電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算(ppt 27頁).ppt

1、第六章 電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算,6.1 短路電流計算的基本原理和方法 6.2 起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實用計算 6.3 短路電流計算曲線及其應用 6.4 短路電流周期分量的近似計算,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,一、電力系統(tǒng)節(jié)點方程的建立 利用節(jié)點方程作故障計算，需要形成系統(tǒng)的節(jié)點導納 （或阻抗）矩陣。不含發(fā)電機和負荷節(jié)點導納矩陣 的 形成可參見第四章。這里主要研究包含發(fā)電機和負荷時 系統(tǒng)節(jié)點導納矩陣的形成。 如圖6-1所示，節(jié)點接入 接入電勢源 與阻抗 的 串聯支路。接入發(fā)電機支路后，將 陣中與機端節(jié)點 對應的對角線元素增加發(fā)電機導納 即可形成系統(tǒng)節(jié)點 導納矩陣 。 節(jié)點的

2、負荷在短路計算中一般作為節(jié)點的接地支路并 用恒定阻抗表示，其數值由短路前瞬間的負荷功率和節(jié) 點的實際電壓算出，即,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,或 節(jié)點 接入負荷，相 當于在 陣中與節(jié)點 對應的對角元素中 增加負荷導納 。 最后形成包括所 有發(fā)電機支路和負荷 支路的節(jié)點方程如下 (6-2),6.1 短路電流計算的基本原理和方法,二、利用節(jié)點阻抗矩陣計算短路電流 如圖6-3所示，假定系統(tǒng)中的節(jié)點f經過過渡阻抗 發(fā)生短路。對于正常狀態(tài)的網絡而言，發(fā)生短路相 當于在故障節(jié)點f增加了一個注入電流 。因此， 網絡中任一節(jié)點i的電壓可表示為：,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,（6-3） 由式

3、（6-3）可見，任一節(jié)點電壓i的電壓都由兩項疊 加而成。第一項是當 時由網絡內所有電源在節(jié) 點i產生的電壓，也就是短路前瞬間正常運行狀態(tài)下的 節(jié)點電壓，記為 。第二項是當網絡中所有電流源都 斷開，電勢源都短接時，僅僅由短路電流 在節(jié)點i產 生的電壓。這兩個分量的疊加，就等于發(fā)生短路后節(jié)點 i的實際電壓，即 (6-4),6.1 短路電流計算的基本原理和方法,公式（6-4）也適用于故障節(jié)點f，于是有 （6-5） 是故障節(jié)點f的自阻抗，也稱輸入阻抗。 方程式（6-5）含有兩個未知量 ，根據故障 的邊界條件 （6-6） 由方程式（6-5）和（6-6）解出 （6-7）,6.1 短路電流計算的基本原理和方

4、法,而網絡中任一節(jié)點的電壓 （6-8） 任一支路（圖6-5）的電流 （6-9）,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,三、利用電勢源對短路點的轉移阻抗計算短路電流 1、轉移阻抗的概念 對于如圖6-8（a）所示的多源線性網絡，根據疊加原 理總可以把節(jié)點f的短路電流表示成 （6-12） 其中 便稱為電勢源i對短路點f的轉移阻抗。,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,根據（6-12），當電勢源i單獨作用時， 為電勢源i對短路點f的轉移阻抗 為電勢源i對電勢源節(jié)點 之間的轉移阻抗,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,2、利用節(jié)點阻抗矩陣計算轉移阻抗 當電勢源 單獨存在時，相當于在節(jié)點i單獨注入 電

5、流 ,這時在節(jié)點f將產生電壓 ， 若將節(jié)點f短路，便有電流 ，于是可得 （6-13） 同理可得電勢源I和電勢源m之間的轉移阻抗為,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,3、利用電流分布系數計算轉移阻抗 對于圖6-8（a）所示的系統(tǒng)，令所有電源電勢都 等于零，只在節(jié)點f接入電勢 ，使產生電流 ，各電源支路對節(jié)點f的電流分布系數見圖 6-9為,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,在節(jié)點f單獨注入電流 時，第i個電勢源支路的 端節(jié)點I的電壓為 ，而該電源支路的電流為 。由此可得 （6-15） 對照公式（6-13），計及 可得 （6-16）,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,電流分布系數是說明網

6、絡中電流分布情況的一種 參數，對于確定的短路點網絡中的電流分布是完全確定 的。圖6-10（a）表示某網絡的電流分布情況。若令電 勢 的標幺值與 的標幺值相等，便有 ，各支路 電路標幺值即等于該支路的電流分布系數，如圖6-10 （b）所示。,6.1 短路電流計算的基本原理和方法,4、利用網絡的等值變換計算轉移阻抗 （1）將電源支路等值合并和網絡變換，把原網絡簡化 成一端接等值電勢源另一端接短路點的單一支路，該支 路的阻抗即等于短路點的輸入阻抗，也就是等值電勢源 對短路點的轉移阻抗，然后通過網絡還原，算出各電勢 源對短路點的轉移阻抗。 （2）保留電勢源節(jié)點和短路點的條件下，通過原網絡 的等值變換逐

7、步消去一切中間節(jié)點，最終形成以電勢源 節(jié)點和短路點為頂點的全網形電路，這個最終電路中聯 結電勢節(jié)點和短路點的支路阻抗即為該電源對短路點的 轉移阻抗。,6.2 起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實用計算,一、起始次暫態(tài)電流 的計算 1、起始次暫態(tài)電流：短路電流周期分量的初值 2、次暫態(tài)參數的選擇 發(fā)電機： 其簡化相量圖如圖6-15所示。 假定發(fā)電機在短路前額定滿載運行 不計負荷影響，取,6.2 起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實用計算,汽輪發(fā)電機和有阻尼繞組的凸極發(fā)電機的次暫態(tài)電抗 可以取為 。 電動機：次暫態(tài)電抗 次暫態(tài)電勢 圖6-16示出異步電機的次暫態(tài)參數簡化相量圖,6.2 起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實

8、用計算,綜合負荷 次暫態(tài)電勢 次暫態(tài)電抗 二、沖擊電流的計算 負荷提供的沖擊電流 電源提供的沖擊電流 總的沖擊電流,6.3 短路電流計算曲線及其應用,一、計算曲線的概念 計算電抗是指歸算到發(fā)電機額定容量的外接電抗的 標幺值和發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗的標幺值之和。 （6-24） 所謂計算曲線是指描述短路電流周期分量與時間t 和計算電抗 之間關系的曲線，即 （6-25）,6.3 短路電流計算曲線及其應用,二、計算曲線的制作條件 根據我國的實際情況，制作曲線時選用圖6-20所示的 接線。,6.3 短路電流計算曲線及其應用,在短路過程中，負荷用恒定阻抗表示，即 （6-26） 式中，取 計算曲線只作到 為止

9、。當 時，近似地認為短路周期電流的幅值已不隨時間而變， 直接按下式計算即可 （6-27）,6.3 短路電流計算曲線及其應用,三、計算曲線的應用 （一）網絡的化簡與電源合并 1、網絡化簡 忽略負荷（ 與LD無關） 化簡成完全網形電路（含電源點和短路點） 略去電源點之間的轉移阻抗 2、電源合并,6.3 短路電流計算曲線及其應用,（二）計算步驟 （1）繪制等值網絡 選取基準功率 和基準電壓 發(fā)電機電抗用 ，略去網絡各元件的電阻、輸電線 路的電容和變壓器的勵磁支路 無限大功率電源的內電抗等于零 略去負荷,6.3 短路電流計算曲線及其應用,（2）進行網絡變換 按照電源合并的原則，將網絡中的電源合并成干組

10、， 每組用一個等值發(fā)電機代表。無限大功率電源另成一組。 求出各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗 以及無限大 功率電源對短路點的轉移電抗 （3）將前面求出的轉移電抗按各相應的等值發(fā)電機的 容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電 抗,6.3 短路電流計算曲線及其應用,(6-28) （4）由 分別根據適當的計算曲線 找出指定時刻t各等值發(fā)電機提供的短路周期電流的標 幺值 （5）網絡中無限大功率電源供給的短路電流周期分量 是不衰減的，并由下式確定,6.3 短路電流計算曲線及其應用,（6）計算短路電流周期分量的有名值 第i臺等值發(fā)電機提供的短路電流為 （6-30） 無限大功率電源提供的短路電流為 （6-31）