電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第三章電力系統(tǒng)三相短路的實(shí) 用計(jì)算

第三章電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算

?內(nèi)容提要：

?假設(shè)與目標(biāo)

?短路回路總阻抗求取

?短路電流周期分量初始值計(jì)算

?應(yīng)用運(yùn)算曲線求任意時(shí)刻短路點(diǎn)的短路電流

第一節(jié)短路電流交流電流初始值計(jì)算

一、計(jì)算的條件和近似

由于多電源復(fù)雜系統(tǒng)中，不能將所有電源均視為無(wú)限大

功率電源，精確計(jì)算出三相短路電流比較困難，故工程上采

用一些簡(jiǎn)化計(jì)算.

"變壓器的變比用平均額定電壓之比一一近似計(jì)算法的標(biāo)

么值等值電路

“高壓電網(wǎng)忽略電阻的影響

(1)各臺(tái)發(fā)也機(jī)均用作為其等值也抗，即假

設(shè)U軸和q軸等值電抗均為、?7.發(fā)電機(jī)妁等值電動(dòng)

勢(shì)則為次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)(如樹(shù)所?述)：

?99??

513=1/同+.八:Z|o|(3_i)

(2)假設(shè)各發(fā)電機(jī)電勢(shì)E,=耳NO1=1,2.3...it

即各位電機(jī)電勢(shì)問(wèn)才目位.進(jìn)一步可設(shè)各電勢(shì)藪佰

才日等均為1?

(3)由于負(fù)荷電流近小于矩路電流，故在等位電

路中可不計(jì)負(fù)荷，若考慮負(fù)荷，可用恒無(wú)阻抗我

示:

(4)忽?略對(duì)她攵路妁影*,漢P線珞對(duì)地也容

衿變壓歌包松支珞.

工程」z.所用蚯珞電流就是在上述儀位1條

件下求出的次暫態(tài)電5應(yīng)I.

短路電流的計(jì)算主要是求短路電流周期分量的起始值,

即次暫態(tài)電流.

L等值法

運(yùn)算曲線法

計(jì)算方法主要有《

疊加原理法

轉(zhuǎn)移阻抗法

二、短路回路總阻抗求也

1、繪制計(jì)算電路圖

,用單相接線圖表示一計(jì)算電路圖

/標(biāo)明各元件領(lǐng)定參數(shù)

/各元件均按順序編號(hào)

2、用標(biāo)么值的近似計(jì)算法計(jì)算各元件的電抗標(biāo)么值

o125

X,?=XX==-X瞿=。?83

U、S.4°3=0.872

】oo6；2；10°方

X0?46.3

USs_7.5HX)

Ioosl(X)7.5

V.=VA4=O.4x15x+==0.44

37

計(jì)算發(fā)電機(jī)、變壓器的電抗標(biāo)么值時(shí)只進(jìn)行容量歸算，而線路和

電抗器的標(biāo)么值為其有名值除以阻抗基準(zhǔn)值（即乘以SB,再除以

&二UN為線路或電抗器所在的電壓級(jí)的平均額定電壓）

3、短路計(jì)算點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行方式確定

選擇電氣設(shè)備高、低壓母線

、短路點(diǎn)按

整定繼電保護(hù)‘電氣設(shè)備接線端處

*

并列運(yùn)行處理

（最大：選擇電氣設(shè)備

/運(yùn)行方式＜電源按最大容量處理

最?。盒ｒ?yàn)繼電保護(hù)｛單列運(yùn)行處理

/利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性

網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同

對(duì)稱性電源一樣

電抗參數(shù)相等

短路電流流向一致

例：di,d2發(fā)生短路時(shí)，計(jì)算短路回路的總電抗標(biāo)么值

三、簡(jiǎn)單系統(tǒng)I計(jì)算一等值法

1)計(jì)算故障前正常運(yùn)行時(shí)的潮流分布.首先求得各發(fā)

電機(jī)(包括短路點(diǎn)附近的大型電動(dòng)機(jī))的端電壓和定子

電流，然后計(jì)算它們的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì).

對(duì)于發(fā)電機(jī)E"=U+JIX”

對(duì)丁?電動(dòng)機(jī)/一〃X”

近一步簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可認(rèn)為：4”=1

2)以短路點(diǎn)為中心，將網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為用等值電動(dòng)勢(shì)和等

值電抗表示的等值電路，由此求出起始暫態(tài)電流.

H.??,??

戌jX,

/=E工/jXz

或/

XZ

四、多電源系統(tǒng)系統(tǒng)I計(jì)算疊加原理法

圖(a)所示系統(tǒng)K點(diǎn)發(fā)生短

路時(shí)，短路點(diǎn)電壓為零，可等

值為圖(b).利用疊加原理可將

圖(b)分解為：正常運(yùn)行等值電

路+故障分量等值電路(d)

,分別求解可得最終結(jié)果.

(d)

利用疊加原理的解題步驟：

n由正常運(yùn)行等值電路(c),求出網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的正常

電壓和各支路的正常電流，如：。(⑼、九⑼、八⑼

2)由故障分量等值電路(d),求出網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓變

化量和各支路電流的變化量，如：M)k=-u^NX"

3)將正常和故障分量相疊加，可得故障后各節(jié)點(diǎn)電壓和

各支路電流，如：

%+△%=?;匕=

第二節(jié)應(yīng)用運(yùn)算曲線求任意時(shí)刻短路點(diǎn)

的短路電流

1.運(yùn)算曲線的概念

在發(fā)電機(jī)的參數(shù)和運(yùn)行初態(tài)給定后，短路電流僅

是電源到短路點(diǎn)的距離和時(shí)間的函數(shù)。

/—f)

定義計(jì)算電抗X,、

x〃=x：+z

貝!I1Hx

2.運(yùn)算曲線的制作

GHCO

制作運(yùn)算曲線的典型接線圖

汽輪發(fā)電機(jī)（18種）:12MW~200MW

水輪發(fā)電機(jī)（17種）：12.5MW?225MW

當(dāng)45時(shí)=1囪

nc-4*tt?M**M<-><?).>o.u>?.?e>

3.應(yīng)用運(yùn)算曲線法的步驟

(1)繪制等值網(wǎng)絡(luò)；

(2)求轉(zhuǎn)移電抗：為f(i=l,2,…,g)、4打

(3)求計(jì)算電抗；

V_V

(4)查表：/pt"/pt2*，…，/pig*。

(5)無(wú)限大功率電源供給的短路周期電流

(6)計(jì)算短路電流周期分量的有名值

第I.臺(tái)等值發(fā)電機(jī)提供的短路電流為：

<n

無(wú)限大功率電源提供的短路電流為:

4JV

短路點(diǎn)周期電流的有名值為：

4.運(yùn)算曲線的應(yīng)用

電源合拄的原則：把短路電流變化規(guī)律大體相同的

發(fā)電機(jī)合并起來(lái)。

(1)與短路點(diǎn)電氣距離相差不大的同類型發(fā)電機(jī)合并;

(2)直接接于短路點(diǎn)的發(fā)電機(jī)(或發(fā)電廠)單獨(dú)考慮;

(3)遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的同類型發(fā)電廠合并；

(4)無(wú)限大功率電源(如果有的話)合并成一組。

5、轉(zhuǎn)移阻抗的求取

轉(zhuǎn)移阻抗ZM的定義：任一復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)消去了除

電源電勢(shì)和短路點(diǎn)以外的所有中間節(jié)點(diǎn)，最后得到的各電源

與短路點(diǎn)之間的直接聯(lián)系阻抗為轉(zhuǎn)移阻抗.

j++E+

Zlzz<

轉(zhuǎn)移阻抗Zif的物理意義：除Ei外，其余電動(dòng)勢(shì)均為零(短

路接地)，則Ei與此時(shí)f點(diǎn)電流之比值即為電源i與短路點(diǎn)f

之間的轉(zhuǎn)移阻抗.

(D網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)法

消去了除電源電勢(shì)和短路點(diǎn)以外的所有中間節(jié)點(diǎn)，最后

得到的各電源與短路點(diǎn)之間的直接聯(lián)系阻抗為轉(zhuǎn)移阻抗.

(2)單位電流法對(duì)輻射形網(wǎng)絡(luò)，用該方法最好1