 2 aa 式中，式中， ， ，且有，且有 ， 22ab FaF ； 2 2 2ac FaF 000acb FFF ， 1 2 1ab FaF ； 11ac FaF 則則 也可表示為也可表示為 0 2 1 2 2 1 1 1 1 1 a a a c b a F F F aa aa F F F c b a a a a F F F aa aa F F

39、F 1 1 1 1 1 3 1 2 2 0 2 1 可見：三相對稱系統(tǒng)中不存在零序分量。在三角形接法或沒有中線的星形接法中，線電流中可見：三相對稱系統(tǒng)中不存在零序分量。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；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不存在零序分量；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。倍。 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 或或 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系332021-7-1 二、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用二、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用 不對稱短路時的正序、負(fù)序、零序網(wǎng)

40、絡(luò)圖如圖不對稱短路時的正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)圖如圖4-10所示。所示。 各序網(wǎng)的基本方程為：各序網(wǎng)的基本方程為： 000 222 1111 j j j XIU XIU XIEU aa aa aaa 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 圖圖4-10 序網(wǎng)絡(luò)圖序網(wǎng)絡(luò)圖 a）正序網(wǎng)絡(luò)）正序網(wǎng)絡(luò) b）負(fù)序網(wǎng)絡(luò)）負(fù)序網(wǎng)絡(luò) c）零序網(wǎng)絡(luò)）零序網(wǎng)絡(luò) 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系342021-7-1 三、電力系統(tǒng)中各主要元件的序電抗三、電力系統(tǒng)中各主要元件的序電抗 1發(fā)電機(jī)的序電抗發(fā)電機(jī)的序電抗 正序電抗：正序電抗：包括穩(wěn)態(tài)時的同步電抗包括穩(wěn)態(tài)時的同步電抗Xd、Xq ，暫態(tài)過程中，暫

41、態(tài)過程中 的的 、 和和 、 。 d X q X d X q X 負(fù)序電抗：負(fù)序電抗：與故障類型有關(guān)與故障類型有關(guān) 。 零序電抗：零序電抗：與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān) 。 發(fā)電機(jī)的各序電抗平均值見書中表發(fā)電機(jī)的各序電抗平均值見書中表4-3。 2變壓器的序電抗變壓器的序電抗 變壓器的負(fù)序電抗與正序電抗相等，而零序電抗與變變壓器的負(fù)序電抗與正序電抗相等，而零序電抗與變 壓器的壓器的鐵心結(jié)構(gòu)鐵心結(jié)構(gòu)及三相繞組的及三相繞組的接線方式接線方式等因素有關(guān)。等因素有關(guān)。 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系352021-7-1 u 變壓器零序電抗與鐵

42、心結(jié)構(gòu)的關(guān)系變壓器零序電抗與鐵心結(jié)構(gòu)的關(guān)系 F對于由三個單相變壓器組成的變壓器組及三相五柱式或殼對于由三個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，零序勵磁式變壓器，零序主磁通以鐵心為回路，因磁導(dǎo)大，零序勵磁 電流很小，所以可認(rèn)為。電流很小，所以可認(rèn)為。 0m X F對于三相三柱式變壓器，零序主磁通通過充油空間及油箱對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，勵磁電流很大，所以零序勵磁壁形成閉合回路，因磁導(dǎo)小，勵磁電流很大，所以零序勵磁 電抗應(yīng)視為有限值，通常取電抗應(yīng)視為有限值，通常取 。 13 . 0 0 m X

43、4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系362021-7-1 各類變壓器的零序等效電路，如圖各類變壓器的零序等效電路，如圖4-11所示。所示。 u 變壓器零序電抗與三相繞組接線方式的關(guān)系變壓器零序電抗與三相繞組接線方式的關(guān)系 F在星形連接的繞組中，零序電流無法流通，從在星形連接的繞組中，零序電流無法流通，從等效電路等效電路的的 角度來看，相當(dāng)于變壓器繞組角度來看，相當(dāng)于變壓器繞組開路開路； F在中性點(diǎn)接地的星形連接的繞組中，零序電流可以暢通，在中性點(diǎn)接地的星形連接的繞組中，零序電流可以暢通， 所以從所以從等效電路等效電路的角度來看，相當(dāng)于變壓

44、器繞組的角度來看，相當(dāng)于變壓器繞組短路短路； F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，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，因此從不能流到外電路，因此從外部外部看進(jìn)去，相當(dāng)于變壓器繞組看進(jìn)去，相當(dāng)于變壓器繞組開開 路路。 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系372021-7-1 a）YN，d接線接線 b）YN，y接線接線 c）YN，yn接線接線 d）YN，d，y接線接線 e） YN，d，yn接線接線 f）YN，d，d接線接線 m m xx xx xx 0 m xxx 0 )/( 0外 xxxxx

45、m xxxx0 )/( 0外 xxxxx xxxx/ 0 圖圖4-11 各類變壓器的零序等效電路各類變壓器的零序等效電路 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系382021-7-1 3線路的序電抗線路的序電抗 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)：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，因三相電流的大小和相位完全相當(dāng)線路通過零序電流時，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，同，各相間的互感磁通是互相加強(qiáng)的，因此，零序電抗要大零序電抗要大 于正序電抗。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

46、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 與與土壤的導(dǎo)電性能土壤的導(dǎo)電性能有關(guān)。有關(guān)。 當(dāng)線路裝有當(dāng)線路裝有架空地線架空地線時，零序電流的一部分通過架空地線時，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)致零零 序電抗的減小。序電抗的減小。 線路的零序電抗的平均值見表線路的零序電抗的平均值見表4-4。 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程

47、系392021-7-1 四、簡單不對稱短路的分析計算四、簡單不對稱短路的分析計算 1單相接地短路單相接地短路 u 邊界條件邊界條件 0 0 cb a II U 021 021 0 aaa aaa III UUU u 復(fù)合序網(wǎng)：如圖復(fù)合序網(wǎng)：如圖4-13所示。所示。 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 圖圖4-12 單相接地短路單相接地短路 圖圖4-12表示表示a相接地短路。相接地短路。 是指根據(jù)邊界條件所確定的短路是指根據(jù)邊界條件所確定的短路 點(diǎn)各序量之間的關(guān)系，由各序網(wǎng)點(diǎn)各序量之間的關(guān)系，由各序網(wǎng) 絡(luò)互相連接起來所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)互相連接起來所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科

48、技大學(xué)電氣工程系402021-7-1 021 1 102 jXXX E III a aaa F短路點(diǎn)的各序分量電流為：短路點(diǎn)的各序分量電流為： u 求解求解 圖圖4-13 單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng) 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 F短路點(diǎn)的各序分量電壓為：短路點(diǎn)的各序分量電壓為： 01000 jjXIXIU aaa 21222 jjXIXIU aaa 1111 jXIEU aaa ）（ ）（ 021 02 jXXI UU a aa 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系412021-7-1 F短路點(diǎn)的故障相電流為：短路點(diǎn)的故障相電流為： 1021 3

49、aaaaa IIIII F單相接地短路電流為單相接地短路電流為: 1 )1( 3 aak III F短路點(diǎn)的非故障相對地電壓為短路點(diǎn)的非故障相對地電壓為: ) 1()(j ) 1()(j 02 2 102 2 1 0 2 2 2 1021 2 XaXaaIUUaUaU XaXaaIUUaUaU aaaac aaaab 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 u 相量圖相量圖 圖圖4-14為單相接地短路時短路點(diǎn)的電壓和電流相量圖。為單相接地短路時短路點(diǎn)的電壓和電流相量圖。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系422021-7-1 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 圖

50、圖4-14 單相接地短路時短路點(diǎn)的電壓電流相量圖單相接地短路時短路點(diǎn)的電壓電流相量圖 a）電壓相量圖）電壓相量圖 b）電流相量圖）電流相量圖 說明：說明：圖中示出的電壓相量關(guān)系對應(yīng)的是圖中示出的電壓相量關(guān)系對應(yīng)的是 的情的情 況，此時況，此時 120 0 X 2 X U 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系432021-7-1 2兩相短路（兩相短路（b、c兩相短路）兩相短路） u 邊界條件邊界條件 u 復(fù)合序網(wǎng)：如圖復(fù)合序網(wǎng)：如圖4-16所示。所示。 cb cb a UU II I 0 21 21 0 0 aa aa a UU II I 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算

51、圖圖4-15 兩相短路兩相短路 圖圖4-15表示表示b、c兩相短路。兩相短路。 u 求解：求解： F短路點(diǎn)的各序分量電流為：短路點(diǎn)的各序分量電流為： 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系442021-7-1 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 圖圖4-16 兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)兩相短路的復(fù)合序網(wǎng) )j 21 1 21 XX E II a aa （ 212221 jjXIXIUU aaaa F短路點(diǎn)的各序分量電壓：短路點(diǎn)的各序分量電壓： F短路點(diǎn)的故障相電流為：短路點(diǎn)的故障相電流為： 1 11 2 021 2 3j 3j)( abc aaaaab III IIaaIIaIaI

52、河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系452021-7-1 F短路點(diǎn)各相對地電壓為：短路點(diǎn)各相對地電壓為： aaaaacb aaaaaa UUUUaUaUU XIUUUUU 2 1 2 j2 1021 2 211021 在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的地方發(fā)生兩相短路時，可認(rèn)為，在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的地方發(fā)生兩相短路時，可認(rèn)為， 則兩相短路電流為：則兩相短路電流為： 21 XX )3( 1 1 21 1 1 )2( 2 3 2 3 33 k aa acbk I X E XX E IIII 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 F兩相短路電流兩相短路電流: 上式表明，兩相短路電流為同一地點(diǎn)三相短路電流的上

53、式表明，兩相短路電流為同一地點(diǎn)三相短路電流的 倍。倍。 2 3 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系462021-7-1 u 相量圖：如圖相量圖：如圖4-17 所示。所示。 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 圖圖4-17 兩相短路時短路點(diǎn)的電壓電流相量圖兩相短路時短路點(diǎn)的電壓電流相量圖 a）電壓相量圖）電壓相量圖 b）電流相量圖）電流相量圖 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系472021-7-1 3兩相接地短路兩相接地短路 u 邊界條件邊界條件 u 復(fù)合序網(wǎng)：如圖復(fù)合序網(wǎng)：如圖4-19所示。所示。 u 求解：求解： 0 0 cb a UU I 021 021 0

54、 aaa aaa UUU III 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 圖圖4-18 兩相接地短路兩相接地短路 圖圖4-18表示表示b、c兩相接地短路兩相接地短路 。 F短路點(diǎn)的各序分量電流為：短路點(diǎn)的各序分量電流為： 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系482021-7-1 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 02 2 10 02 0 12 021 1 1 )/j XX X II XX X II XXX E I aa aa a a （ 圖圖4-19 兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng) 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系492021-7-1 0

55、2 02 1021 j XX XX IUUU aaaa F短路點(diǎn)的各序電壓為：短路點(diǎn)的各序電壓為： F短路點(diǎn)故障相的電流為：短路點(diǎn)故障相的電流為： )( )( 02 0 2 2 102 2 1 02 022 1021 2 XX XaX aIIIaIaI XX aXX aIIIaIaI aaaac aaaab F兩相接地短路電流為兩相接地短路電流為 ： 1 2 02 02)11 ( 13 acbk I XX XX III ）（ ， 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系502021-7-1 F流入地中的電流為：流入地中的電流為： 02 2 1

56、0 33 XX X IIIII aacbg F短路點(diǎn)非故障相電壓為：短路點(diǎn)非故障相電壓為： 02 02 11 3 j3 XX XX IUU aaa u 相量圖：相量圖： 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 說明：說明：圖中示出的電流相量關(guān)系對應(yīng)的是圖中示出的電流相量關(guān)系對應(yīng)的是 的情的情 況，此時況，此時 120 0 X 2 X I 圖圖4-20為兩相接地短路時短路點(diǎn)的電壓和電流相量圖。為兩相接地短路時短路點(diǎn)的電壓和電流相量圖。 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系512021-7-1 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 圖圖4-20 兩相接地短路時短路點(diǎn)的電壓

57、電流相量圖兩相接地短路時短路點(diǎn)的電壓電流相量圖 a）電壓相量圖）電壓相量圖 b）電流相量圖）電流相量圖 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系522021-7-1 4正序等效定則正序等效定則 u 故障相正序電流絕對值故障相正序電流絕對值 可以表示為：可以表示為： )( 1 n a I )( 1 1)( 1 n an a XX E I u 各種不對稱故障時短路電流的絕對值各種不對稱故障時短路電流的絕對值 為：為： )(n k I )( 1 )()(n a nn k ImI 該式表明，發(fā)生不對稱短路時，短路電流的正序分該式表明，發(fā)生不對稱短路時，短路電流的正序分 量，與在短路點(diǎn)每一相中接入附

58、加電抗量，與在短路點(diǎn)每一相中接入附加電抗 而發(fā)生而發(fā)生 三相短路的電流相等。因此又稱為三相短路的電流相等。因此又稱為正序等效定則正序等效定則。 )(n X 短路類型短路類型 三相短路三相短路 兩相短路兩相短路 單相接地短路單相接地短路 兩相接地短路兩相接地短路 )(n X )(n m 2 X 3 02 XX 02 02 XX XX 2 02 02 13 XX XX 表表4-5 各種短路時的和值各種短路時的和值 )(n X )(n m 4.5不對稱故障的分析計算不對稱故障的分析計算 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系532021-7-1 4.6電動機(jī)對短路沖擊電流的影響電動機(jī)對短路沖擊

59、電流的影響 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生三相短路時，短路點(diǎn)的電壓突然下降，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生三相短路時，短路點(diǎn)的電壓突然下降， 若接若接 在短路點(diǎn)附近的電動機(jī)反電勢大于電網(wǎng)在該點(diǎn)的殘余電壓，在短路點(diǎn)附近的電動機(jī)反電勢大于電網(wǎng)在該點(diǎn)的殘余電壓， 則電動機(jī)將變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行，就要向短路點(diǎn)輸送反饋電流。則電動機(jī)將變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行，就要向短路點(diǎn)輸送反饋電流。 注意：注意：由于該反饋電流使電動機(jī)將迅速受到制動，其值也迅速減小，由于該反饋電流使電動機(jī)將迅速受到制動，其值也迅速減小， 所以電動機(jī)的反饋電流一般只影響短路電流的所以電動機(jī)的反饋電流一般只影響短路電流的沖擊值沖擊值。 電動機(jī)的反饋電流可按下式計算：電動機(jī)的反饋電流可按下式計算

60、： NMMshNMMsh M M Msh ICKIK X E i . * * 2 Msh K . * M E * M X 式中，式中， 為電動機(jī)短路電流沖擊系數(shù)，對為電動機(jī)短路電流沖擊系數(shù)，對36kV電動機(jī)取電動機(jī)取 1.41.6，對，對380V電動機(jī)取電動機(jī)取1； 、 和和C值見書中表值見書中表4-6。 則短路點(diǎn)的總沖擊電流為：則短路點(diǎn)的總沖擊電流為： NMMshkshMshshsh ICKIKiii . 3 2 ）（ 河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣工程系542021-7-1 4.7低壓電網(wǎng)短路電流計算低壓電網(wǎng)短路電流計算 一、低壓電網(wǎng)短路電流計算的特點(diǎn)一、低壓電網(wǎng)短路電流計算的特點(diǎn)