第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算

1、第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算 本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的本章主要內(nèi)容有：關(guān)于短路的一些基本概念、常用的三相短路電一些基本概念、常用的三相短路電流的計(jì)算方法、簡單不對(duì)稱短路時(shí)流的計(jì)算方法、簡單不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)的電流和電壓。短路點(diǎn)的電流和電壓。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算l短路短路是指相與相之間或相與地之間（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。l三相系統(tǒng)短路故障的類型短路故障的類型第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算l對(duì)稱短路：三相短路； 其它短路稱為不對(duì)稱短路。l最常見的短路：單相接地短路，約65； 三相短路：約5，但對(duì)電力系統(tǒng)影響最嚴(yán)重。

2、產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣被損壞。 1. 短路電流將引起發(fā)熱效應(yīng)2短路電流將引起電動(dòng)力效應(yīng)第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算3短路使網(wǎng)絡(luò)電壓降低4短路可能使系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遭破杯5短路可能干擾通信系統(tǒng)四、計(jì)算短路電流的目的四、計(jì)算短路電流的目的 l短路電流計(jì)算結(jié)果是選擇電氣設(shè)備(斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等)的依據(jù)；l是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和整定的基礎(chǔ)；l是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的依據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算l無限大容量電源：簡稱無限大電源，指S、U常數(shù)、等值內(nèi)阻抗Z0(或X0)的

3、電源。l“無限大”容量電源僅是一種相對(duì)概念。當(dāng)電源容量足夠大時(shí)，若等值內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的(510) ，在電源外部發(fā)生短路時(shí)則電源母線上的電壓變化甚微，即可認(rèn)為它是一個(gè)恒壓源(無限大容量電源)。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算 一、三相短路暫態(tài)過程數(shù)學(xué)分析一、三相短路暫態(tài)過程數(shù)學(xué)分析第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算短路前電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于三相對(duì)稱，可只討論單相電路如A相，另外兩相由對(duì)稱關(guān)系來決定。短路前A相的電壓、電流為RRLLtgLLRRUItIitUummmm)()()()sin()sin(1222其中第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流

4、計(jì)算其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：id=idz+idfl周期分量idz ：又稱短路電流的強(qiáng)制分量 )sin(tUdtdiLRimddRLtgLRUItIidmdzmddzmdz122,)()sin(第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算l非周期分量idf：又稱短路電流的自由分量分常數(shù)。為由初始條件確定的積ARLTAeiaTtdfa,由i0i0，得0)sin()sin()sin()sin(dfddzmmddzmmiIIAAII短路全電流為第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算l短路全電流的瞬時(shí)值是周期分量與非周期分量之和；周期分量的幅值是不變的常數(shù)，而非周期分量是按指

5、數(shù)規(guī)律衰減的直流電流，經(jīng)過幾個(gè)周期后，它就衰減得很小直至為0；短路全電流是一個(gè)以非周期分量為對(duì)稱軸變化的非周期函數(shù)。當(dāng)非周期分量衰減至0時(shí)，過渡過程結(jié)束。電路中的電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)電流就是短路電流的周期分量。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算短路全電流最大必須非周期分量最大。非周期電流有最大初值的條件應(yīng)為(1)相量差 有最大可能值；(2)相量差 在t0時(shí)與時(shí)間軸平行。mmII)0(mmII)0(第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算短路全電流最大的條件：1)短路前電路為空載，即Im0；2)短路回路近似等于純電感回路，即d/2;3)在發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值恰好過0，即電

6、壓的合閘相角=0。最大短路全電流：最大短路全電流：短路后經(jīng)過半個(gè)周期即出現(xiàn)短路全電流的最大瞬時(shí)值 ，例如“無載合閘嚴(yán)重短路”。aTtdzmdzmdeItIicos第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算ch和沖擊系數(shù)Kch l短路沖擊電流：指短路電流最大可能的瞬時(shí)值，用ich表示。l其主要作用是校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度。沖擊系數(shù)與短路網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)R、X的大小有關(guān)，即與短路的地點(diǎn)有關(guān)。 Kch的取值范圍為1 Kch 2(R0時(shí)取2，X0時(shí)取1)。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算 l也叫沖擊電流有效值，指第一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值，即 TdfdzchdtiiTI02)(

7、1假定非周期電流在第一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，等于它在T/2的瞬時(shí)值，則第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算l短路全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。l無限大電源系統(tǒng)，若求ich和Kch，只需求出周期分量有效值Idz即可。 Upj-網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，kV。l求Idz的關(guān)鍵是計(jì)算短路回路總阻抗|Zd|。)(3kAZUIdpjdz第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算1以網(wǎng)絡(luò)的平均電壓Upj取代元件的額定電壓為簡化計(jì)算，假定各元件額定電壓相等（等于額定電壓平均值）， UpjB2高壓電網(wǎng)只計(jì)及電抗(且變壓器不計(jì)勵(lì)磁支路，線路不計(jì)對(duì)地電容)。只有當(dāng)Rd1/3Xd

8、時(shí)高壓電網(wǎng)才計(jì)及電阻。1kV以下低壓系統(tǒng)才計(jì)及電阻。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算 不同基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值換算公式為：短路計(jì)算中，采用近似計(jì)算法，即同一標(biāo)稱電壓電網(wǎng)中的元件，額定電壓都等于網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，基準(zhǔn)電壓也取平均電壓，故NjjNNjSSUUXX2*)(NjNjSSXX*第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算中使用同步電機(jī)的次暫態(tài)電抗Xd，由以額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值X歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為 以變壓器額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值XT*N即為短路電壓百分比Uk/100。歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為GNjNdjdSSXX* TNjkjTS

9、SUX100%*第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算三繞組變壓器有TNjkjTTNjkjTTNjkjTSSUXSSUXSSUX100%100%100%3*32*21*121*jjjLUSlxXUj取線路所在電壓等級(jí)的平均電壓Upj。 廠家給出的參數(shù)一般是額定電壓UN、額定電流IN和電抗百分?jǐn)?shù)XR%。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算以電抗器額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值XR*N即為短路電抗百分比XR/100。歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為2*3100%jjNNRjRUSIUXX注意：電抗器有時(shí)不按額定電壓使用，故不可將UN與Uj約分。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相

10、短路電流計(jì)算三.具有變壓器的多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值等值電路的建立(近似法)取第段作為基本電壓級(jí)，同一電壓級(jí)各元件額定電壓等于平均電壓，變壓器變比取近似變比。發(fā)電機(jī)：GNjNdjjGNNdjjjdGNNdGNNdGNNdSSXUSSUXUSXXSUXUUUUUUSUXkkkXXSUXX*224*2*24*23422321221*232221121*1)()()( 么值歸算至統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)歸算至基本級(jí)的有名值有名值第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算結(jié)論：近似法計(jì)算時(shí)，各電壓等級(jí)的基準(zhǔn)值就等于各自電壓網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，即在多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)電機(jī)、變壓器的統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值計(jì)算與電壓無關(guān)

11、，僅需進(jìn)行功率歸算；線路電抗有名值按所在電壓級(jí)的平均電壓就地歸算。2.各元件按所在電壓等級(jí)求出電抗標(biāo)么值后，無需再考慮變壓器變比進(jìn)行歸算，直接按接線圖連接成等值電路即可。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算計(jì)算步驟：1、繪制計(jì)算電路圖。畫出單相接線圖，各元件按順序編號(hào)，注明各元件額定參數(shù)， 每一電壓級(jí)用平均電壓表示，電抗器標(biāo)明其額定電壓。 2、短路計(jì)算點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行方式確定。系統(tǒng)運(yùn)行方式分最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。3、繪制等值電路圖。A計(jì)算出各元件的電抗標(biāo)么值；B根據(jù)指定的短路點(diǎn)分別繪制出等值電路。等值電路中，只畫出該點(diǎn)短路時(shí)流過短路電流的元件的電抗。4、等值電路歸并與簡化。 第七

12、章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算(5)利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡。對(duì)稱性是指網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同，發(fā)電機(jī)、變壓器、阻抗參數(shù)相等、以及短路電流的走向一致等。利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡網(wǎng)絡(luò)（a)網(wǎng)絡(luò)接線;(b)等值電路;（c）化簡后的等值短路第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算三相短路電流計(jì)算需要計(jì)算的電流電流和其意義：I-次暫態(tài)短路電流，即三相短路電流周期分量起始的有效值，用于保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器的額定斷流容量；Ich -短路全電流的最大有效值，用于校驗(yàn)電氣設(shè)備和

13、母線的動(dòng)穩(wěn)定性和斷路器的額定斷流量；Ich-三相短路沖擊電流，用于校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線的動(dòng)穩(wěn)定性；I-三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值，用于校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算無限大容量系統(tǒng)中l(wèi)II=IIdz(短路電流周期分量有效值）l三相短路電流計(jì)算方法有名值法：用于1kV以下的低壓系統(tǒng)和電壓等級(jí)少、接線簡單的高壓系統(tǒng)。標(biāo)么值法：用于多電壓級(jí)、接線復(fù)雜的高壓系統(tǒng)。選定電壓基本級(jí)Upj；將各元件阻抗歸算至基本級(jí)（采用近似法）；求短路回路總阻抗；計(jì)算短路電流。第七章短路電流分析與計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算計(jì)算短路回路總電抗標(biāo)么值Xd*;計(jì)算短路電流標(biāo)么值、三相短路容量標(biāo)么值；)(3