船舶交流電力系統(tǒng)的短路計(jì)算課件

1、第三章船舶交流電力系統(tǒng)的短路計(jì)算1第一節(jié) 概述在船舶電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，短路故障難以避免，絕緣的自然老化、機(jī)械損傷、戰(zhàn)斗與誤操作等都可能造成短路的發(fā)生。當(dāng)船舶電力系統(tǒng)中主母線附近發(fā)生短路時(shí)，將出現(xiàn)比正常值大許多的短路電流。系統(tǒng)短路阻抗與短路點(diǎn)的位置有關(guān)，短路點(diǎn)距離電源越近，則系統(tǒng)總阻抗就越小，短路電流值也就越大。短路所經(jīng)歷的時(shí)間很短，強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱效應(yīng)，也能使發(fā)電機(jī)及其它設(shè)備破壞。短路電流還會(huì)使電網(wǎng)電壓大幅度降低，使設(shè)備的工作受到影響，以致使正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。2船舶電力系統(tǒng)短路計(jì)算的目的校驗(yàn)所選用的開關(guān)電器(如斷路器)的短路接通能力和短路分?jǐn)嗄芰ΑＰｒ?yàn)總線等器件的電

2、動(dòng)力穩(wěn)定性。校驗(yàn)所選電氣設(shè)備(如開關(guān)，母線)的熱穩(wěn)定性。為電力系統(tǒng)選擇性保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定提供依據(jù)。確定是否需要采取必要的限流措施。3短路可分為單相接地短路(中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng))、兩相相間短路、兩相兩點(diǎn)接地短路和三相短路。陸地上電力系統(tǒng)因采用架空線路且都是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地短路的故障率最高。船舶電力系統(tǒng)大多采用三相絕緣系統(tǒng)，故發(fā)生三相對(duì)稱短路的故障率最大。4交流系統(tǒng)典型短路電流計(jì)算方法IECIEEEANSI這些方法都離不開電機(jī)的基本理論，因此它們?cè)诒举|(zhì)上并沒有很大的差別，只是對(duì)發(fā)電機(jī)短路電流交流分量衰減的處里，電動(dòng)機(jī)饋送短路電流、短路電流的合成方法以及計(jì)算精度有所不同而已。5本章以

3、IEC(國際電工協(xié)會(huì))第363號(hào)出版物規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)制定的計(jì)算為主要介紹內(nèi)容。該方法較全面地考慮了短路電流在次瞬時(shí)(超瞬變)過程中的衰減，考慮了外部線路阻抗對(duì)時(shí)間常數(shù)的影響，因此比較接近船舶交流電力系統(tǒng)短路的實(shí)際過程，是一種較精確的短路計(jì)算方法，特別是在鄰近主配電盤處發(fā)生短路時(shí)，計(jì)算結(jié)果最為精確。在計(jì)算遠(yuǎn)離主配電盤的短路電流時(shí)，其計(jì)算結(jié)果偏大，實(shí)際上我們所關(guān)心的重點(diǎn)是鄰近主配電盤那些短路點(diǎn)的短路電流值，因?yàn)檫@些短路電流數(shù)值大、電器設(shè)備多、影響面大；而遠(yuǎn)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果偏大，對(duì)實(shí)際選擇電器及保護(hù)整定不會(huì)造成太大問題。6第二節(jié) 短路電流一.無限電源容量系統(tǒng)的短路分析假設(shè)電力系統(tǒng)三相交流電路是對(duì)稱的，

4、我們只要研究短路后，其中一相流瞬時(shí)過程的變化規(guī)律，便可了解整個(gè)三相交流電路的電流、電壓的變化規(guī)律。1.無限電源容量三相交流電路的短路電流圖1為無限大系統(tǒng)短路的等值電路(單相)，e為電源電動(dòng)勢(shì)，L和R為短路回路的綜合電感和電阻，且7當(dāng)合上開關(guān)SW時(shí)，”無限大電源容量”電力系統(tǒng)發(fā)生短路，其瞬時(shí)過程可以用微分方程式來描述，即根據(jù) ,先求得式(1)的通解，再根據(jù)初始條件t=0時(shí)，i=0,求得i(t)的特解，即式中 為短路電流交流分量有效值(A)；E為電源電動(dòng)勢(shì)有效值(V)；為時(shí)間常數(shù)(S)；?為角速度(rad/s);?為頻率 (Hz)；?為短路瞬間電壓相位角(合閘相位角) (rad)；為短路電路功率因

5、子角(rad);8由式(2)可看出，交流電路的短路電流由穩(wěn)態(tài)交流分量(即周期分量iac)和直流分量(即非周期分量idc)兩部分組成。直流分量隨時(shí)間而衰減，交流分量與直流分量合成三相短路全電流，其為非對(duì)稱短路電流。短路電流的波形如圖2所示。92.短路電流交流分量式(2)右邊第一項(xiàng)為短路電流交流分量，即以式(3)和圖2波形中看出:(1)交流分量是一個(gè)穩(wěn)態(tài)值，是正弦交變的周期函數(shù)，其最大值為 ；(2)短路瞬間(t=0)，短路電流的交流分量(即短路周期分量初始值)為式中看出，其值取決于I、Q和?值；(3)發(fā)生短路后，各不同時(shí)間短路的電流交流分量瞬間值不同，當(dāng)sin(?t+?-?)=?1時(shí)，其值最大最大

6、值發(fā)生在處，當(dāng)k=0，1，2，3，.時(shí)出現(xiàn)。103.短路電流的直流分量在式(2)中，右邊第二項(xiàng)表示短路電流的直流分量，即以式(6)和圖2波形中看出:(1)短路瞬間(t=0)，短路電流的直流分量為該值大小與I、?、?有關(guān)，與短路瞬間短路電流交流分量大小相等，方向相反；(2)直流分量隨著時(shí)間的增加而衰減，衰減快慢取決于時(shí)間常數(shù)或是 ；(3)當(dāng)sin(? - ?) = -1，即合閘初相角?=0， ，當(dāng) 時(shí)，為最大值 ，亦即得到非對(duì)稱最大峰值，?=0為非對(duì)稱最大峰值合閘相位角。11由于所以最大非對(duì)稱短路電流4.非對(duì)稱短路電流的最大峰值非對(duì)稱短路電流最大峰值一般被稱為沖擊短路電流，以短路電流波形可近似地

7、認(rèn)為在非周期分量初始值為最大值時(shí)的相位角 ，且對(duì)稱短路電流為最大時(shí)，即 或 時(shí)，亦即在短路發(fā)生后第一個(gè)半周期出現(xiàn)(當(dāng)f=50Hz時(shí)，半個(gè)周期為 )。我們所關(guān)系的最大非對(duì)稱短路電流是在 時(shí)出現(xiàn)的短路全電流，它的值是對(duì)稱有效值的倍數(shù)n。亦稱為沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)n與短路電路功率因子角?有關(guān)，其值在1.412.82間變化。12二.船舶有限電源容量的短路分析由于船舶電力系統(tǒng)的電源容量有限，不是”無限大電源容量”電力系統(tǒng)，用前述方法計(jì)算短路電流雖然簡單，但誤差可達(dá)30%40%，且其值離電源容量越近誤差越大。對(duì)于船舶電源容量有限的電力系統(tǒng)，當(dāng)短路時(shí)，其電源端電壓不能視為不變，短路電流周期分量幅值在短路過程中

8、是衰減的，其短路電流的變化規(guī)律如圖3所示。13根據(jù)電機(jī)學(xué)理論分析，同步發(fā)電機(jī)三相突然短路最嚴(yán)重的情況，是發(fā)電機(jī)空載(不考慮激磁電流變化時(shí))、且電壓的起始相角?=0時(shí)。因此由圖3中可知，短路電流是交變分量和直流分量(因定子電流不能突變而產(chǎn)生，其初始值等于交變分量的最大值，并按定子電路的時(shí)間常數(shù)呈指數(shù)衰減)相加而成的。短路電流的交變分量在短路初期很大，此后逐漸減小。這是因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)磁鏈所經(jīng)過的磁路在改變，如圖4所示。圖中粗線表示電樞反應(yīng)磁鏈(因?yàn)榇沛湠閷?duì)稱分布，圖中只畫出右半部)。14交流同步發(fā)電機(jī)一般有三個(gè)繞組:定子上的電樞繞組、轉(zhuǎn)子上的激磁繞組和阻尼繞組。在發(fā)生三相對(duì)稱短路故障后，此三個(gè)繞組互

9、相之間都有電磁作用。在發(fā)電機(jī)突然短路的瞬間，由于阻尼繞組和激磁繞組感應(yīng)電流和磁通阻止磁鏈突變，而使發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)磁鏈 趕到氣隙中流通，如圖4(a)所示，呈現(xiàn)出磁阻很大，電抗很小(即 )，短路電流交流分量很大的狀況，這是次瞬時(shí)過程，或稱超瞬態(tài)過程。短路后約經(jīng)23個(gè)周波，如圖4(b)所示，阻尼繞組中感生的電流已經(jīng)衰減，電樞反應(yīng)磁鏈能穿過阻尼繞組的鐵芯，磁阻減小些，電抗增大為 ，短路電流減小些，這是瞬時(shí)過程，或稱瞬態(tài)過程。再過一些時(shí)間，約十幾個(gè)周波，如圖4(c)所示，激磁繞組中感應(yīng)的電流已衰減掉，此時(shí)電樞反應(yīng)磁鏈 與主磁鏈 。一樣穿過整個(gè)轉(zhuǎn)子的鐵芯，磁阻減小，電抗增大為 ，短路電流進(jìn)一步減小達(dá)到穩(wěn)態(tài)

10、最小值，這是穩(wěn)態(tài)過程。以上面分析可知，與”無限大電源容量”電力系統(tǒng)相比，交流同步發(fā)電機(jī)在短路過程中電抗值不是常數(shù)，而是一個(gè)以次瞬時(shí) 過渡到瞬時(shí)的變量。這就是說，發(fā)電機(jī)短路電流的交變分量分別為次瞬時(shí)交變分量 、瞬時(shí)交變分量 和穩(wěn)態(tài)交變量 。次瞬時(shí)分量按阻尼回路的時(shí)間常數(shù) 呈指數(shù)衰減，瞬時(shí)分量按激磁回路的時(shí)間常數(shù)指數(shù)衰減。151.交流同步發(fā)電機(jī)短路電流基本公式取出一組來分析，設(shè)相電勢(shì)同樣，可根據(jù)電壓平衡方程式，解微分方程式求得其全電流表達(dá)式式中 為發(fā)電機(jī)直軸次瞬時(shí)短路時(shí)間常數(shù)；為發(fā)電機(jī)直軸瞬時(shí)短路時(shí)間常數(shù)；為發(fā)電機(jī)非周期時(shí)間常數(shù)。與無窮大電網(wǎng)短路電流比較，船舶交流電力系統(tǒng)短路電流同樣有對(duì)稱周期分量

11、 和非周期分量 兩部份，只是他的對(duì)稱短路電流還隨著時(shí)間以次瞬時(shí)向瞬時(shí)衰減，直至最后到穩(wěn)態(tài)。16對(duì)交流同步發(fā)電機(jī)而言，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)電樞電阻 ，則短路初暫功率角 ，與無窮大電源容量電網(wǎng)比較，同樣近似認(rèn)為交流同步發(fā)電機(jī)在初相角 時(shí)，可求得最大非對(duì)稱短路電流，即此時(shí)短路電流波形正如圖3所示。172.次瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始(有效)值式中 UN為發(fā)電機(jī)額定線電壓，V；VN為發(fā)電機(jī)額定相電壓，V；Ra為發(fā)電機(jī)電樞電阻，m?；T”d為發(fā)電機(jī)直軸次瞬時(shí)電抗，m? 。183.瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始(有效)值式中， 為發(fā)電機(jī)直軸瞬時(shí)電抗。4.穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流(有效)值式中， 為發(fā)電機(jī)同步瞬時(shí)電抗。195.最大非對(duì)稱短路

12、電流IPg由圖3可知，最大非對(duì)稱短路電流約在 ，即在時(shí)出現(xiàn)，代入式(11)得因?yàn)槲覀冴P(guān)心的是短路后半個(gè)周波出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值，在短路后23個(gè)周波時(shí)，瞬時(shí)短路電流還沒有(或剛剛開始)衰減，故在實(shí)際工程計(jì)算中，忽略瞬時(shí)短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)，而近似計(jì)算式中 Iac為短路電流對(duì)稱分量；Idc為短路電流直流分量(非對(duì)稱分量)，亦即短路發(fā)生后第一個(gè)半周期發(fā)電機(jī)饋送的對(duì)稱短路電流。20上式為發(fā)電機(jī)空載時(shí)的情況。當(dāng)短路故障發(fā)生在發(fā)電機(jī)額定負(fù)載時(shí)，即在額定電壓、額定電流、額定功率因子下，發(fā)電機(jī)饋送的對(duì)稱短路電流，可用發(fā)電機(jī)空載情況下的對(duì)稱短路電流值乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)求得。這個(gè)系數(shù)取決于發(fā)電機(jī)的特性，在缺乏確切數(shù)據(jù)的

13、情況下，可取1.1，即這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)在額定負(fù)載情況下，相電勢(shì)E大于相電壓。在發(fā)電機(jī)戴負(fù)載情況下，計(jì)算短路電流最大非對(duì)稱短路電流不必使用系數(shù)1.1。上述短路電流基本公式是在他激式情況下得出的，同樣適用于自激式交流同步發(fā)電機(jī)。21三.短路電流粗略計(jì)算主配電盤附近發(fā)生短路時(shí)，最大對(duì)稱短路電流有效值為滿足最大需要功率，而可能是并聯(lián)運(yùn)行的所有發(fā)電機(jī)額定電流的10倍，再加上需要同時(shí)投入運(yùn)行的所有電動(dòng)機(jī)額定電流是3倍(對(duì)稱有效值)，短路功率因子假定為0.1。即式中 Iac為最大對(duì)稱短路電流有效值；?INg為所有并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)額定電流之和；?NM為所有同時(shí)投入運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的額定電流之和；cos?K為短路功率

14、因子。22最大非對(duì)稱短路電流值與短路功率因子有關(guān)，如圖5所示式中 IP為最大非對(duì)稱短路電流n為峰值系數(shù)當(dāng)短路功率因子為 時(shí)，由圖5的曲線查得其峰值系數(shù)為n=2.45，此時(shí)23第三節(jié) 短路計(jì)算系統(tǒng)圖和標(biāo)么值一.短路計(jì)算工況和選擇短路計(jì)算應(yīng)該選擇電力系統(tǒng)短路最嚴(yán)重(數(shù)值最大)工況下進(jìn)行。這個(gè)工況應(yīng)該是:投入發(fā)電機(jī)的額定功率總和為最大；發(fā)電機(jī)組處于長期并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，投入工作的異步電動(dòng)機(jī)額定功率總和為最大；發(fā)電機(jī)組的起始負(fù)載最大。二.短路計(jì)算系統(tǒng)圖的繪制短路計(jì)算系統(tǒng)圖應(yīng)根據(jù)所選計(jì)算工況和船舶電力一次系統(tǒng)圖繪制，通常采用系統(tǒng)單線圖。計(jì)算圖中包括:1.并聯(lián)工作的發(fā)電機(jī)；2.用一個(gè)等效電動(dòng)機(jī)表示電動(dòng)機(jī)負(fù)載；

15、3.相應(yīng)的導(dǎo)電部份，如開關(guān)、電器和變壓器等；4.所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)。圖上應(yīng)標(biāo)注發(fā)電機(jī)的型號(hào)、額定功率和額定電壓，開關(guān)電器的型號(hào)、額定電流，電線和電纜的型號(hào)、數(shù)量、截面和長度，等效電動(dòng)機(jī)何其它組件的主要技術(shù)參數(shù)。24三.短路計(jì)算的選擇船舶電力系統(tǒng)的短路電流，是由系統(tǒng)的所有發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及電路的阻抗決定的，而且和短路點(diǎn)的位置有很大的關(guān)系。我們選擇短路點(diǎn)的原則是應(yīng)該使該點(diǎn)短路后，流過所選擇、整定或校驗(yàn)的電氣設(shè)備的電流為最大。25當(dāng)校驗(yàn)?zāi)妇€的動(dòng)穩(wěn)定性或開關(guān)1(最大用電設(shè)備開關(guān))的斷路容量時(shí)，可選圖中1號(hào)開關(guān)旁B2點(diǎn)短路。此時(shí)所有工作發(fā)電機(jī)和除1號(hào)開關(guān)供電的設(shè)備之外的所有工作電動(dòng)機(jī)都經(jīng)過母線及1號(hào)

16、開關(guān)向B2點(diǎn)供電。如果短路點(diǎn)選在開關(guān)1的左端，則所有工作發(fā)電機(jī)和工作電動(dòng)機(jī)(1號(hào)開關(guān)供電的設(shè)備除外)供給短路點(diǎn)的電流都不經(jīng)過1號(hào)開關(guān)，這樣的驗(yàn)算就不合理了。在校驗(yàn)發(fā)電機(jī)主開關(guān)2的斷電容量時(shí)，應(yīng)選A點(diǎn)。因?yàn)锳點(diǎn)短路時(shí)另兩臺(tái)工作發(fā)電機(jī)和所有工作電動(dòng)機(jī)都經(jīng)過2號(hào)開關(guān)向短路點(diǎn)供電。如選2號(hào)開關(guān)靠近母線端短路時(shí)，只有G2經(jīng)過開關(guān)2向短路點(diǎn)供電，顯然不是最嚴(yán)重的情況。當(dāng)校驗(yàn)主配電盤總線的電動(dòng)力穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)選B1點(diǎn)，校驗(yàn)分配電盤上的開關(guān)3和4時(shí)，應(yīng)分別選開關(guān)附近的C點(diǎn)和D點(diǎn)。26四.標(biāo)么值(相對(duì)值)在短路電流實(shí)際計(jì)算中，電壓、電流、阻抗、功率等物理量，為了計(jì)算方便，通常不用其實(shí)際的數(shù)值表示，而是采用稱做標(biāo)么

17、值的相對(duì)單位值來表示。已知或求得標(biāo)么值之后，也可由上式求得實(shí)際值，它等于標(biāo)么值與基準(zhǔn)值的乘積。船舶電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備，其產(chǎn)品目錄參數(shù)的標(biāo)么值都是以設(shè)備的額定值SN、UN作為基準(zhǔn)值而求得的。例如同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)Xd、Xd、Xd等，都是以額定值SN、UN為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值。27以額定值作為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值稱額定標(biāo)么值，額定標(biāo)么值的表達(dá)式為上式中下角注有”N”是表示這些量值是采用額定值作為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值。各物理量的標(biāo)么值乘以100%，便是百分值。28第四節(jié) 發(fā)電機(jī)饋送的短路電流計(jì)算一.發(fā)電機(jī)的對(duì)稱短路電流為了便于計(jì)算，通常近似的將整個(gè)過渡過程分成三個(gè)階段:次瞬時(shí)階段、瞬時(shí)階段和穩(wěn)態(tài)階

18、段。次瞬時(shí)分量按阻尼繞組回路的時(shí)間常數(shù) 呈指數(shù)衰減；瞬時(shí)分量按激磁繞組回路的時(shí)間常數(shù) 呈指數(shù)衰減。短路電流的最大瞬時(shí)值約在短路后半個(gè)周期出現(xiàn)。在計(jì)算發(fā)生三相對(duì)稱短路后第一個(gè)半周的短路電流時(shí)，瞬時(shí)短路電流還沒有(或剛剛開始)衰減，可以忽略瞬時(shí)短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)。因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)在空載及額定象電壓情況下，在發(fā)電機(jī)輸出端發(fā)生短路時(shí)，其次瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值和瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值分別為29短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)發(fā)電機(jī)空在對(duì)稱短路電流為式中 VN為系統(tǒng)額定相電壓；Xd,Xd分別為發(fā)電機(jī)直軸次瞬時(shí)電抗、瞬時(shí)電抗；Ra為發(fā)電機(jī)電樞電阻；T為交流電周期(60Hz,T=16.67ms)Td為發(fā)電機(jī)直軸次瞬

19、時(shí)短路時(shí)間常數(shù)。當(dāng)帶有負(fù)載的發(fā)電機(jī)發(fā)生突然短路時(shí)，由于初始電壓較大，雖然直流分量有所減小，但短路電流仍有所增大，可乘以1.1的系數(shù)，求得短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)發(fā)電機(jī)戴額定負(fù)載的對(duì)稱短路電流30二.發(fā)電機(jī)的短路電流非周期性分量發(fā)電機(jī)在空載及額定相電壓為VN的情況下，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出端發(fā)生短路時(shí)，期短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)短路電流非周期性分量為式中Ta為發(fā)電機(jī)非周期分量時(shí)間常數(shù)。31三.發(fā)電機(jī)的最大非對(duì)稱短路電流發(fā)電機(jī)的最大非對(duì)稱短路電流在短路發(fā)生后第一的半周時(shí)出現(xiàn)，其值等于對(duì)稱點(diǎn)路電流的峰值與短路電流非周期性分量之和，即發(fā)電機(jī)在空載與額定負(fù)載下最大非對(duì)稱短路電流都用上式求得。四.無阻尼繞組發(fā)電機(jī)的短路

20、電流無阻尼繞組發(fā)電機(jī)的短路電流的計(jì)算同樣采用上述各公式，只要將上面公式中發(fā)電機(jī)參數(shù) ，分別用代替即可。32第五節(jié) 電動(dòng)機(jī)饋送的短路電流計(jì)算對(duì)電動(dòng)機(jī)群所饋送的短路電流，采用等效電動(dòng)機(jī)方法進(jìn)行計(jì)算，即將所有運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)綜合成一臺(tái)直接接至主總線上的等效電動(dòng)機(jī)(忽略電動(dòng)機(jī)至主總線之間的線路阻抗)。該等效電動(dòng)機(jī)的額定功率等于所有運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)額定功率之和。33一.等效電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的確定若由電動(dòng)機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)查得平均等效電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)分別為 和 ，則等效電動(dòng)機(jī)相應(yīng)的各項(xiàng)參數(shù)分別為式中 為等效電動(dòng)機(jī)定子電阻、瞬時(shí)電抗、瞬時(shí)阻抗；為平均等效電動(dòng)機(jī)定子電阻、瞬時(shí)電抗；為平均等效電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)短路時(shí)間常數(shù)、非周期

21、時(shí)間常數(shù)；為等效電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)短路時(shí)間常數(shù)、非周期時(shí)間常數(shù)。34等效電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)可按下列規(guī)定選取:1.當(dāng)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)總額定功率 時(shí):式中 為等效電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)電抗標(biāo)示值為等效電動(dòng)機(jī)定子電阻標(biāo)示值2.當(dāng)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)總額定功率 時(shí):35二.等效電動(dòng)機(jī)短路電流的計(jì)算當(dāng)主總線電壓為額定相電壓VN，在電動(dòng)機(jī)出線端發(fā)生短路時(shí)，其等效電動(dòng)機(jī)短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)的短路電流分別為:對(duì)稱短路電流短路電流非周期性分量最大非對(duì)稱短路電流36第六節(jié) 在鄰近主總線處短路時(shí)短路電流的計(jì)算主總線處短路時(shí)的短路電流等于投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)所饋送的短路電流的代數(shù)和。一.發(fā)電機(jī)饋送的短路電流首先應(yīng)計(jì)及發(fā)電機(jī)端至主總線之間的線路

22、阻抗，修正發(fā)電機(jī)參數(shù)。及求出在主總線處呈現(xiàn)的單臺(tái)發(fā)電機(jī)的合成次瞬時(shí)電抗、瞬時(shí)電抗和電阻:式中， 分別為從發(fā)電機(jī)至主總線之間的線路電抗、電阻。用修正后的發(fā)電機(jī)參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)空載時(shí)次瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值 、瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值 :37則發(fā)電機(jī)饋送的在短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)的短路電流為對(duì)稱短路電流:空載時(shí)有載時(shí)短路電流非周期性分量:式中， 為計(jì)及發(fā)電機(jī)至主總線之間的線路阻抗 影響的發(fā)電機(jī)非周期時(shí)間常數(shù)，其數(shù)值為最大非對(duì)稱短路電流為38二.電動(dòng)機(jī)饋送的短路電流可忽略等效電動(dòng)機(jī)至主總線之間的線路阻抗。當(dāng)?shù)刃щ妱?dòng)機(jī)的額定電流為INM時(shí)，則該項(xiàng)短路電流可近似的取為短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)電動(dòng)機(jī)饋送的對(duì)稱短

23、路電流為:最大非對(duì)稱短路電流式中INM可按下式進(jìn)行估算式中 為等效電動(dòng)機(jī)效率、額定功率因子。在缺乏確切數(shù)據(jù)的情況下 可取為0.76。39三.短路點(diǎn)的短路電流當(dāng)有q臺(tái)發(fā)電機(jī)和等效電動(dòng)機(jī)向短路點(diǎn)饋送短路電流時(shí)，則短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)流向短路點(diǎn)的對(duì)稱短路電流為最大非對(duì)稱短路電流為40第七節(jié) 離主總線處短路時(shí)短路電流的計(jì)算首先應(yīng)求出等效發(fā)電機(jī)的參數(shù)，再計(jì)算發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)向短路點(diǎn)饋送的短路電流，最后計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流。一.等效發(fā)電機(jī)及其參數(shù)的求取設(shè)有q臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，則應(yīng)將這些發(fā)電機(jī)在主總線處綜合成一臺(tái)等效發(fā)電機(jī)，并按下列步驟求取其各項(xiàng)參數(shù)。1. q臺(tái)相同規(guī)格發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行其等效發(fā)電機(jī)的直軸次瞬時(shí)

24、電抗 直軸瞬時(shí)電抗 和電樞電阻 分別為式中 分別為式(36)、式(37)、式(38)計(jì)算結(jié)果。412.q臺(tái)不同規(guī)格發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行這種情況計(jì)算較為復(fù)雜，可按下列步驟計(jì)算等效發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。(1)按式(39)(43)分別計(jì)算各臺(tái)發(fā)電機(jī)的(2)計(jì)算等效發(fā)電機(jī)空載時(shí)次瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值 、瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值 ；計(jì)算短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)等效發(fā)電機(jī)空載時(shí)對(duì)稱短路電流 、短路電流的非周期性分量 。即式中 為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)空載時(shí)次瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值；為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)空載時(shí)瞬時(shí)對(duì)稱短路電流初始值；為短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)空載時(shí)對(duì)稱短路電流；為短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)，第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的短路電

25、流非周期性分量。42(3)計(jì)算等效發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)有:43二.短路電流的計(jì)算1.發(fā)電機(jī)饋送的短路電流當(dāng)主總線至短路點(diǎn)之間的線路電抗為 、線路電阻為 時(shí)，可求得在短路處呈現(xiàn)的等效發(fā)電機(jī)合成次瞬時(shí)阻抗 、合成瞬時(shí)阻抗 如下:并須計(jì)及線路阻抗對(duì)時(shí)間常數(shù)的如下影響。44(1)q臺(tái)相同規(guī)格發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)式中 為計(jì)及線路阻抗影響的等效發(fā)電機(jī)非周期時(shí)間常數(shù)；為計(jì)及線路阻抗影響的等效發(fā)電機(jī)值軸次瞬時(shí)短路時(shí)間常數(shù)。45(2)q=(q1+q2)臺(tái)不同規(guī)格發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)46則得式中 為短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)等效發(fā)電機(jī)額定負(fù)載時(shí)對(duì)稱短路電流。為等效發(fā)電機(jī)最大非對(duì)稱短路電流。472.電動(dòng)機(jī)饋送的短路電流當(dāng)主總線

26、至短路點(diǎn)之間的線路電抗為 ，線路電阻為 時(shí)，可求得在短路點(diǎn)處呈現(xiàn)的等效電動(dòng)機(jī)合成瞬時(shí)阻抗 ，計(jì)及線路阻抗影響的等效電動(dòng)機(jī)非周期時(shí)間常數(shù) 如下:48則得493.短路點(diǎn)的短路電流流向短路點(diǎn)的短路電流等于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)饋送的短路電流的算術(shù)和，即短路電流發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)短路點(diǎn)的對(duì)稱短路電流:短路點(diǎn)的最大非對(duì)稱短路電流:當(dāng)短路點(diǎn)至主總線的線路阻抗足夠大時(shí)，例如在下列兩種情況下，可不計(jì)及電動(dòng)機(jī)饋送的短路電流，并可忽略發(fā)電機(jī)饋送的短路電流非周期性分量。(1)短路電路中不包含變壓器時(shí)(2)短路電路中包含變壓器時(shí)即此時(shí)短路發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)的對(duì)稱短路電流和最大非對(duì)稱短路電流分別為50三.在電壓器二次級(jí)側(cè)短路時(shí)

27、短路電流的計(jì)算此種情況亦屬于在主總線外饋電線處短路之一，只是需將變壓器的阻抗作為線路阻抗的一部份，并將變壓器的變化考慮在內(nèi)即可。計(jì)算步驟和公式同上述。自主總線至短路點(diǎn)之間的線路電抗為自主總線至短路點(diǎn)之間的線路電阻為式中 為主總線至變壓器初級(jí)端之間的線路電抗、電阻；為變壓器二次側(cè)至短路點(diǎn)之間的線路電抗、電阻；為折算到變壓器初級(jí)的電抗、電阻；為變壓器初級(jí)和次級(jí)額定線電壓。51變壓器二次側(cè)短路電流為當(dāng)有多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，則須計(jì)算各變壓器支路線路阻抗(包括變壓器阻抗在內(nèi))的并聯(lián)阻抗，然后按式(84)、式(85)分別計(jì)算主總線至短路點(diǎn)之間的線路電抗 和線路電阻 ，按式(86)、式(87)分別計(jì)算短路

28、發(fā)生后第一個(gè)半周時(shí)變壓器二次側(cè)的對(duì)稱短路電流 和最大非對(duì)稱短路電流 。52第八節(jié) 短路功率因子計(jì)算一.主總線饋電分路配電電器出線端處短路功率因子計(jì)算此處短路電路阻抗為等效發(fā)電機(jī)與等效電動(dòng)機(jī)并連阻抗:經(jīng)計(jì)算可得短路電路的電抗和電阻分別為為簡化計(jì)算，發(fā)電機(jī)自動(dòng)開關(guān)電源端處的短路功率因子計(jì)算可近似取式(89)(91)的計(jì)算結(jié)果。53二.主總線外饋電線處的短路功率因子計(jì)算此處的短路電路的電阻和電抗分別為54第九節(jié) 短路阻抗和時(shí)間長數(shù)的計(jì)算與換算短路電路阻抗的計(jì)算，儀器及發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器以及電纜的阻抗，而忽略如總線、電流互感器等組件的阻抗，也不計(jì)連接點(diǎn)的接觸電阻及短路故障本身的阻抗。一.發(fā)電機(jī)電抗

29、和電阻的換算式中 為次配電系統(tǒng)的額定線電壓；為發(fā)電機(jī)額定電流；為發(fā)電機(jī)額定視在功率。55二.電動(dòng)機(jī)電抗、電阻和時(shí)間常數(shù)的計(jì)算與換算式中 為電動(dòng)機(jī)額定線電壓；為等效電動(dòng)機(jī)額定功率。56三.變壓器電抗、電阻和阻抗的計(jì)算與換算式中 為百分?jǐn)?shù)表示的變壓器短路電壓、短路電壓電阻分量、漏抗分量；為折算到變壓器原邊的電抗、電抗標(biāo)么值;為折算到變壓器原邊的電阻、電阻標(biāo)么值；為變壓器額定視在功率；為變壓器原邊額定線電壓。57四.電纜電阻和電抗的計(jì)算式中 電纜電阻、電抗；單位長度電纜電阻、電抗；電纜長度(m)、并聯(lián)電纜根數(shù)。58根據(jù)以上介紹的計(jì)算方法和公式，在進(jìn)行實(shí)船短路電流計(jì)算時(shí)，首先選擇計(jì)算工況和短路計(jì)算點(diǎn)，并畫出短路計(jì)算系統(tǒng)圖。例:假設(shè)某船舶短路計(jì)算系統(tǒng)圖如圖7所示。已知參數(shù)如表1和表2所示。是計(jì)算各點(diǎn)短路電流并選擇自動(dòng)開關(guān)數(shù)據(jù)。第十節(jié) 船舶交流系統(tǒng)短路計(jì)算