電氣工程基礎(chǔ)PEPPT課件

1、第一節(jié) 電力系統(tǒng)的短路故障短路：短路：電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。間或相與地之間發(fā)生通路的情況。一、短路的原因及其后果二、短路的類型三、短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)第1頁(yè)/共104頁(yè)一、短路的原因及其后果一、短路的原因及其后果u 短路的原因短路的原因v 電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化，或遭受機(jī)械電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體因絕緣老化，或遭受機(jī)械損傷，或因雷擊、過(guò)電壓引起絕緣損壞；損傷，或因雷擊、過(guò)電壓引起絕緣損壞；v 架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€履冰引起電桿倒塌等，架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€履冰引起電桿倒塌等，或因鳥(niǎo)獸跨接裸露導(dǎo)體等；或因鳥(niǎo)獸跨接裸露導(dǎo)體等；v

2、電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所致的設(shè)備電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所致的設(shè)備缺陷引發(fā)的短路；缺陷引發(fā)的短路；v 運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，如帶負(fù)運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，如帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)關(guān)，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地荷拉隔離開(kāi)關(guān)，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等。線就加上電壓等。 第2頁(yè)/共104頁(yè)u 短路的后果：短路的后果：v 強(qiáng)大的短路電流通過(guò)電氣設(shè)備使發(fā)熱急劇增加，短路持續(xù)強(qiáng)大的短路電流通過(guò)電氣設(shè)備使發(fā)熱急劇增加，短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，足以使設(shè)備因過(guò)熱而損壞甚至燒毀；時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，足以使設(shè)備因過(guò)熱而損壞甚至燒毀；v 巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動(dòng)

3、力，巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使導(dǎo)體變形、扭曲或損壞；可能使導(dǎo)體變形、扭曲或損壞；v 短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中主要負(fù)荷短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中主要負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢甚異步電動(dòng)機(jī)將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢甚至設(shè)備損壞；至設(shè)備損壞；v 短路將引起系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導(dǎo)致并列運(yùn)短路將引起系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重的后果。電。這是短路所導(dǎo)致的最

4、嚴(yán)重的后果。v 巨大的短路電流將在周圍空間產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場(chǎng)，尤其是巨大的短路電流將在周圍空間產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場(chǎng)，尤其是不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)周圍的通信網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)及自動(dòng)控制周圍的通信網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。第3頁(yè)/共104頁(yè)k(3)u 不對(duì)稱短路 ：兩相短路：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪罚簝上喽搪方拥兀簁(2)k(1)k(1, 1)u 相間短路與接地短路 ：相間短路：三相短路、兩相短路接地短路：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪?、兩相短路接地二、短路的類型u 對(duì)稱短路 三相短路 三相電流和電壓仍

5、是對(duì)稱的第4頁(yè)/共104頁(yè)三、短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)三、短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)v 計(jì)算短路電流的主要目的計(jì)算短路電流的主要目的 為為選擇和校驗(yàn)選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備的各種電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性穩(wěn)定性提供依據(jù)。為此，計(jì)算短路沖擊電流以提供依據(jù)。為此，計(jì)算短路沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性，計(jì)算短路電流的周期校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性，計(jì)算短路電流的周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定性；分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定性； 為為設(shè)計(jì)和選擇設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和變電所的發(fā)電廠和變電所的電氣主接線電氣主接線提提供必要的數(shù)據(jù)；供必要的數(shù)據(jù)； 為為合理配置合理配置電力系統(tǒng)中各種電力系統(tǒng)中各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝

6、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置置并正確整定其參數(shù)提供可靠的依據(jù)。并正確整定其參數(shù)提供可靠的依據(jù)。第5頁(yè)/共104頁(yè)v簡(jiǎn)化假設(shè)簡(jiǎn)化假設(shè)I.負(fù)荷用負(fù)荷用恒定電抗恒定電抗表示或略去不計(jì)；表示或略去不計(jì)；II.認(rèn)為系統(tǒng)中各認(rèn)為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定元件參數(shù)恒定，在高壓網(wǎng)絡(luò)，在高壓網(wǎng)絡(luò)中不計(jì)元件的電阻和導(dǎo)納，即各元件均用中不計(jì)元件的電阻和導(dǎo)納，即各元件均用純電抗表示，并認(rèn)為系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的電純電抗表示，并認(rèn)為系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的電勢(shì)同相位，從而避免了復(fù)數(shù)的運(yùn)算；勢(shì)同相位，從而避免了復(fù)數(shù)的運(yùn)算；III. 系統(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)稱外，外，其余部分是三相對(duì)稱的。其余部分是三相對(duì)稱的。第6

7、頁(yè)/共104頁(yè)第二節(jié) 標(biāo)幺制一、標(biāo)幺值二、基準(zhǔn)值的選擇三、不同基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值間的換算 四、變壓器聯(lián)系的多級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)幺值的計(jì)算五、使用標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)第7頁(yè)/共104頁(yè)一、標(biāo)幺值 所謂標(biāo)幺制，就是把各個(gè)物理量用標(biāo)幺值來(lái)表示的一種運(yùn)算方法。其中標(biāo)幺值可定義為物理量的實(shí)際值(有名值)與所選定的基準(zhǔn)值間的比值，即 與實(shí)際值同單位基準(zhǔn)值任意單位實(shí)際值標(biāo)幺值 (7-1) 標(biāo)幺值沒(méi)有單位。 對(duì)于阻抗、電壓、電流和功率等物理量，如選定 Zd、Ud、Id、Sd為各量的基準(zhǔn)值，則其標(biāo)幺值分別為式中，下標(biāo)注“*”者為標(biāo)幺值；下標(biāo)注“d”者為基準(zhǔn)值，無(wú)下標(biāo)者為有名值。 */ )(/ )(/jQPSjQPSSSIIIU

8、UUjXRZjXRZZZdddddd(7-2) 第8頁(yè)/共104頁(yè)二、基準(zhǔn)值的選擇將式(7-3)與(7-4)相除后得：*IZUIUS(7-5) 結(jié)論：結(jié)論：在標(biāo)幺制中，三相電路計(jì)算公式與單相電路的計(jì)算公式在標(biāo)幺制中，三相電路計(jì)算公式與單相電路的計(jì)算公式完全相同。完全相同。在電力系統(tǒng)計(jì)算中，主要涉及對(duì)稱三相電路，計(jì)算時(shí)習(xí)慣上在電力系統(tǒng)計(jì)算中，主要涉及對(duì)稱三相電路，計(jì)算時(shí)習(xí)慣上采用采用線電壓、線電流、三相功率和一相等值阻抗線電壓、線電流、三相功率和一相等值阻抗，這四個(gè)物理，這四個(gè)物理量應(yīng)服從功率方程式和歐姆定律。量應(yīng)服從功率方程式和歐姆定律。ZIUUIS33(7-3) 如選定各基準(zhǔn)值滿足下列關(guān)系

9、：(7-4) ddddddIZUIUS33第9頁(yè)/共104頁(yè)工程計(jì)算中，通常選定工程計(jì)算中，通常選定功功率基準(zhǔn)值率基準(zhǔn)值Sd和和電壓基準(zhǔn)值電壓基準(zhǔn)值Ud，這時(shí)，電流和阻抗的基準(zhǔn)值分這時(shí)，電流和阻抗的基準(zhǔn)值分別為：別為：ddddddddSUIUZUSI233(7-6) (7-7) 其標(biāo)幺值則分別為：XUSjRUSjXRZjXRZISUIIIdddddddd22*3 最后，需將所得結(jié)果換算成有名值，其換算公式為： (7-8) dddddddSSSSUjXRZUSIIIIUUU*2*)(3第10頁(yè)/共104頁(yè)三、不同基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值間的換算 (7-9)22*)(2)(*ddNNNdddUSSUXUSX

10、Xu 在選定了電壓和功率的基準(zhǔn)值Ud和Sd后，則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為：u 先將各自以額定值作基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值還原為有名值，先將各自以額定值作基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值還原為有名值，例如，對(duì)于電抗，按式例如，對(duì)于電抗，按式(7-8)得：得：NNNSUXX2* )()(第11頁(yè)/共104頁(yè)v 變壓器通常給出變壓器通常給出UN、SN及短及短路電壓路電壓Uk的百分值的百分值Uk(%)，以以UN和和SN為基準(zhǔn)值的變壓器為基準(zhǔn)值的變壓器電抗標(biāo)幺值即為：電抗標(biāo)幺值即為：22*)(100(%)ddNNkdTUSSUUXv 發(fā)電機(jī)銘牌上一般給出額定電壓UN，額定功率SN及以UN、SN為基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值X(N)*。22*

11、)(2)(*ddNNNdddUSSUXUSXXv 電抗器通常給出其額定電壓UN、額定電流IN及電抗百分值XR(%)，電抗百分值與其標(biāo)幺值之間的關(guān)系為：( )*2%1003NdRR ddNUSXXUIv 輸電線路的電抗，通常給輸電線路的電抗，通常給出每公里歐姆值，可用下出每公里歐姆值，可用下式換算為統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的式換算為統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值：標(biāo)幺值： 2*)(ddLdLdLUSXZXX第12頁(yè)/共104頁(yè)當(dāng)用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，首先需當(dāng)用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，首先需將磁耦合電路變換為只有電的直接聯(lián)將磁耦合電路變換為只有電的直接聯(lián)系的電路系的電路，即先應(yīng)將不同電壓級(jí)中各元件的參數(shù)全部歸算至某一選定，即先應(yīng)將不同

12、電壓級(jí)中各元件的參數(shù)全部歸算至某一選定的電壓級(jí)，這個(gè)電壓級(jí)稱為基本級(jí)的電壓級(jí)，這個(gè)電壓級(jí)稱為基本級(jí)(或基本段或基本段)，然后選取統(tǒng)一的功率，然后選取統(tǒng)一的功率基準(zhǔn)值和電壓基準(zhǔn)值，將各元件為參數(shù)的有名值換算為標(biāo)幺值。基準(zhǔn)值和電壓基準(zhǔn)值，將各元件為參數(shù)的有名值換算為標(biāo)幺值。 IIIIIIG22KT11KT1 10 0. .5 5/ /1 12 21 1k kV V1 11 10 0/ /6 6. .6 6k kV VLC四、變壓器聯(lián)系的多級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)幺值的計(jì)算實(shí)際上，通常使用的方法是實(shí)際上，通常使用的方法是:v 先確定基本級(jí)和基本級(jí)的基準(zhǔn)電壓；先確定基本級(jí)和基本級(jí)的基準(zhǔn)電壓；v 再按全網(wǎng)統(tǒng)一再按

13、全網(wǎng)統(tǒng)一的功率基準(zhǔn)值和各級(jí)電壓的電壓的功率基準(zhǔn)值和各級(jí)電壓的電壓基準(zhǔn)值計(jì)算基準(zhǔn)值計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各網(wǎng)絡(luò)各元件的電抗標(biāo)幺值。元件的電抗標(biāo)幺值。 在實(shí)際使用中，根據(jù)變壓器變比是在實(shí)際使用中，根據(jù)變壓器變比是按實(shí)際變比按實(shí)際變比或或按近似變比按近似變比(變壓器兩側(cè)平均額定電壓之比變壓器兩側(cè)平均額定電壓之比)，分為，分為準(zhǔn)確計(jì)算法準(zhǔn)確計(jì)算法及及近似計(jì)算法近似計(jì)算法。 第13頁(yè)/共104頁(yè)1準(zhǔn)確計(jì)算法(變壓器用實(shí)際變比)(7-13) 一般在有一般在有n臺(tái)變壓器的網(wǎng)絡(luò)中，任一段基準(zhǔn)電壓可按下式確定：臺(tái)變壓器的網(wǎng)絡(luò)中，任一段基準(zhǔn)電壓可按下式確定：ndndKKKUU21)(1式中，式中，Ud基本段中選定的基準(zhǔn)電壓；基

14、本段中選定的基準(zhǔn)電壓；Ud(n)待確定段的基準(zhǔn)電壓；待確定段的基準(zhǔn)電壓； K1K2Kn變壓器變化，變比的分子為基本段一側(cè)的變壓器變壓器變化，變比的分子為基本段一側(cè)的變壓器額定電壓，分母為待歸算段一側(cè)的變壓器額定電壓。額定電壓，分母為待歸算段一側(cè)的變壓器額定電壓。對(duì)圖示系統(tǒng)，假定選第對(duì)圖示系統(tǒng)，假定選第I段為基本段，其余兩段的電壓基準(zhǔn)值均段為基本段，其余兩段的電壓基準(zhǔn)值均通過(guò)通過(guò)變壓器的實(shí)際變比計(jì)算變壓器的實(shí)際變比計(jì)算。6 . 6/110121/5 .1011121/5 .1011211dIdIdIIIdIdIdIIUKKUUUKUUIIIIIIG22KT11KT1 10 0. .5 5/ /1

15、 12 21 1k kV V1 11 10 0/ /6 6. .6 6k kV VLC需要指出的是，各不同需要指出的是，各不同電壓段的電壓段的基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流不同流不同，但各段的，但各段的基準(zhǔn)功率基準(zhǔn)功率則相同則相同。在確定了網(wǎng)絡(luò)中各段的在確定了網(wǎng)絡(luò)中各段的基準(zhǔn)電壓后，即可利用全網(wǎng)基準(zhǔn)電壓后，即可利用全網(wǎng)統(tǒng)一的基準(zhǔn)功率和各段的基統(tǒng)一的基準(zhǔn)功率和各段的基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的電抗準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值。標(biāo)幺值。第14頁(yè)/共104頁(yè)根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的電壓等級(jí)，不同電壓等級(jí)相應(yīng)的根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的電壓等級(jí)，不同電壓等級(jí)相應(yīng)的平均額定電壓平均額定電壓（UAV）約比相應(yīng)電壓級(jí)的約比相應(yīng)電

16、壓級(jí)的額定電壓（額定電壓（UN）值值高高5%。U av (kV)： 3， 6， 10， 35， 110， 220， 330， 500UN (kV)： 3.15， 6.3， 10.5， 37， 115， 230， 345， 525 2近似計(jì)算法 由于準(zhǔn)確計(jì)算法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中變壓器較多時(shí)，計(jì)算由于準(zhǔn)確計(jì)算法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中變壓器較多時(shí)，計(jì)算各段基準(zhǔn)電壓仍較復(fù)雜。各段基準(zhǔn)電壓仍較復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取同一電壓級(jí)的各元件最高額定電壓與最低額定為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取同一電壓級(jí)的各元件最高額定電壓與最低額定電壓的平均值，并稱之為電壓的平均值，并稱之為“網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓Uav

17、”。將由變壓器。將由變壓器聯(lián)系的兩側(cè)額定電壓用網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓代替，變壓器的聯(lián)系的兩側(cè)額定電壓用網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓代替，變壓器的實(shí)際變實(shí)際變比比就可以就可以用變壓器兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓之比來(lái)代替用變壓器兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓之比來(lái)代替，即有所謂，即有所謂的近似計(jì)算法。的近似計(jì)算法。第15頁(yè)/共104頁(yè)IIIIIIG22KT11KT1 10 0. .5 5/ /1 12 21 1k kV V1 11 10 0/ /6 6. .6 6k kV VLC仍以圖仍以圖7-1為例，若選定第為例，若選定第I段的電壓基準(zhǔn)值為該段的平均段的電壓基準(zhǔn)值為該段的平均額定電壓額定電壓Ud1=10.5kV，則，則可

18、見(jiàn)，各段的基準(zhǔn)電壓就直接等于該段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電可見(jiàn)，各段的基準(zhǔn)電壓就直接等于該段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓，無(wú)需計(jì)算。壓，無(wú)需計(jì)算。 計(jì)算時(shí)，各元件的額定電壓一律用該元件所在段網(wǎng)絡(luò)的平計(jì)算時(shí)，各元件的額定電壓一律用該元件所在段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓，均額定電壓，但電抗器例外但電抗器例外。kVUkVUdIIIdII3 . 63 . 61151155 .1015 .10115115/5 .1015 .10第16頁(yè)/共104頁(yè)為便于計(jì)算，現(xiàn)將準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)算法的電抗標(biāo)幺值為便于計(jì)算，現(xiàn)將準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)算法的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式歸納如下表所示。計(jì)算公式歸納如下表所示。表7-2 7-2 電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)

19、幺值計(jì)算公式 2)(2)(*)(*ddNGNGNGGUSSUXX)(*)(*NGdNGGSSXX2)(2)(*100(%)ddNTNTkTUSSUUX)(*)(*NTdNTTSSXX2)()(*3100(%)ddNRNRRRUSIUUX2)()(*3100(%)avdNRNRRRUSIUXX2*ddLLUSXX2*avdLLUSXX準(zhǔn)確計(jì)算法(變壓器用實(shí)際變比)近似計(jì)算法(變壓器用近似變比)發(fā)電機(jī)變壓器電抗器 輸電線 注：如發(fā)電機(jī)電抗以百分值給出，則公式中的XG(N)用XG(%)/100代入 公式中的Ud或Uav均為各元件所在段的值。 第17頁(yè)/共104頁(yè)例例7-1：對(duì)圖：對(duì)圖7-2(a)所示

20、的輸電系統(tǒng)，試分別用準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)所示的輸電系統(tǒng)，試分別用準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)算法計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)中各元件的標(biāo)幺值及發(fā)電機(jī)電勢(shì)的標(biāo)幺值。算法計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)中各元件的標(biāo)幺值及發(fā)電機(jī)電勢(shì)的標(biāo)幺值。 26. 0dXII I II IG2T1T31.5MVA10.5/121kV15MVA110/6.6kVLCL30MVA10.5kVE=11kV80km6kV0.3kA2.5kmkm/4. 0 5.10(%)kU5.10(%) kU5(%) RXkm/08. 0解： 取第I段電路為基本段。取基準(zhǔn)功率Sd=100MVA，第I段的基準(zhǔn)電壓UdI=10.5kV。項(xiàng)目項(xiàng)目1. 準(zhǔn)確計(jì)算法準(zhǔn)確計(jì)算法2. 近似計(jì)算法近

21、似計(jì)算法UdUav115 kVUdUav6.3 kVkV 121121/5 .1015 .10/1KUdIkV 26. 76 . 6/1101121/)/(221KUKKUdIIdI第18頁(yè)/共104頁(yè)各元件電抗的標(biāo)幺值分別為： 1E E= =1 1. .0 05 565432元件元件1. 準(zhǔn)確計(jì)算法準(zhǔn)確計(jì)算法2. 近似計(jì)算法近似計(jì)算法發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)G( X1* )變壓器變壓器T1( X2* )輸電線路輸電線路( X3* )變壓器變壓器T2( X4* )電抗器電抗器L( X5* )電纜線電纜線C( X6* )發(fā)動(dòng)機(jī)電勢(shì)發(fā)動(dòng)機(jī)電勢(shì)（ E* )87. 05 .10100305 .1026. 0222

22、2*)(dIdNNNGUSSUX33. 05 .101005 .315 .101005 .10222)( 12)( 1*)( 1dIdNTNTNTUSSUX22. 0121100804 . 022dIIdLUSX58. 0121100151101005 .10222)(22)(2*)(2dIIdNTNTNTUSSUX09. 126. 71003 . 0361005322)()(*)(ddNRNRNRUSIUX38. 026. 71005 . 208. 022)(ddcLUSX05. 15 .1011dIUE05. 15 .1011avIUE87. 03010026. 0*)(NdNGSSX33

23、. 05 .311001005 .10)( 1*)( 1NTdNTSSX24. 0115100804 . 022avIIdLUSX7 . 0151001005 .10)(2*)(2NTdNTSSX455. 132)()(*)(avdNRNRNRUSIUX504. 03 . 61005 . 208. 022)(avdcLUSX第19頁(yè)/共104頁(yè) 概括起來(lái)說(shuō)，采用標(biāo)幺值有如下優(yōu)點(diǎn)：概括起來(lái)說(shuō)，采用標(biāo)幺值有如下優(yōu)點(diǎn)：u 使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。u 某些非電的物理量，當(dāng)用標(biāo)幺值表示時(shí)，可與某些非電的物理量，當(dāng)用標(biāo)幺值表示時(shí)，可與另一物理量相等。另一物理量相等。u 易于比較各種電氣設(shè)備的特性及

24、參數(shù)。易于比較各種電氣設(shè)備的特性及參數(shù)。u 便于對(duì)計(jì)算結(jié)果作出分析及判斷其正確與否。便于對(duì)計(jì)算結(jié)果作出分析及判斷其正確與否。五、使用標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)第20頁(yè)/共104頁(yè)第三節(jié) 無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路u 無(wú)限大功率電源無(wú)限大功率電源：容量無(wú)限大，內(nèi)阻抗為零。端電：容量無(wú)限大，內(nèi)阻抗為零。端電壓保持恒定。壓保持恒定。短路計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過(guò)短路回路總短路計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過(guò)短路回路總阻抗的阻抗的5%10%時(shí)，就可以近似認(rèn)為此電源為無(wú)限時(shí)，就可以近似認(rèn)為此電源為無(wú)限大功率電源。大功率電源。一、短路暫態(tài)過(guò)程分析二、短路沖擊電流和最大有效值電流三、短路功率（短路容量）四、無(wú)限大功率系統(tǒng)

25、的短路電流計(jì)算第21頁(yè)/共104頁(yè))sin(tUum)sin(0tIim222)()(LLRRUImmRRLLarctg)(0一、短路暫態(tài)過(guò)程分析u 短路前：第22頁(yè)/共104頁(yè))sin(tURidtdiLmaa其解為：周期分量ip：非周期分量inp：)sin()sin(tItZUipmmp22)(/LRUImpmRLarctgaTtnpAeiTa L / R短路全電流表達(dá)式 ：TatpmnppaAetIiii/)sin(u 在t = 0秒發(fā)生三相短路時(shí)的微分方程第23頁(yè)/共104頁(yè)u 短路前后瞬間電感中電流不能突變，故有：AIIpmm)sin()sin(0)sin()sin(00pmmnpI

26、IiAu a相短路電流TatpmmpmaeIItIi/0)sin()sin()sin(第24頁(yè)/共104頁(yè)二、短路沖擊電流和最大有效值電流u 短路沖擊電流ish短路電流最大可能的瞬時(shí)值TatpmmpmaeIItIi/0)sin()sin()sin(aTtpmpmaeItIicos 故有u 出現(xiàn)條件：90 短路前空載（Im=0） 合閘角=0第25頁(yè)/共104頁(yè)當(dāng)t0.01s時(shí)出現(xiàn)最大值：pmshpmTTpmpmshIKIeeIIiaa)1 (01. 001. 0u沖擊系數(shù)Ksh:aTsheK01.01且有： 1Ksh2工程計(jì)算時(shí)：在發(fā)電機(jī)電壓母線短路，取Ksh=1.9；在發(fā)電廠高壓側(cè)母線或發(fā)電機(jī)

27、出線電抗器后發(fā)生短路時(shí)，Ksh=1.85；在其他地點(diǎn)短路時(shí)，Ksh=1.8uish用途：校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路時(shí)的電動(dòng)力穩(wěn)定度。第26頁(yè)/共104頁(yè)v 最大有效值電流Ish短路全電流的最大有效值u短路全電流的有效值It ：是指以 t 時(shí)刻為中心的一周期內(nèi)短路全電流瞬時(shí)值的均方根值，即:2 2 22 2 2)(11TtTtnptptTtTtttdtiiTdtiTI22 nptpttIII簡(jiǎn)化，近似得第27頁(yè)/共104頁(yè)u短路全電流的最大有效值Ish ：出現(xiàn)在短路后的第一周期內(nèi)，又稱為沖擊電流的有效值。pshnptpnptpmshIKiIiIi22)01. 0(2) 1( stnppshnp

28、tIIKi因此222) 1(212) 1( shppshpshKIIKII故有當(dāng)Ksh=1.9時(shí)，Ish=1.62Ip；Ksh=1.8時(shí)，Ish=1.51Ip。u Ish用途 ：校驗(yàn)電氣設(shè)備的斷流能力或耐力強(qiáng)度。第28頁(yè)/共104頁(yè)三、短路功率（短路容量）*33 tdtdavtavdttIIIIUIUSSS用標(biāo)么值表示：tavtIUS3u 短路功率短路功率等于短路電流有效值乘以短路處的正常工作電壓（一等于短路電流有效值乘以短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓），即般用平均額定電壓），即也就是說(shuō)，當(dāng)假設(shè)基準(zhǔn)電壓等于正常工作電壓時(shí)，短路功率的標(biāo)幺值與短路電流的標(biāo)幺值相等。ffdSIS短路功率的

29、含義： 一方面開(kāi)關(guān)要能切斷這樣大的短路電流；另一方面，在開(kāi)關(guān)斷流時(shí)，其觸頭應(yīng)能經(jīng)受住工作電壓的作用。 短路功率只是一個(gè)定義的計(jì)算量，而不是測(cè)量量。第29頁(yè)/共104頁(yè)四、無(wú)限大功率系統(tǒng)的短路電流計(jì)算*1XXUIp取平均額定電壓進(jìn)行計(jì)算，則系統(tǒng)的端電壓取平均額定電壓進(jìn)行計(jì)算，則系統(tǒng)的端電壓U=Uav，若選取，若選取Ud=Uav，則無(wú)限大功率系統(tǒng)端電，則無(wú)限大功率系統(tǒng)端電壓的標(biāo)幺值為壓的標(biāo)幺值為1。則。則* XIIIIddpp有名值：* XSSISddp短路功率：第30頁(yè)/共104頁(yè)1. 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值： 線路：XL*0.450100/11520.151 變壓器：XT*(10.5/100)(

30、100/20)0.5252. 電源至短路點(diǎn)的總電抗為X*XL*XT*0.6763. 無(wú)限大功率電源E*U*U/Ud115/11514. 短路電流周期分量 標(biāo)么值 IP* E* / X*1/0.676 1.4793 有名值 IP IdIP* Sd /(Uav31/2) / X* 100/(37 31/2) /0.6762.31kA 例7-1 某變壓器由無(wú)限大功率電源供電，如圖所示，當(dāng)在k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，試計(jì)算短路電流的周期分量，沖擊電流及短路功率（取Ksh=1.8）。解 取Sd=100MVA, Ud=Uav。5. 沖擊電流kAkAIKIKipshpmshsh88. 531. 228 . 1 2

31、6. 短路容量MVAMVAXSSd148 676. 0100*第31頁(yè)/共104頁(yè)第四節(jié) 網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化與轉(zhuǎn)移電抗的計(jì)算一、一、網(wǎng)絡(luò)的等值簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的等值簡(jiǎn)化二、二、轉(zhuǎn)移阻抗的概念轉(zhuǎn)移阻抗的概念三、三、利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流短路電流第32頁(yè)/共104頁(yè)一、網(wǎng)絡(luò)的等值簡(jiǎn)化u 等值電勢(shì)法 等效變換的原則應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)中其他部分的電壓、電流在變換前后保持不變。IIIIn21eqeqnnZUEZUEZUEZUE2211 即：故則，令 , 0 0 21eqnEEEEeqnZZZZ111121niieqZZ111eqeqnnZEZEZEZEU2211 0 則，令niiniiiniiieqeqZ

32、ZEZEZE1111第33頁(yè)/共104頁(yè)u 星網(wǎng)變換法mkknjninijXXXX11321322332131133212112111111111xxxxxXxxxxxXxxxxxXv常用 Y-變換公式： 231312231332313122312223131213121XXXXXxXXXXXxXXXXXxv - Y變換公式：第34頁(yè)/共104頁(yè)u 利用電路的對(duì)稱性化簡(jiǎn)電位相等的節(jié)點(diǎn)，可直接相連；等電位點(diǎn)之間的電抗，可短接后除去。第35頁(yè)/共104頁(yè)二、轉(zhuǎn)移阻抗的概念u 定義：如果只在第i個(gè)電源節(jié)點(diǎn)加電勢(shì)Ei，其他電勢(shì)為零，則與從第k個(gè)節(jié)點(diǎn)流出網(wǎng)絡(luò)的電流Ik之比值，即為i節(jié)點(diǎn)與k節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移

33、阻抗Xik 。ikikIEX/nknikikkkZEZEZEZEI2211u 應(yīng)用前提 線性網(wǎng)絡(luò)的疊加原理u 轉(zhuǎn)移阻抗的應(yīng)用第36頁(yè)/共104頁(yè)三、利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流u 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)法第37頁(yè)/共104頁(yè)u 單位電流法54333442142122111/XIUEIIIXUIXIUUIIIXXXUIXXIUkbkkbabaaikikIEX/ 移阻抗：各電源點(diǎn)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)令E1=E2=E3=0，在k點(diǎn)加上Ek，使支路X1中通過(guò)單位電流，即取I1=1，則第38頁(yè)/共104頁(yè)例7-2 某系統(tǒng)等值電路如下圖所示，所有電抗和電勢(shì)均為歸算至統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。 1. 試分別用網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)法及單位電流法求各

34、電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 2. 若在k點(diǎn)發(fā)生三相短路，試求短路點(diǎn)電流的標(biāo)幺值。解：1. 求轉(zhuǎn)移電抗網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)法：第39頁(yè)/共104頁(yè)單位電流法：21. 10 . 121. 104. 3398. 021. 1*3*3*2*2IEXIEXkkkk2. 求短路電流：69. 221. 10 . 104. 31 . 183. 025. 13*32*21*1*kkkkXEXEXEI令 I3*=1.0，E2=E3=0，則得Ua*=I3*X11*=10.525=0.525I2*=Ua*/X10*=0.525/1.32=0.398Ik*=I2*+I3*=0.398+1.0=1.398 Ek*=Ua*+Ik*X8*

35、=0.525+1.3980.49=1.21電源2及電源3至短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為：第40頁(yè)/共104頁(yè)第五節(jié)第五節(jié) 有限容量系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)三相有限容量系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算短路電流的實(shí)用計(jì)算無(wú)限大功率電源：端電壓維持不變有限容量電源： 存在內(nèi)電抗，端電壓突變一、一、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的電磁暫態(tài)過(guò)程電磁暫態(tài)過(guò)程二、二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的計(jì)算的計(jì)算三、三、應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流第41頁(yè)/共104頁(yè)一、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的電磁暫態(tài)過(guò)程一、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的電磁暫態(tài)過(guò)程u 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)：超導(dǎo)體

36、閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t。：超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t。u 楞茨定則楞茨定則：任何閉合線圈在突然變化的瞬間，都將維持：任何閉合線圈在突然變化的瞬間，都將維持與之交鏈的總磁鏈不變。與之交鏈的總磁鏈不變。u 短路暫態(tài)過(guò)程：短路暫態(tài)過(guò)程：1.發(fā)電機(jī)定子繞組中周期分量電流的突然變化，將對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生強(qiáng)發(fā)電機(jī)定子繞組中周期分量電流的突然變化，將對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生強(qiáng)烈的電樞反應(yīng)作用；烈的電樞反應(yīng)作用；2.為了抵消定子電樞反應(yīng)產(chǎn)生的交鏈發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的磁鏈，以為了抵消定子電樞反應(yīng)產(chǎn)生的交鏈發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的磁鏈，以維持勵(lì)磁繞組在短路發(fā)生瞬間的總磁鏈不變，勵(lì)磁繞組內(nèi)將產(chǎn)維持勵(lì)磁繞組在短路發(fā)生瞬間的總磁鏈不變，勵(lì)磁繞組內(nèi)將產(chǎn)生一

37、項(xiàng)直流電流分量，它的方向與原有的勵(lì)磁電流方向相同；生一項(xiàng)直流電流分量，它的方向與原有的勵(lì)磁電流方向相同；3.這項(xiàng)附加的直流分量產(chǎn)生的磁通也有一部分要穿入定子繞組，這項(xiàng)附加的直流分量產(chǎn)生的磁通也有一部分要穿入定子繞組，從而使定子繞組的周期分量電流增大；從而使定子繞組的周期分量電流增大；4.實(shí)際電機(jī)的繞組中都存在電阻，所有繞組的磁鏈都將發(fā)生變化，實(shí)際電機(jī)的繞組中都存在電阻，所有繞組的磁鏈都將發(fā)生變化，逐步過(guò)渡到新的穩(wěn)態(tài)值。因此，勵(lì)磁繞組中因維持磁鏈不變而逐步過(guò)渡到新的穩(wěn)態(tài)值。因此，勵(lì)磁繞組中因維持磁鏈不變而出現(xiàn)的自由直流分量電流終將衰減至零；出現(xiàn)的自由直流分量電流終將衰減至零；5.與轉(zhuǎn)子自由直流分

38、量對(duì)應(yīng)的、突然短路時(shí)定子周期分量中的自與轉(zhuǎn)子自由直流分量對(duì)應(yīng)的、突然短路時(shí)定子周期分量中的自由電流分量亦將逐步衰減，定子電流最終為穩(wěn)態(tài)短路電流。由電流分量亦將逐步衰減，定子電流最終為穩(wěn)態(tài)短路電流。第42頁(yè)/共104頁(yè)u 短路分析短路分析：v 在在無(wú)阻尼繞組無(wú)阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子中唯有勵(lì)磁繞組是閉合繞的同步發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子中唯有勵(lì)磁繞組是閉合繞組，在短路瞬間，與該繞組交鏈的總磁鏈不能突變。因此，可以給組，在短路瞬間，與該繞組交鏈的總磁鏈不能突變。因此，可以給出一個(gè)與勵(lì)磁繞組總磁鏈成正比的電勢(shì)出一個(gè)與勵(lì)磁繞組總磁鏈成正比的電勢(shì)Eq，稱為，稱為q軸軸暫態(tài)電勢(shì)，暫態(tài)電勢(shì)，對(duì)對(duì)應(yīng)的同步發(fā)電機(jī)電抗為

39、應(yīng)的同步發(fā)電機(jī)電抗為Xd，稱為，稱為暫態(tài)電抗暫態(tài)電抗。不計(jì)同步電機(jī)縱軸和橫軸參數(shù)的不對(duì)稱，從而由暫態(tài)電勢(shì)不計(jì)同步電機(jī)縱軸和橫軸參數(shù)的不對(duì)稱，從而由暫態(tài)電勢(shì)E代代替替q軸暫態(tài)電勢(shì)軸暫態(tài)電勢(shì)Eq。無(wú)阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程可表示為：。無(wú)阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程可表示為：計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流用的計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流用的空載電勢(shì)空載電勢(shì)Eq：將隨著勵(lì)磁電流：將隨著勵(lì)磁電流的突變而的突變而突變突變；什么電勢(shì)在短路瞬間什么電勢(shì)在短路瞬間不會(huì)發(fā)生突變不會(huì)發(fā)生突變？IXjUEdE可根據(jù)短路前運(yùn)行狀態(tài)及同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)Xd求出，并近似認(rèn)為它在突然短路瞬間保持不變，從而可用于計(jì)算暫態(tài)短路電流的初始值。無(wú)阻尼繞組

40、的同步發(fā)電機(jī)突然短路的過(guò)渡過(guò)程稱之為暫態(tài)過(guò)程。第43頁(yè)/共104頁(yè)IXjUEEEddq v 在在有阻尼繞組有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)（水輪發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)）中，的同步發(fā)電機(jī)（水輪發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)）中，轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組都是閉合繞組，在短路瞬間，與它們轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組都是閉合繞組，在短路瞬間，與它們交鏈的總磁鏈不能突變。因此，可以給出一個(gè)與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和縱交鏈的總磁鏈不能突變。因此，可以給出一個(gè)與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和縱軸阻尼繞組的總磁鏈成正比的電勢(shì)軸阻尼繞組的總磁鏈成正比的電勢(shì)Eq和一個(gè)與轉(zhuǎn)子橫軸阻尼繞組的和一個(gè)與轉(zhuǎn)子橫軸阻尼繞組的總磁鏈成正比的電勢(shì)總磁鏈成正比的電勢(shì)Ed，分別稱為，

41、分別稱為q軸和軸和d軸次暫態(tài)電勢(shì)，對(duì)應(yīng)的發(fā)軸次暫態(tài)電勢(shì)，對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗分別為電機(jī)次暫態(tài)電抗分別為Xd和和Xq。忽略縱軸和橫軸參數(shù)的不對(duì)稱時(shí)，有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)忽略縱軸和橫軸參數(shù)的不對(duì)稱時(shí)，有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程可表示為：方程可表示為：E可根據(jù)短路前運(yùn)行狀態(tài)及同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)Xd求出，并近似認(rèn)為它在突然短路瞬間保持不變，從而可用于計(jì)算暫態(tài)短路電流的初始值。有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)突然短路的過(guò)渡過(guò)程稱之為次暫態(tài)過(guò)程。第44頁(yè)/共104頁(yè)二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的計(jì)算二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的計(jì)算 只要把只要把系統(tǒng)所有元件都用其次暫態(tài)參數(shù)表示系統(tǒng)所有元件都用其次暫態(tài)參

42、數(shù)表示，次暫態(tài)電流的計(jì)算，次暫態(tài)電流的計(jì)算就同穩(wěn)態(tài)電流一樣了。就同穩(wěn)態(tài)電流一樣了。 系統(tǒng)中所有系統(tǒng)中所有靜止元件靜止元件的次暫態(tài)參數(shù)都與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)相同，而的次暫態(tài)參數(shù)都與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)相同，而旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)則不同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。的次暫態(tài)參數(shù)則不同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。 在在突然短路瞬間突然短路瞬間，系統(tǒng)中所有同步電機(jī)的，系統(tǒng)中所有同步電機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)均保持短路次暫態(tài)電勢(shì)均保持短路發(fā)生前瞬間的值發(fā)生前瞬間的值。因此，可由此計(jì)算次暫態(tài)電勢(shì)。因此，可由此計(jì)算次暫態(tài)電勢(shì)。00000sinIXUEE 若短路前在額定電壓下滿載運(yùn)行： XXd0.125，cos0.8，U01，I01故 E110.1250.6

43、1.075 若在空載情況下短路或不計(jì)負(fù)載影響，則有I0=0， E01 一般地，發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)標(biāo)幺值在1.051.15之間。第45頁(yè)/共104頁(yè)u沖擊電流的計(jì)算：mshshIKiu 異步電動(dòng)機(jī)在突然短路時(shí)提供的短路電流v 異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗的標(biāo)幺值： X1/Istv 一般 Ist47，故 X0.2v 異步電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電勢(shì)的近似計(jì)算公式：0000sinIXUE )(0kXXEI u起始次暫態(tài)電流的計(jì)算：GTLkkkX0EXTXLX圖7-19 次暫態(tài)電流計(jì)算示意圖v 短路前在額定電壓下運(yùn)行：故01 1 0.2 0.60.88E 000.2 cos0.8 U1 I1X 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，只有異步

44、電動(dòng)機(jī)機(jī)端的殘余電壓低于異步電動(dòng)機(jī)的E0時(shí)，電動(dòng)機(jī)才會(huì)暫時(shí)地向系統(tǒng)提供一部分功率。LDshLDshLDIKi 2對(duì)綜合負(fù)荷，可取X0.35， E0.8，因此第46頁(yè)/共104頁(yè)例7-4 試計(jì)算圖示網(wǎng)絡(luò)中k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊電流。Gk=1T2T3T3L2L1L0.2X 60MVASC5MVA18MVA20MVA7.5MVA31.5MVA10km20km60km10.5kV115kV6.3kV1LD30MVA6MVA3LD2LDbac%10.5kU%10.5kU%10.5kU圖7-21 例7-4的網(wǎng)絡(luò)圖解：發(fā)電機(jī)G：取E=1.08，X=0.12； 同步調(diào)相機(jī)SC：取E=1.2，X=0.2； 負(fù)

45、荷：取E=0.8，X=0.35； 線路電抗： 每km以0.4計(jì)算1. 取Sd=100MVA，Ud=Uav，各元件電抗的標(biāo)幺值計(jì)算如下： 發(fā)電機(jī)： X1=0.12100/600.2 調(diào)相機(jī)： X2=0.2100/54 負(fù)荷LD1： X3=0.35100/301.17 負(fù)荷LD2 ： X4=0.35100/181.95 負(fù)荷LD3 ： X5=0.35100/65.83 變壓器T1： X6=0.105100/31.50.33 變壓器T2： X7=0.105100/200.53 變壓器T3： X8=0.105100/7.51.4 線路L1： X9=0.460100/11520.18 線路L2： X10

46、=0.420100/11520.06 線路L3： X11=0.410100/11520.03第47頁(yè)/共104頁(yè)2. 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)：04. 117. 12 . 02 . 08 . 017. 108. 1/93. 14 . 103. 09 . 168. 09 . 168. 0)/(9 . 106. 053. 095. 1495. 14)/(68. 018. 033. 017. 12 . 017. 12 . 0)/(3113313168111312141074213963112XXXEXEEEEXXXXXXXXXXXXXXX01. 19 . 168. 068. 093. 09 . 104. 1/93.

47、 095. 1448 . 095. 12 . 1/1312127136768422442427XXXEXEEEEXXXEXEEEE3. 起始次暫態(tài)電流計(jì)算 由變壓器T3方面提供的電流為 I E8 /X141.01/1.930.523 由負(fù)荷LD3提供的電流為 ILD3 E5 /X50.8/5.830.137第48頁(yè)/共104頁(yè)4. 沖擊電流計(jì)算 a點(diǎn)殘余電壓： UaI(X8X11)=0.523(1.40.03)0.75 線路L1、L2的電流分別為 IL1(E6Ua)/ X12=(1.04-0.75)/0.680.427 IL2IIL10.5230.4270.096 b、c點(diǎn)殘余電壓分別為： U

48、bUaIL1(X6X9)=0.750.427(0.330.18)0.97 UcUaIL2(X7X10)=0.750.096(0.530.06)0.807 因Ub和Uc都高于0.8，負(fù)荷LD1和LD2不會(huì)提供短路電流。故由變壓器T3方面來(lái)的短路電流都是發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)提供的，可取Ksh=1.8；而負(fù)荷LD3提供的短路電流則取Ksh=1。kAkAIIIidLDsh97.13 16. 9)137. 02523. 028 . 1 ( )2128 . 1 ( 短路處電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流為：kAkAId16. 93 . 63100短路處的沖擊電流為：第49頁(yè)/共104頁(yè)5. 近似計(jì)算： 考慮到負(fù)荷LD1和LD2

49、離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，可將它們略去不計(jì)。把同步發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)取作E1.0，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)（負(fù)荷LD3除外）對(duì)短路點(diǎn)的總電抗為：05. 2 4 . 103. 0)06. 053. 04/()18. 033. 02 . 0( )/()(811107296114XXXXXXXXX變壓器T3方面提供的短路電流為： I1/2.050.49短路處的沖擊電流為：13.20kA 16. 9)137. 0249. 028 . 1 ( )228 . 1 ( kAIIIidLDshv 此值較前面算得的小6%，在實(shí)際計(jì)算中，一般允許采用這種簡(jiǎn)化計(jì)算。第50頁(yè)/共104頁(yè)三、應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流u 計(jì)算曲線與計(jì)算曲線

50、法計(jì)算曲線：為方便工程計(jì)算，采用概率統(tǒng)計(jì)方法繪制出一種短路電流周期分量隨時(shí)間和短路點(diǎn)距離而變化的曲線。計(jì)算曲線法：應(yīng)用計(jì)算曲線確定任意時(shí)刻短路電流周期分量有效值的方法。計(jì)算電抗：將歸算到發(fā)電機(jī)額定容量的組合電抗的標(biāo)幺值和發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗的額定標(biāo)幺值之和定義為計(jì)算電抗，并記為Xc，即Xc Xd Xk。u計(jì)算曲線法的應(yīng)用計(jì)算曲線分為汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)兩種類型；計(jì)及了負(fù)荷的影響，故在使用時(shí)可舍去系統(tǒng)中所有負(fù)荷支路；在計(jì)算出以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的計(jì)算電抗后，按計(jì)算電抗和所要求的短路發(fā)生后某瞬刻t，從計(jì)算曲線或相應(yīng)的數(shù)字表格查得該時(shí)刻短路電流周期分量的標(biāo)幺值。計(jì)算曲線只作到Xc=3.45為止。當(dāng)X

51、c3.45時(shí)，表明發(fā)電機(jī)離短路點(diǎn)電氣距離很遠(yuǎn)，近似認(rèn)為短路電流的周期分量已不隨時(shí)間而變。即：IItI1/Xc第51頁(yè)/共104頁(yè)u 應(yīng)用計(jì)算曲線法的具體計(jì)算步驟：1.作等值網(wǎng)絡(luò)：選取網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)功率和基準(zhǔn)電壓（一般選取Sd=100MVA, Ud=Uav），計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各元件在統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值，旋轉(zhuǎn)電機(jī)用次暫態(tài)電抗，負(fù)荷略去不計(jì)。2. 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換：求各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗Xik。3. 求計(jì)算電抗：將各轉(zhuǎn)移電抗按各等值發(fā)電機(jī)的額定容量歸算為計(jì)算電抗，即： Xci= Xik SN i / Sd4. 求求t時(shí)刻短路電流周期分量的標(biāo)時(shí)刻短路電流周期分量的標(biāo)幺值幺值：根據(jù)各計(jì)算電抗和指定時(shí)：根據(jù)各計(jì)算

52、電抗和指定時(shí)刻刻t，從相應(yīng)的計(jì)算曲線或?qū)?yīng)，從相應(yīng)的計(jì)算曲線或?qū)?yīng)的數(shù)字表格中查出各等值發(fā)電機(jī)的數(shù)字表格中查出各等值發(fā)電機(jī)提供的短路電流周期分量的標(biāo)幺提供的短路電流周期分量的標(biāo)幺值對(duì)無(wú)限大功率系統(tǒng)，取母線電值對(duì)無(wú)限大功率系統(tǒng)，取母線電壓壓U=1，則短路電流周期分量為，則短路電流周期分量為Ipk1/Xk5. 計(jì)算短路電流周期分量的有名值計(jì)算短路電流周期分量的有名值u合并電源的主要原則：v距短路點(diǎn)電氣距離（即相聯(lián)系的電抗值）大致相等的同類型發(fā)電機(jī)可以合并；v遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的不同類型發(fā)電機(jī)可以合并；v直接與短路點(diǎn)相連的發(fā)電機(jī)應(yīng)單獨(dú)考慮；v無(wú)限大功率系統(tǒng)因提供的短路電流周期分量不衰減而不必查計(jì)算曲線，應(yīng)單

53、獨(dú)計(jì)算。第52頁(yè)/共104頁(yè)例7-4 圖示電力系統(tǒng)在k點(diǎn)發(fā)生三相短路，試求： （1）t=0s和t=0.5s的短路電流； （2）短路沖擊電流及0.5s時(shí)的短路功率。各元件的型號(hào)和參數(shù)為： 發(fā)電機(jī)G1、G2為汽輪發(fā)電機(jī)，每臺(tái)容量為 31.25MVA，Xd=0.13 發(fā)電機(jī)G3、G4為水輪發(fā)電機(jī)，每臺(tái)容量為 62.5MVA，Xd=0.135 變壓器T1、T2每臺(tái)容量為 31.5MVA，Uk(%)=10.5 變壓器T3、T4每臺(tái)容量為 60MVA，Uk（%）=10.5 母線電抗器為 10kV，1.5kA，XR%=8 線路L1長(zhǎng)50km，0.4/km 線路L2長(zhǎng)80km，0.4/km 無(wú)限大功率系統(tǒng)內(nèi)電

54、抗 X=0第53頁(yè)/共104頁(yè)解：1. 參數(shù)計(jì)算，作等值網(wǎng)絡(luò)取Sd=100MVA, Ud=Uav各元件電抗的標(biāo)幺值為：發(fā)電機(jī)G1，G2： X1=X2= 0.13100/31.250.416變壓器T1，T2： X3=X4= 0.105100/31.50.333電抗器R：279. 05 .101005 . 131008. 03100(%)225ddNNRUSIUXX線路L1： X6= 0.450100/11520.151線路L2： X7= 0. 450100/11520.242變壓器T3，T4： X8=X9= 0.105100/60 0.75發(fā)電機(jī)G3，G4： X10=X11= 0.135100/

55、62.5 0.216第54頁(yè)/共104頁(yè)2. 化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)，求各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 X12=(X1X3)/20.375 X13=(X8X10)/20.196 作Y-變換，并除去電源間的轉(zhuǎn)移電抗支路 X14=X6X13 X6X13/ X70.469 X15= X6X7 X6X7 / X130.579各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為：等值發(fā)電機(jī)G1, 2：X(1/2)k=X12=0.375等值發(fā)電機(jī)G3, 4：X(3/4)k=X14=0.469無(wú)限大功率系統(tǒng)：Xk=X15=0.579第55頁(yè)/共104頁(yè)3. 求各電源的計(jì)算電抗 G1, 2：Xc1= 0.375231.25/1000.234 G

56、3, 4：Xc2= 0.469262.5/1000.5864. 查計(jì)算曲線數(shù)字表，求短路電流周期分量的標(biāo)幺值提提供供短短路路電電流流的的機(jī)機(jī)組組 短短路路計(jì)計(jì) 算算時(shí)時(shí)間間 電電流流值值 G1，2 (Xc1=0.234) G3，4 (Xc2=0.586) S (Xk=0.579) 短短路路點(diǎn)點(diǎn)總總電電流流/kA 0s 標(biāo)標(biāo)幺幺值值 有有名名值值/kA 4.88 1.460 1.84 1.156 1.73 0.868 3.484 0.5s 標(biāo)標(biāo)幺幺值值 有有名名值值/kA 2.93 0.92 1.795 1.127 1.73 0.868 2.915 kAkAIkAkAIIIkAkAIIIdNNN

57、NNN502. 01153100628. 011535 .622314. 0115325.312)115(43)4/3(21)2/1 (5.計(jì)算短路電流有名值：第56頁(yè)/共104頁(yè)6計(jì)算短路沖擊電流及0.5s的短路功率kA972. 8 kA)868. 0156. 1 (28 . 146. 1285. 1 ( )()4, 3()2, 1(shGshGshshiiiiv0.5s時(shí)的短路功率：MVA 581 MVA 10073. 1)5 .622(795. 1)25.312(93. 2 )(5 . 0)4, 3()4, 3(5 . 0)2, 1()2, 1(5 . 05 . 0dGNGGNGSISI

58、SISv沖擊電流：短路點(diǎn)在火電廠升壓變壓器高壓側(cè)，G1，2的沖擊系數(shù)應(yīng)取Ksh=1.85，其余電源離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，均可取Ksh=1.8，次暫態(tài)電流起始值I=Ip(t=0)，因此第57頁(yè)/共104頁(yè)58第六節(jié) 電力系統(tǒng)各元件的負(fù)序與零序參數(shù) 一、對(duì)稱分量法二、序阻抗的概念三、同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗和零序電抗四、異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序電抗和零序電抗五、變壓器的零序等值電路及其參數(shù)六、架空輸電線路的零序阻抗第58頁(yè)/共104頁(yè)cbaaaaIIIaaaaIII111113122021(7-46)式中，運(yùn)算子a=ej120o，a2=e-j120o，且有a3=1，1+a+a2=0； 、 、 分別為a相電流的正序、負(fù)

59、序、零序分量，并有： 1aI2aI0aI 在三相電路中，對(duì)于任意一組不對(duì)稱的三相相量，可以分解為三組三相對(duì)稱的相量，這就是“三相相量對(duì)稱分量法” 當(dāng)選擇a a相作為基準(zhǔn)相時(shí)，不對(duì)稱的三相相量與其對(duì)稱分量之間的關(guān)系為( (以電流為例) )：一、對(duì)稱分量法第59頁(yè)/共104頁(yè)00022224022212021112011212401ooooacbaajcaajbaajcaajbIIIIaIeII aIeII aIeIIaIeI(7-47) 由上式可以得出正序、負(fù)序、零序三組對(duì)稱分量，如右圖所示。結(jié)論：結(jié)論：v 正序分量的相序與正常對(duì)稱運(yùn)行的正序分量的相序與正常對(duì)稱運(yùn)行的三相系統(tǒng)相序相同三相系統(tǒng)相序

60、相同(逆時(shí)針?lè)较蚰鏁r(shí)針?lè)较?；v 而負(fù)序分量的相序則與正序的相反而負(fù)序分量的相序則與正序的相反(順時(shí)針?lè)较蝽槙r(shí)針?lè)较?；v 零序分量則三相同相位。零序分量則三相同相位。1aI1bI1cI2bI2aI2cI = =0aI0bI0cI第60頁(yè)/共104頁(yè)120 abcI Is sI I(7-48) 矩陣矩陣S稱為對(duì)稱分量變換矩陣。稱為對(duì)稱分量變換矩陣。當(dāng)已知一組三相不對(duì)稱的相量時(shí)，可由上式求得各序當(dāng)已知一組三相不對(duì)稱的相量時(shí)，可由上式求得各序?qū)ΨQ分量。已知各序?qū)ΨQ分量時(shí)，也可以用反變換求出對(duì)稱分量。已知各序?qū)ΨQ分量時(shí)，也可以用反變換求出三相不對(duì)稱的相量三相不對(duì)稱的相量1120 abcI Is s