短路故障分析與計(jì)算

1、電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與

2、計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 短路種類主要有短路種類主要有三相短路、兩相短路、單相接地三相短路、兩相短路、單相接地 短路和兩相接地短路短路和兩相接地短路四種。三相短路屬四種。三相短路屬對(duì)稱對(duì)稱短路，短路， 其它屬其它屬不對(duì)稱不對(duì)稱短路。短路。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備；選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備； 進(jìn)行繼保裝置和自動(dòng)裝置的選型與整定計(jì)算；進(jìn)行繼保裝置和自動(dòng)裝置的選型與整定計(jì)算； 分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能；分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能； 選擇限制短路電流的措

3、施；選擇限制短路電流的措施； 確定電力線路對(duì)通信線路的影響等。確定電力線路對(duì)通信線路的影響等。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 負(fù)荷負(fù)荷用恒定電抗表示或忽略不計(jì)；用恒定電抗表示或忽略不計(jì)； 所有所有發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電勢(shì)相位在短路過(guò)程中保的轉(zhuǎn)速和電勢(shì)相位在短路過(guò)程中保 持不變（即發(fā)電機(jī)無(wú)搖擺現(xiàn)象），且所有發(fā)電持不變（即發(fā)電機(jī)無(wú)搖擺現(xiàn)象），且所有發(fā)電 機(jī)的電勢(shì)同相位；機(jī)的電勢(shì)同相位； 認(rèn)為系統(tǒng)中各認(rèn)為系統(tǒng)中各元件參數(shù)元件參數(shù)恒定，在高壓電網(wǎng)中不恒定，在高壓電網(wǎng)中不 計(jì)元件的電阻和導(dǎo)納，變壓器略去勵(lì)磁支路；計(jì)元件的電阻和導(dǎo)納，變壓器略去勵(lì)磁支路； 系

4、統(tǒng)除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)系統(tǒng)除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱局部不對(duì)稱，其余部，其余部 分是三相對(duì)稱的。分是三相對(duì)稱的。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 注意：注意： l 標(biāo)么值是一個(gè)無(wú)單位的比值標(biāo)么值是一個(gè)無(wú)單位的比值 l 對(duì)同一個(gè)實(shí)際值，基值不同時(shí)其標(biāo)幺值也各對(duì)同一個(gè)實(shí)際值，基值不同時(shí)其標(biāo)幺值也各 異。所以當(dāng)說(shuō)一個(gè)量的標(biāo)幺值時(shí)，必須同時(shí)異。所以當(dāng)說(shuō)一個(gè)量的標(biāo)幺值時(shí)，必須同時(shí) 說(shuō)明它的基準(zhǔn)值才有意義說(shuō)

5、明它的基準(zhǔn)值才有意義 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 dd SU通常給定和 2 3 3 d d d dd d d d S I U UU Z SI 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 dd SU原則上和可以任意指定 d S 取一整數(shù)（如100MVA,1000MVA） 或系統(tǒng)中某一最大容量電氣設(shè)備的額定功率 d U 取各級(jí)電網(wǎng)的額定電壓或平均額定電壓 電網(wǎng)額定 電壓/kV 361035110220330 500 電網(wǎng)平均 額定電壓 /

6、kV 3.156.310.537115230345 525 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 2 * * * * * * * 33 33 ddd ddd SU ISU ISUI UZ I UZIUZ I UU Z IS 和 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 * * * 2 * 3 d d d d d d d SS S UU U S II II U U ZZ S 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 標(biāo)幺值標(biāo)幺值1 1 標(biāo)幺值標(biāo)幺值2 2 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值1 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值2

7、 ？ 標(biāo)幺值標(biāo)幺值1 1 標(biāo)幺值標(biāo)幺值2 2 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值1 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值2 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 ()()()*G NG NG N USX銘牌參數(shù)： 2 () *()* 2 () G N d GG N G Nd U S XX SU ()() % T NT Nk USU銘牌參數(shù)： 22 ()() *()* 22 ()() % 100 T NT N dd TT N T NdNd k T UU SS XX SUSU U ()* % 100 k T N U X 注意：盡管變壓器的電抗注意：盡管變壓器的電抗有名值有名值歸算至高壓側(cè)和低壓側(cè)的歐歸算

8、至高壓側(cè)和低壓側(cè)的歐 姆值不同，但其姆值不同，但其標(biāo)幺值標(biāo)幺值是相同的是相同的 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 ()() % R NR NR UIX銘牌參數(shù)： ()() *()* ( * 2 ) 2 ) ( % 100 % 10330 R NR N dd RR N dd R N R R N R R N UU SS XX X X UUII X （ ） 0 xl通常給出每公里的歐姆值 和線路長(zhǎng)度 ()*0 2 Ld L N dd XS Xx l ZU 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ)

9、 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 l假設(shè)選定第假設(shè)選定第1 1段作為基本段；段作為基本段； l然后選擇功率基準(zhǔn)值然后選擇功率基準(zhǔn)值S Sd d和電壓基準(zhǔn)值和電壓基準(zhǔn)值U Ud1 d1。其他各段 。其他各段 的 基 準(zhǔn) 電 壓 分 別 為 ：的 基 準(zhǔn) 電 壓 分 別 為 ： U U d 2d 2 = U= U d 1d 1 * * 1 2 1 / 1 0 . 51 2 1 / 1 0 . 5 ， U Ud3 d3=U =Ud2 d2* *6.6/110 6.6/110 ； l求各元件標(biāo)幺值，作等值電路。求各元件標(biāo)幺值，作等值電路。 G T1T2 L R 電力工程基礎(chǔ)電力工程

10、基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 2 () *()* 2 ()1 G N d GG N G Nd U S XX SU 22 1()(1)1()(2) 1* 22 1()11()2 % 100100 TNTN kdkd T TNdTNd UU USUS X SUSU *0 2 2 d L d S Xxl U 22 2()(2)2()(3) 2* 22 2()22()3 % 100100 TNTN kdkd T TNdTNd UU USUS X SUSU () * 2 3 () % 1003 R N Rd R d R N U XS X UI G T1T2 L R 電力工程基

11、礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 ()()()*G NG NG N USX銘牌參數(shù)： 2 () *()*() ( 2 () * ) d GG G N d GG N G Nd N G N U SS XXX SUS X ()() % T NT Nk USU銘牌參數(shù)： 2 * ( ( ) ) * 2 () % 1 % 10000 T N kd T T k TNd d T N U USUS XX SSU 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 ()() % R NR NR UIX銘牌參數(shù)： ()() * 22 ()() % 100

12、10033 R NR N RdRd RR dav R NR N UU XSXS XX UUII 0 xl通常給出每公里的歐姆值 和線路長(zhǎng)度 ()*()*0 2 0 2 d L N a L dv d N S Xx l U S Xx l U 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 l 在三相電路中在三相電路中, ,標(biāo)幺值相量等于線量；標(biāo)幺值相量等于線量； l 三相功率和單相功率的標(biāo)幺值相同；三相功率和單相功率的標(biāo)幺值相同； l 三相電路的標(biāo)幺值歐姆定律為三相電路的標(biāo)幺值歐姆定律為U U* *=I=I* *X X* *，功率方程，功率方程 為為S S* *=U=

13、U* *I I* *, ,與單相電路的相同；與單相電路的相同； l 當(dāng)電網(wǎng)的電源電壓為額定值時(shí)當(dāng)電網(wǎng)的電源電壓為額定值時(shí)( (即即U U* *=1)=1)，功率標(biāo)，功率標(biāo) 幺值與電流標(biāo)么值相等，且等于電抗標(biāo)么值的倒數(shù)；幺值與電流標(biāo)么值相等，且等于電抗標(biāo)么值的倒數(shù)； 由于上述特點(diǎn)，用標(biāo)么值計(jì)算短路電流可使計(jì)算簡(jiǎn)便，且由于上述特點(diǎn)，用標(biāo)么值計(jì)算短路電流可使計(jì)算簡(jiǎn)便，且 結(jié)果明顯，便于迅速及時(shí)地判斷計(jì)算結(jié)果的正確性。結(jié)果明顯，便于迅速及時(shí)地判斷計(jì)算結(jié)果的正確性。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短

14、路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 因此，也稱其為因此，也稱其為“恒定電勢(shì)源恒定電勢(shì)源” 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 l 短路前短路前電路處于電路處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) sin() sin() m m e Ut iIt 222 ()() m m U I RRLL 1 ()LL tg RR 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與

15、計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 l 設(shè)設(shè)t=0t=0時(shí)刻發(fā)生三相短路時(shí)刻發(fā)生三相短路有一個(gè)有一個(gè)暫態(tài)暫態(tài)過(guò)程過(guò)程 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 sin() m di RiLUt dt 其解就是短路的全電流，其解就是短路的全電流， 它由兩部分組成：它由兩部分組成： 周期分量周期分量和和非周期分量非周期分量。 pnp iii 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 22 () m pm U I RL R L tg 1 sin() ppm iIt 短路電流的強(qiáng)制分量短路電流的強(qiáng)制分量, , 并記為并記為 周期分量周期分量（

16、微分方差的特解）：（微分方差的特解）： P i 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 非周期電流非周期電流 （微分方差的通解）：（微分方差的通解）： a t Tpt np iCeCe 0 pLR 特征方程特征方程 p 的根。的根。 L R p a T 非周期分量電流衰減的時(shí)間常數(shù) 非周期分量電流衰減的時(shí)間常數(shù) R L p Ta 1 短路電流的自由分量短路電流的自由分量, ,記為記為 np i 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 短路的全電流可表示為短路的全電流可表示為： / sin() a t T pnppm i

17、iiItCe sin()sin() mpm IIC 0 sin()sin() npmpm CIiI / sin() sin()sin() a t T pmmpm iItIIe sin() m iIt 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 0 )sin(iI m 0 sin() pmP Ii 00 iiP 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 1.1.概念概念 短

18、路電流最大可能的瞬時(shí)值，用短路電流最大可能的瞬時(shí)值，用 表示。其主要作表示。其主要作 用是校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度。用是校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度。 2.2.非周期電流有最大初值的條件非周期電流有最大初值的條件 （1）短路前電路空載（短路前電路空載（ ） （2）短路發(fā)生時(shí)，電源電勢(shì)過(guò)零（）短路發(fā)生時(shí)，電源電勢(shì)過(guò)零（ ） （3）短路回路為純感性電路（）短路回路為純感性電路（ ） sh i 90 0180 或 0 m I 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約 半個(gè)周期半個(gè)周期時(shí)出現(xiàn)。若時(shí)

19、出現(xiàn)。若f=50Hzf=50Hz，這個(gè)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間 約為約為0.010.01秒秒 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 / / 0.01/0.01/ sin() sin()sin() 0090 cos 0.01 (0.01)(1)2 a a aa t T pmmpm m t T pmpm TT pmppsmphmsh ts iItIIe I iItI e iII eeIK Ii 0.01/ 112 a T shsh KeK 沖擊系數(shù) 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 1.9 sh K 1.85 sh K 1.

20、8 sh K 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 在短路過(guò)程中，任意時(shí)刻在短路過(guò)程中，任意時(shí)刻t t的的短路電流有效值短路電流有效值，是指，是指 以時(shí)刻以時(shí)刻t t為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值。為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值。 2 /2 /2 2 /2 /2 11 () t Tt T ttptnpt t Tt T Ii dtiidt TT 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 非周期電流分量非周期電流分量 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常假定假定：非周期電流非周期電流在以時(shí)在以時(shí) 間間t t為中

21、心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，因而它在為中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，因而它在 時(shí)間時(shí)間t t的有效值就等于它的瞬時(shí)值，即的有效值就等于它的瞬時(shí)值，即 nptnpt iI 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 周期電流分量周期電流分量 對(duì)于對(duì)于周期電流周期電流，它在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值恒，它在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值恒 定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定 的的t t時(shí)刻的幅值。因此，時(shí)刻的幅值。因此，t t時(shí)刻的周期電流有效時(shí)刻的周期電流有效 值應(yīng)為值應(yīng)為 2 pm ptp I II 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章

22、 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 根據(jù)上述假定條件根據(jù)上述假定條件 2 /2 22 /2 1 () t T tptnptpnpt t T IiidtII T 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 短路電流的最大有效值：短路電流的最大有效值： 222 0.01 (1) 212(1) shttpshppsh IIIKIIK 短路電流的最大有效值常用于校驗(yàn)?zāi)承╇姎庠O(shè)備的短路電流的最大有效值常用于校驗(yàn)?zāi)承╇姎庠O(shè)備的 斷流能力或耐力強(qiáng)度斷流能力或耐力強(qiáng)度。 0.01/0.01/ 0.01 221 aa TT npttpmpshp IIeeIKI 電力工程基礎(chǔ)

23、電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 短路功率短路功率也稱為也稱為短路容量短路容量，它等于短路電流有效，它等于短路電流有效 值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電 壓）的乘積，即壓）的乘積，即 3 tavt SU I 用標(biāo)幺值表示時(shí)用標(biāo)幺值表示時(shí) 3 3 avtt tt d avd U II SI IU I 短路容量短路容量主要用來(lái)主要用來(lái)校驗(yàn)開關(guān)的切斷能力。校驗(yàn)開關(guān)的切斷能力。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 (1)(1)選定基準(zhǔn)功率選定基準(zhǔn)功率 和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓 ，作

24、出系，作出系 統(tǒng)的標(biāo)幺值等值電路，其中電源電勢(shì)統(tǒng)的標(biāo)幺值等值電路，其中電源電勢(shì) ，不計(jì)，不計(jì) 負(fù)荷。負(fù)荷。 (2)(2)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗 (3)(3)求短路電流周期分量的標(biāo)幺值求短路電流周期分量的標(biāo)幺值 d S dav UU 1 E * X 1 P I X 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 * 1 33 dd PPdP avav SS IIII XUU （4 4）電流有名值）電流有名值 （5 5）功率的有名值）功率的有名值 * 1 Pdd SISS X 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故

25、障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 例題例題 在下圖所示的無(wú)窮大功率電力系統(tǒng)中，三相短路分別發(fā)生在下圖所示的無(wú)窮大功率電力系統(tǒng)中，三相短路分別發(fā)生 在在 和和 點(diǎn)，試計(jì)算短路電流周期分量、沖擊電流、沖點(diǎn)，試計(jì)算短路電流周期分量、沖擊電流、沖 擊電流有效值和短路容量。各元件的參數(shù)如下：擊電流有效值和短路容量。各元件的參數(shù)如下： 線路線路L： ；40km。變壓器。變壓器T：30MVA，Uk%=10.5。 電抗器電抗器R：6.3kV，0.3kA，XR%=4。電纜。電纜C： 0.5km。 1 f 2 f 0 0.4 / l xkm 0 0.08/ c xkm 1.8 sh K1.85 sh K 電力工程基

26、礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 解：解： （1 1）選定基準(zhǔn)功率）選定基準(zhǔn)功率 和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓100 d SMVA dav UU （2 2）計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值并畫出等值電路圖）計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值并畫出等值電路圖 1*0 22 2* 3* 22 4*0 22 100 L0.4 400.12 115 %10.5100 T0.35 10010030 %46.3100 R0.22 1001006.3330.3 100 C0.08 0.50.1 6.3 d l av kd T N R N dR av R N d c av S Xxl U US X S U

27、 SX X UI S Xxl U 線路 ： 變壓器 ： 電抗器 ： 電纜 ： 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 當(dāng)當(dāng)f f1 1點(diǎn)三相短路時(shí)點(diǎn)三相短路時(shí) （3 3）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗 *1* 0.12XX 等值電路圖如下圖所示等值電路圖如下圖所示 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （4 4）求短路電流周期分量標(biāo)幺值）求短路電流周期分量標(biāo)幺值 11 0.12 P I X （5 5）短路電流周期分量有名值）短路電流周期分量有名值 * 1100 4.18 0.1

28、233115 d Ppdp av S IIIIkA U （） （6 6）沖擊電流和沖擊電流有效值）沖擊電流和沖擊電流有效值 2 2 1 2(1)4.181 2 1.85 16.54 shpsh IIKkA（） 22 1.85 4.1810.94 shshp iK IkA（） 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （7 7）短路容量）短路容量 * 11 100833.3 0.12 Pdd SISSMVA X （） 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 當(dāng)當(dāng)f f2 2點(diǎn)三相短路時(shí)，重復(fù)點(diǎn)三相短路時(shí)，重復(fù)（3 3） （

29、7 7） （3 3）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)求出電源對(duì)短路點(diǎn)的組合電抗 *1*2*3*4* 0.120.39XXXXX （4 4）求短路電流周期分量標(biāo)幺值）求短路電流周期分量標(biāo)幺值 11 1.79 P I X （5 5）短路電流周期分量有名值）短路電流周期分量有名值 * 1100 5.12 1.79336.3 d Ppdp av S IIIIkA U （） 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （6 6）沖擊電流和沖擊電流有效值）沖擊電流和沖擊電流有效值 2 2 1 2(1)5.721 2 1.8 18.64 s

30、hpsh IIKkA（） 22 1.8 5.7214.56 shshp iK IkA（） （7 7）短路容量）短路容量 * 11 10055.87 1.79 Pdd SISSMVA X （） 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 發(fā)生短路時(shí)，作為發(fā)生短路時(shí)，作為電源電源的發(fā)電機(jī)的的發(fā)電機(jī)的內(nèi)部也發(fā)生暫態(tài)內(nèi)部也發(fā)生暫態(tài) 過(guò)程，并不能保持其端電壓和頻率不變過(guò)程，并不能保持其端電壓和頻率不變。一般講，由于。一般講，由于 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量較大，在分析短路電流時(shí)可以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量較大，

31、在分析短路電流時(shí)可以近似近似地地 認(rèn)為轉(zhuǎn)子保持同步轉(zhuǎn)速、即頻率保持恒定，但通常應(yīng)計(jì)認(rèn)為轉(zhuǎn)子保持同步轉(zhuǎn)速、即頻率保持恒定，但通常應(yīng)計(jì) 及發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過(guò)程。及發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過(guò)程。 該電磁暫態(tài)過(guò)程可以應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)的該電磁暫態(tài)過(guò)程可以應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)原理雙反應(yīng)原理 和和超導(dǎo)回路的磁鏈?zhǔn)睾阍沓瑢?dǎo)回路的磁鏈?zhǔn)睾阍韥?lái)分析。來(lái)分析。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 同步發(fā)電機(jī)三相短路后實(shí)測(cè)電流波形同步發(fā)電機(jī)三相短路后實(shí)測(cè)電流波形 (a)定子電流 (b)勵(lì)磁電流 實(shí)測(cè)短路電流波形分析實(shí)測(cè)短路電流波形分析 l 短路電流包絡(luò)線中心短路電流包絡(luò)線中心 偏

32、離時(shí)間軸，說(shuō)明短偏離時(shí)間軸，說(shuō)明短 路電流中含有路電流中含有衰減的衰減的 非周期分量非周期分量； l 交流分量的幅值是衰交流分量的幅值是衰 減的減的，說(shuō)明電勢(shì)或阻，說(shuō)明電勢(shì)或阻 抗是變化的?？故亲兓?。 l 勵(lì)磁回路電流也含有勵(lì)磁回路電流也含有 衰減的交流分量和非衰減的交流分量和非 周期分量，說(shuō)明周期分量，說(shuō)明定子定子 短路過(guò)程中有一個(gè)復(fù)短路過(guò)程中有一個(gè)復(fù) 雜的電樞反應(yīng)過(guò)程。雜的電樞反應(yīng)過(guò)程。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 同步發(fā)電機(jī)三相短路電流波形同步發(fā)電機(jī)三相短路電流波形 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析

33、與計(jì)算 I sh i 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （1 1）電勢(shì)都同相位：電勢(shì)都同相位：短路過(guò)程中各發(fā)電機(jī)之間不短路過(guò)程中各發(fā)電機(jī)之間不 發(fā)生搖擺，并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)都同相位。發(fā)生搖擺，并認(rèn)為所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)都同相位。 （2 2）負(fù)荷近似估計(jì)負(fù)荷近似估計(jì)：或當(dāng)作：或當(dāng)作恒定電抗恒定電抗，或當(dāng)作某，或當(dāng)作某 種臨時(shí)種臨時(shí)附加電源附加電源，視具體情況而定。，視具體情況而定。 （3 3）不計(jì)磁路飽和不計(jì)磁路飽和：系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定：系統(tǒng)各元件的參數(shù)都是恒定 的，可以應(yīng)用疊加原理。的，可以應(yīng)用疊加原理。 （4 4）對(duì)稱三相系統(tǒng)對(duì)稱三相系統(tǒng)：除

34、不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部的：除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部的 不對(duì)稱以外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都當(dāng)做是對(duì)稱的。不對(duì)稱以外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都當(dāng)做是對(duì)稱的。 三相短路實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)三相短路實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè) 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （5 5）純電抗表示純電抗表示: :忽略高壓輸電線的電阻和電容，忽略高壓輸電線的電阻和電容， 忽略變壓器的電阻和勵(lì)磁電流（三相三柱式變壓器的忽略變壓器的電阻和勵(lì)磁電流（三相三柱式變壓器的 零序等值電路除外），加上所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)都同相位零序等值電路除外），加上所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)都同相位 的條件，這就避免了復(fù)數(shù)運(yùn)算。的條件，這就避

35、免了復(fù)數(shù)運(yùn)算。 （6 6）金屬性短路金屬性短路: :短路處相與相（或地）的接觸往短路處相與相（或地）的接觸往 往經(jīng)過(guò)一定的電阻（如外物電阻、電弧電阻、接觸電往經(jīng)過(guò)一定的電阻（如外物電阻、電弧電阻、接觸電 阻等），這種電阻通常稱為阻等），這種電阻通常稱為“過(guò)渡電阻過(guò)渡電阻”。所謂金屬。所謂金屬 性短路，就是不計(jì)過(guò)渡電阻的影響，即認(rèn)為過(guò)渡電阻性短路，就是不計(jì)過(guò)渡電阻的影響，即認(rèn)為過(guò)渡電阻 等于零的短路情況。等于零的短路情況。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 由于配電網(wǎng)的電動(dòng)機(jī)

36、數(shù)量多，由于配電網(wǎng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量多， 短路前運(yùn)行狀態(tài)難以弄清，短路前運(yùn)行狀態(tài)難以弄清， 因而，在實(shí)用計(jì)算中，只考因而，在實(shí)用計(jì)算中，只考 慮短路點(diǎn)附近的大型電動(dòng)機(jī)，慮短路點(diǎn)附近的大型電動(dòng)機(jī)， 對(duì)于其余的電動(dòng)機(jī)，一般可對(duì)于其余的電動(dòng)機(jī)，一般可 當(dāng)作綜合負(fù)荷來(lái)處理當(dāng)作綜合負(fù)荷來(lái)處理 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 用次暫態(tài)電勢(shì)用次暫態(tài)電勢(shì) 和次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗 表示。表示。 G E d X GGdG UEjX I sin GGdGG EUX I 0000 sin GdGGG

37、 EUX I 0 1.051.11 G E 實(shí)用計(jì)算：實(shí)用計(jì)算： 0 1 G E 不計(jì)負(fù)載影響或空載情況下短路：不計(jì)負(fù)載影響或空載情況下短路： 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 用次暫態(tài)電勢(shì)用次暫態(tài)電勢(shì) 和次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗 表示。表示。 M E M X MMMM UEjX I sin MMMMM EUX I 0000 sin MMMMM EUX I 0.2 M X 0 0.88 M E M E M I M U M X 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 用次暫態(tài)電勢(shì)用次暫態(tài)電勢(shì) 和次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗

38、 表示。表示。 LD E LD X LDLDLDLD UEjXI sin LDLDLDLDLD EUXI 0000 sin LDLDLDLDLD EUXI 0.2 LD X 0 0.88 LD E LD E LD I LD U LD X 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 1.1.轉(zhuǎn)移電抗的定義轉(zhuǎn)移電抗的定義 定義：定義：取網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機(jī)的電勢(shì)為零，并僅在網(wǎng)絡(luò)取網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機(jī)的電勢(shì)為零，并僅在網(wǎng)絡(luò) 的短路支路的短路支路 施加電勢(shì)施加電勢(shì) ，在這種情況下，在這種情況下， 與第與第 條支路電流的比值，稱為第條支路電流的比值，稱為第 條電源支路與短路條電源支

39、路與短路 支路支路 之間的之間的轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗。 k E k Eik k i kiki XEI 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 2.2.轉(zhuǎn)移電抗的計(jì)算方法轉(zhuǎn)移電抗的計(jì)算方法 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （1 1）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)法）網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)法 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)的網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)的目的目的是消去除電源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)以外的是消去除電源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)以外的 所有中間節(jié)點(diǎn)，而電源間的轉(zhuǎn)移電抗均可以統(tǒng)統(tǒng)除所有中間節(jié)點(diǎn)，而電源間的轉(zhuǎn)移電抗均可以統(tǒng)統(tǒng)除 去，最后只保留各電源至短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗。去，最后只保留各電源至短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗

40、。 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 2 13 1331 1 32 3223 3 21 2112 Z ZZ ZZZ Z ZZ ZZZ Z ZZ ZZZ 312312 3123 3 312312 2312 2 312312 3112 1 ZZZ ZZ Z ZZZ ZZ Z ZZZ ZZ Z 星網(wǎng)變換星網(wǎng)變換 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡(jiǎn)利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡(jiǎn) 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （2 2）利用轉(zhuǎn)移電抗的定義）利用轉(zhuǎn)移電抗的定義 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 k ki i E X I 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 （3 3）單位電流法）單位電流法 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 由定義求出轉(zhuǎn)移電抗由定義求出轉(zhuǎn)移電抗 電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ) 第六章第六章 短路故障分析與計(jì)算短路故障分析與計(jì)算 000 GMLD GMLD GkM