電氣工程基礎(chǔ)電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算ppt課件

1、3.1 3.1 概述概述 短路就是指相與相或相與地之間發(fā)生不正常通路的情況。對稱短路不對稱短路兩相短路(10%)兩相接地短路(20%)三相短路(5%)單相接地短路(65%)代表符號表示圖短路種類三相短路兩相短路單相短路兩相短路接地f 3f 1,1f 2f 1使短路點(diǎn)附近支路的電流大幅度添加，引起使短路點(diǎn)附近支路的電流大幅度添加，引起導(dǎo)體發(fā)熱或變形；導(dǎo)體發(fā)熱或變形； 系統(tǒng)電壓大幅度下降，呵斥產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損系統(tǒng)電壓大幅度下降，呵斥產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損 壞等后果；壞等后果；短路缺點(diǎn)會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。短路缺點(diǎn)會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。采取限制短路電流的措施，合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)，采取限制短路電流的措施，合理設(shè)計(jì)

2、電網(wǎng)，比如在線路上安裝電抗器；比如在線路上安裝電抗器； 迅速將發(fā)生短路的部分與系統(tǒng)其他部分隔分開，迅速將發(fā)生短路的部分與系統(tǒng)其他部分隔分開，使無缺點(diǎn)部分恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，比如裝設(shè)繼電維護(hù)使無缺點(diǎn)部分恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，比如裝設(shè)繼電維護(hù)安裝；安裝； 進(jìn)展繼電維護(hù)設(shè)計(jì)和整定；進(jìn)展繼電維護(hù)設(shè)計(jì)和整定； 為了選擇電氣設(shè)備，校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定為了選擇電氣設(shè)備，校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；和動穩(wěn)定； 進(jìn)展接線方案的比較和選擇。進(jìn)展接線方案的比較和選擇。3.2 3.2 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 無論由此電源供電的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生什么擾動，電源的電壓幅值和頻率均為恒定的電源

3、。v 3.2.1 3.2.1 三相短路的暫態(tài)過程三相短路的暫態(tài)過程端端部部 sinsinRRLLtgLLRRUItIitUummmAmA 10222000 tURidtdiLmAAsinaTtpmAcetIi sin強(qiáng)迫分強(qiáng)迫分量、交量、交流分量、流分量、回路穩(wěn)回路穩(wěn)態(tài)電流、態(tài)電流、幅值在幅值在暫態(tài)過暫態(tài)過程中不程中不變。變。aTtpmAcetIi sin22LRUImpm -周期分量幅值周期分量幅值RLTa-直流分量衰減時(shí)間常數(shù)直流分量衰減時(shí)間常數(shù)arctan()LR-短路阻抗角短路阻抗角C C為積分常數(shù)，由初始條件決議，其值為短路電流直流為積分常數(shù)，由初始條件決議，其值為短路電流直流分量也

4、稱為非周期分量或自在分量的起始值；分量也稱為非周期分量或自在分量的起始值；自在分量、直流分量、自在分量、直流分量、按指數(shù)規(guī)律衰減為零。按指數(shù)規(guī)律衰減為零。在電感性的電路中，短路前后電流不能突變，所以：在電感性的電路中，短路前后電流不能突變，所以：0000ApmmAicIIi sinsin短路前瞬間電流短路前瞬間電流短路后瞬間電流短路后瞬間電流 sinsinpmmIIc00從而從而aTtpmmpmAeIItIisinsinsin00aTtpmmpmBeIItIi 00000120120120sinsinsinaTtpmmpmCeIItIi 00000240240240sinsinsin3.2.2

5、 3.2.2 短路沖擊電流和最大有效值電流短路沖擊電流和最大有效值電流1.1.短路沖擊電流短路沖擊電流分別為分別為A A、B B、C C相短路相短路前瞬間的電流；前瞬間的電流；000CBAiii,分別為分別為A、B、C相短路電相短路電流直流分量的起始值；流直流分量的起始值；000CBAiii ,分別為分別為A A、B B、C C相短路電相短路電流交流分量的起始值。流交流分量的起始值。000pCpBpAiii,出現(xiàn)最大的短路沖擊電流的條件：出現(xiàn)最大的短路沖擊電流的條件：直流電流的初值越大，暫態(tài)過程中短路沖擊電流也就越大。直流電流的初值越大，暫態(tài)過程中短路沖擊電流也就越大。直流分量的起始值大小與電

6、源電壓的初始角直流分量的起始值大小與電源電壓的初始角 及短路前回路及短路前回路中電流值中電流值 及及 角等有關(guān)。角等有關(guān)。 0mI 圖圖3-33-3為為t=0t=0時(shí)辰時(shí)辰A A相相量圖相相量圖 ：電源電壓；：電源電壓； ：短路前的電流；：短路前的電流； ：短路電流交流分量；：短路電流交流分量；相量在時(shí)間軸相量在時(shí)間軸t t上的投影上的投影 ：短路前電流瞬時(shí)值；：短路前電流瞬時(shí)值； ：短路后交流分量瞬時(shí)值；：短路后交流分量瞬時(shí)值；差值差值 為直流分量的起始值；為直流分量的起始值；mAU0mAIpmAI0Ai0pAi0Ai 假設(shè)短路前空載假設(shè)短路前空載 ，短路時(shí)，短路時(shí)電源電壓正好過零，即電源電

7、壓正好過零，即 ，且，且電路為純電感電路時(shí)電路為純電感電路時(shí) ，短路瞬時(shí)直流分量有最大的起始短路瞬時(shí)直流分量有最大的起始值，即等于交流分量的幅值。此值，即等于交流分量的幅值。此時(shí)時(shí)A A相的沖擊電流最大。相的沖擊電流最大。0 090 假設(shè)改動假設(shè)改動 ，使相量差，使相量差 與時(shí)間軸平行，那么直流分量與時(shí)間軸平行，那么直流分量 值最大；假設(shè)相量差與時(shí)間軸垂直，值最大；假設(shè)相量差與時(shí)間軸垂直，那么那么 0 0，自在分量不存在，即，自在分量不存在，即A A相相電流從一種穩(wěn)態(tài)直接進(jìn)入另一種穩(wěn)電流從一種穩(wěn)態(tài)直接進(jìn)入另一種穩(wěn)態(tài)，沒有暫態(tài)過程。態(tài)，沒有暫態(tài)過程。 pmAmAII00Ai 0Ai mAUpmA

8、I090 00mAIA相沖擊電流：相沖擊電流：aTtpmpmAeItIi cospmMpmTTpmpmMIKIeeIIiaa0100101.KMKM：沖擊系數(shù)，表示沖擊電流為短路電流交流分量幅值的倍數(shù)。：沖擊系數(shù)，表示沖擊電流為短路電流交流分量幅值的倍數(shù)。沖擊系數(shù)的變化范圍：沖擊系數(shù)的變化范圍：12MKf1f1在發(fā)電機(jī)端部發(fā)生短路時(shí)，在發(fā)電機(jī)端部發(fā)生短路時(shí)，kM=1.9kM=1.9；f2f2在發(fā)電廠高壓側(cè)母線上短路時(shí)，在發(fā)電廠高壓側(cè)母線上短路時(shí)， kM=1.85kM=1.85；f3f3其他地點(diǎn)短路時(shí)，其他地點(diǎn)短路時(shí)，kM=1.8kM=1.8。f1f2f3電力系統(tǒng)適用計(jì)算中，電力系統(tǒng)適用計(jì)算中，

9、kMkM的取值：的取值：計(jì)算沖擊電流的作用：檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動穩(wěn)定度。計(jì)算沖擊電流的作用：檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動穩(wěn)定度。2.2.短路電流的最大有效值短路電流的最大有效值 在短路過程中，任一時(shí)辰在短路過程中，任一時(shí)辰t t的短路電流的有效值是以的短路電流的有效值是以時(shí)辰時(shí)辰t t為中心的一個(gè)周期為中心的一個(gè)周期T T內(nèi)瞬時(shí)電流的方均根值，即內(nèi)瞬時(shí)電流的方均根值，即22222211TtTttptTtTtttdtiiTdtiTI 直流分量電流是隨時(shí)間衰減的。在實(shí)踐的電力系統(tǒng)中，直流分量電流是隨時(shí)間衰減的。在實(shí)踐的電力系統(tǒng)中，短路電流交流分量的幅值也是隨時(shí)間衰減的。短路電流交流分量的幅值也

10、是隨時(shí)間衰減的。 為了簡化計(jì)算，忽略交直流分量在周期為了簡化計(jì)算，忽略交直流分量在周期T T內(nèi)的衰減。內(nèi)的衰減。即以為：直流分量在以時(shí)間即以為：直流分量在以時(shí)間t t為中心的一個(gè)周期為中心的一個(gè)周期T T內(nèi)近似恒內(nèi)近似恒定不變，因此它在時(shí)間定不變，因此它在時(shí)間t t的有效值就等于它在該時(shí)辰的瞬的有效值就等于它在該時(shí)辰的瞬時(shí)值；對于交流分量，也以為它在所計(jì)算的周期內(nèi)幅值是時(shí)值；對于交流分量，也以為它在所計(jì)算的周期內(nèi)幅值是恒定的。恒定的。即在即在t t時(shí)辰：時(shí)辰：短路電流最大有效值的作用：校驗(yàn)斷路器的斷流才干。短路電流最大有效值的作用：校驗(yàn)斷路器的斷流才干。pmpmptttIIIiI70702.

11、最大有效值電流發(fā)生在短路后約半個(gè)周期時(shí)：最大有效值電流發(fā)生在短路后約半個(gè)周期時(shí)：22010212170702MpmsttpmMKIiII. 3.3 同步發(fā)電機(jī)忽然三相短路的物理過程及短路同步發(fā)電機(jī)忽然三相短路的物理過程及短路電流的分析電流的分析 同步發(fā)電機(jī)不能看成無限大容量，內(nèi)部存在暫態(tài)過同步發(fā)電機(jī)不能看成無限大容量，內(nèi)部存在暫態(tài)過程，因此不能堅(jiān)持其端電壓和頻率不變。程，因此不能堅(jiān)持其端電壓和頻率不變。 由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量較大，在分析短路電流時(shí)近由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量較大，在分析短路電流時(shí)近似地以為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子堅(jiān)持同步轉(zhuǎn)速，只思索發(fā)電機(jī)的電似地以為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子堅(jiān)持同步轉(zhuǎn)速，只思索發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過

12、程。磁暫態(tài)過程。3.3.1 同步發(fā)電機(jī)在空載情況下忽然三相短路的物理過程同步發(fā)電機(jī)在空載情況下忽然三相短路的物理過程 同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電樞反響磁動勢的大同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電樞反響磁動勢的大小固定，在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)，由于它與轉(zhuǎn)子沒有相小固定，在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)，由于它與轉(zhuǎn)子沒有相對運(yùn)動，因此不會在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流。對運(yùn)動，因此不會在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流。 當(dāng)發(fā)電機(jī)端部忽然三相短路時(shí)，定子電流在數(shù)值上將當(dāng)發(fā)電機(jī)端部忽然三相短路時(shí)，定子電流在數(shù)值上將急劇變化，由于電感回路的電流不能突變，定子繞組中必急劇變化，由于電感回路的電流不能突變，定子繞組中必然有其他電流自在分量產(chǎn)生

13、，從而引起電樞反響磁通變化。然有其他電流自在分量產(chǎn)生，從而引起電樞反響磁通變化。此變化又會影響到轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流，進(jìn)一此變化又會影響到轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流，進(jìn)一步影響定子電流的變化。步影響定子電流的變化。 根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍?，定子繞組根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍?，定子繞組中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通試圖對鉸鏈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通試圖對鉸鏈的轉(zhuǎn)子磁通去磁。的轉(zhuǎn)子磁通去磁。磁鏈方向確實(shí)定：磁鏈方向確實(shí)定： 定子各繞組軸線的正方向作為定子各繞組軸線的正方向作為各繞組磁鏈的正方向，各相繞組中各繞組磁鏈的正方向，各相繞組中正方向電流產(chǎn)生的磁鏈方向與繞組正方向電流產(chǎn)生的磁鏈方向與繞組軸線的正方向相反，即定子

14、繞組中軸線的正方向相反，即定子繞組中正電流產(chǎn)生負(fù)磁通。正電流產(chǎn)生負(fù)磁通。 轉(zhuǎn)子繞組中正向電流產(chǎn)生的磁轉(zhuǎn)子繞組中正向電流產(chǎn)生的磁鏈與軸線的正方向一樣，即在轉(zhuǎn)子鏈與軸線的正方向一樣，即在轉(zhuǎn)子方面，正電流產(chǎn)生正磁通。方面，正電流產(chǎn)生正磁通。圖圖3-53-5為凸極同步發(fā)電機(jī)的表示圖。轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正方為凸極同步發(fā)電機(jī)的表示圖。轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正方向，向，q q軸超前軸超前d d軸軸900900。勵磁繞組。勵磁繞組ffff的軸線與的軸線與d d軸重合。阻尼軸重合。阻尼繞組用兩個(gè)相互正交的短接繞組等效，軸線與繞組用兩個(gè)相互正交的短接繞組等效，軸線與d d軸重合的稱軸重合的稱為為DDDD阻尼繞組，軸線與阻

15、尼繞組，軸線與q q軸重合的稱為軸重合的稱為QQQQ阻尼繞組。阻尼繞組。1. 1. 定子回路短路電流定子回路短路電流當(dāng)當(dāng)t=0t=0時(shí)，定子繞組發(fā)生三相短路，磁鏈瞬時(shí)值為：時(shí)，定子繞組發(fā)生三相短路，磁鏈瞬時(shí)值為： 設(shè)短路前發(fā)電機(jī)處于空載形狀，此時(shí)沒有電樞反響，設(shè)短路前發(fā)電機(jī)處于空載形狀，此時(shí)沒有電樞反響，設(shè)設(shè) 為轉(zhuǎn)子為轉(zhuǎn)子d d軸與軸與A A相繞組軸線的初始夾角，那么有：相繞組軸線的初始夾角，那么有：0 00000000000240120 tttCBAcoscoscos00000000000240120 coscoscosCBA主磁通鉸主磁通鉸鏈的磁鏈鏈的磁鏈 定子繞組發(fā)生短路后瞬間，定子三相

16、繞組中感應(yīng)出的定子繞組發(fā)生短路后瞬間，定子三相繞組中感應(yīng)出的自在電流分量產(chǎn)生的磁鏈應(yīng)滿足：自在電流分量產(chǎn)生的磁鏈應(yīng)滿足：把短路前后的磁鏈代入上式：把短路前后的磁鏈代入上式：000000CCCBBBAAA 感應(yīng)出的自在電流分量產(chǎn)生的磁鏈主磁鏈鉸鏈的磁鏈0000000000000000240240120120tttCBA coscoscoscoscoscost=0時(shí)主磁鏈鉸鏈的磁鏈 根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾愣?，任何一個(gè)閉合的超導(dǎo)體線圈不根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾愣桑魏我粋€(gè)閉合的超導(dǎo)體線圈不思索發(fā)電機(jī)電阻，它的磁鏈應(yīng)堅(jiān)持不變。思索發(fā)電機(jī)電阻，它的磁鏈應(yīng)堅(jiān)持不變。 根據(jù)規(guī)定定子電流的正方向與磁鏈正方向相反，定根據(jù)規(guī)定定子

17、電流的正方向與磁鏈正方向相反，定子三相短路電流為子三相短路電流為000000000000240240120120tIIitIIitIIimmCmmBmmAcoscoscoscoscoscos 定子繞組中的直流分量在空間構(gòu)成恒定的磁動勢。當(dāng)定子繞組中的直流分量在空間構(gòu)成恒定的磁動勢。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于縱軸和橫軸磁阻不同，每轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于縱軸和橫軸磁阻不同，每轉(zhuǎn)過18001800頻頻率為基頻的率為基頻的2 2倍，主磁路磁阻交變一次。要真正維持定子倍，主磁路磁阻交變一次。要真正維持定子繞組的磁鏈不變，只需在這個(gè)恒定的磁勢上添加一個(gè)順應(yīng)繞組的磁鏈不變，只需在這個(gè)恒定的磁勢上添加一個(gè)順應(yīng)磁阻變化的

18、、具有磁阻變化的、具有2 2倍同步頻率的交變分量才能夠得到。因倍同步頻率的交變分量才能夠得到。因此在定子的三相短路電流中，還應(yīng)有此在定子的三相短路電流中，還應(yīng)有2 2倍同步頻率的電流。倍同步頻率的電流。2 2倍頻率電流的幅值取決于縱軸和橫軸磁阻之差，其值普通倍頻率電流的幅值取決于縱軸和橫軸磁阻之差，其值普通不大。不大。2. 2. 勵磁回路電流分量勵磁回路電流分量A A、定子忽然短路后，在定子繞組上產(chǎn)生交流基波分、定子忽然短路后，在定子繞組上產(chǎn)生交流基波分量電流，產(chǎn)生的磁動勢與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的電樞量電流，產(chǎn)生的磁動勢與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的電樞反響磁通要穿過轉(zhuǎn)子主磁路，為堅(jiān)持勵磁磁鏈不變，反響

19、磁通要穿過轉(zhuǎn)子主磁路，為堅(jiān)持勵磁磁鏈不變，勵磁繞組中出現(xiàn)一個(gè)與勵磁電流同方向的直流電流，勵磁繞組中出現(xiàn)一個(gè)與勵磁電流同方向的直流電流，用于抵消電樞反響磁鏈。用于抵消電樞反響磁鏈。B B、定子電流中的直流分量所產(chǎn)生的在空間靜止的磁場，、定子電流中的直流分量所產(chǎn)生的在空間靜止的磁場，使轉(zhuǎn)子勵磁繞組中產(chǎn)生一個(gè)同步頻率的交變磁鏈，即在使轉(zhuǎn)子勵磁繞組中產(chǎn)生一個(gè)同步頻率的交變磁鏈，即在勵磁繞組中感生出一個(gè)同步頻率的交流分量。勵磁繞組中感生出一個(gè)同步頻率的交流分量。C C、定子電流中的、定子電流中的2 2倍頻分量所產(chǎn)生的倍頻分量所產(chǎn)生的2 2倍同步速空間磁倍同步速空間磁場，也使轉(zhuǎn)子勵磁繞組中產(chǎn)生一個(gè)同步頻率

20、的交變磁鏈，場，也使轉(zhuǎn)子勵磁繞組中產(chǎn)生一個(gè)同步頻率的交變磁鏈，即在勵磁繞組中感生出一個(gè)同步頻率的交流分量。即在勵磁繞組中感生出一個(gè)同步頻率的交流分量。D D、同理，定子側(cè)電樞反響磁鏈也使轉(zhuǎn)子阻尼繞組中感、同理，定子側(cè)電樞反響磁鏈也使轉(zhuǎn)子阻尼繞組中感應(yīng)出電流，直軸阻尼繞組中感應(yīng)出直流和基波交流分應(yīng)出電流，直軸阻尼繞組中感應(yīng)出直流和基波交流分量，假定定子回路電阻為零，電樞反響只需直軸，在量，假定定子回路電阻為零，電樞反響只需直軸，在直軸阻尼繞組中感應(yīng)出基波交流分量。直軸阻尼繞組中感應(yīng)出基波交流分量。dT3.3.2 3.3.2 無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)的忽然三相短路電流無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)的

21、忽然三相短路電流在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，凸極電機(jī)在忽略定子電阻情況下，電壓方在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，凸極電機(jī)在忽略定子電阻情況下，電壓方程為：程為：qqddqXI jXI jUE)0(qddQqddqqdqdqdqqddqXXI jEXXI jXIIjUXI jXI jXI jXI jUE)0(通常知的是發(fā)電機(jī)端電壓和定子全電流，而空載電勢通常知的是發(fā)電機(jī)端電壓和定子全電流，而空載電勢EqEq和和IdId、IqIq均是末知的電樞反響磁動勢與交軸的空間相位差均是末知的電樞反響磁動勢與交軸的空間相位差未知。要求空載電勢，必需首先確定未知。要求空載電勢，必需首先確定q q軸的位置。軸的位置。qqqdQXI jUXIIj

22、UEEQEQ為虛擬電動勢，其方向在為虛擬電動勢，其方向在q q軸上。軸上。假設(shè)把端電壓分解成兩假設(shè)把端電壓分解成兩個(gè)軸向分量：個(gè)軸向分量：電壓方程可改寫為：電壓方程可改寫為：qdUUUddqqXI jUEqqdXI jU0交軸等值電路交軸等值電路直軸等值電路直軸等值電路雙反響實(shí)際雙反響實(shí)際dqXI jUE 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隱在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隱極機(jī)在忽略定子電阻情極機(jī)在忽略定子電阻情況下，電壓方程為：況下，電壓方程為：發(fā)電機(jī)忽然短路時(shí)，由于暫態(tài)過程中各種分量的產(chǎn)生，對發(fā)電機(jī)忽然短路時(shí)，由于暫態(tài)過程中各種分量的產(chǎn)生，對應(yīng)的電動勢、電抗均發(fā)生變化，不能再經(jīng)過穩(wěn)態(tài)方程求暫應(yīng)的電動勢、電抗均發(fā)生變化，不能再

23、經(jīng)過穩(wěn)態(tài)方程求暫態(tài)過程中的短路電流。態(tài)過程中的短路電流。假設(shè)不思索倍頻分量，發(fā)電機(jī)定子短路電流中只含有交流假設(shè)不思索倍頻分量，發(fā)電機(jī)定子短路電流中只含有交流基波分量和直流分量。在空載短路的情況下，直流分量起基波分量和直流分量。在空載短路的情況下，直流分量起始值與基波交流分量的起始值大小相等，方向相反。假設(shè)始值與基波交流分量的起始值大小相等，方向相反。假設(shè)能求得交流基波電流，那么定子短路全電流也就確定了。能求得交流基波電流，那么定子短路全電流也就確定了。以上電壓方程是穩(wěn)態(tài)的。以上電壓方程是穩(wěn)態(tài)的。1 1、短路前空載，轉(zhuǎn)子勵磁電流、短路前空載，轉(zhuǎn)子勵磁電流 產(chǎn)生勵磁繞組主磁通產(chǎn)生勵磁繞組主磁通 和

24、和漏磁通漏磁通 。0 f0fi2 2、定子側(cè)忽然空載短路，定子電樞短路電流產(chǎn)生電樞反響主、定子側(cè)忽然空載短路，定子電樞短路電流產(chǎn)生電樞反響主磁通磁通 和漏磁通和漏磁通 。 為抵消定子交流基波電流的電樞反響，勵磁回路感生自在為抵消定子交流基波電流的電樞反響，勵磁回路感生自在直流分量直流分量 ，對應(yīng)的主磁通和漏磁通為，對應(yīng)的主磁通和漏磁通為 和和 。R 0fi f0 0 ff00 R f00ffii 短路瞬間磁鏈?zhǔn)睾悖憾搪匪查g磁鏈?zhǔn)睾悖篟f 0短路前短路前短路后短路后00 qE000 qE00qqEE短路電流稱暫態(tài)短路電流：短路電流稱暫態(tài)短路電流：dqXEI0由于由于 均為未知，無法求解。均為未知

25、，無法求解。00 ,fqiE建立等值磁路建立等值磁路在短路瞬間，由于在短路瞬間，由于 對對 的抵消作用，勵磁回路仍堅(jiān)持原的抵消作用，勵磁回路仍堅(jiān)持原有的磁通有的磁通 ，而定子的電樞反響磁通可等值地用，而定子的電樞反響磁通可等值地用 表示，表示， 在穿過氣隙后被擠到勵磁繞組的漏磁路上，在穿過氣隙后被擠到勵磁繞組的漏磁路上， 經(jīng)過的磁路磁阻經(jīng)過的磁路磁阻比比 的大。因此，此時(shí)所對應(yīng)的直軸電抗比同步電抗的大。因此，此時(shí)所對應(yīng)的直軸電抗比同步電抗XdXd要小，要小，稱此直軸等值電抗為暫態(tài)電抗稱此直軸等值電抗為暫態(tài)電抗 ， ，其中，其中 為電樞反響走勵磁漏磁路的電樞反響電抗。為電樞反響走勵磁漏磁路的電樞

26、反響電抗。0 R f0R fRR0R R dX XXXaddadX那么短路瞬間的定子短路交流基波電流分量的起始值為：那么短路瞬間的定子短路交流基波電流分量的起始值為：dqXEI0穩(wěn)態(tài)短路時(shí)：穩(wěn)態(tài)短路時(shí)：00000 ffi,dqXEI0無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)空載短路時(shí)的無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)空載短路時(shí)的A A相短路由流為：相短路由流為：adTtdqdqTtdqdqAeXEtXEetXEXEi0000000 coscoscos穩(wěn)態(tài)交流分量衰減交流分量衰減直流分量3.3.3 無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的忽然三相短路電流無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的忽然三相短路電流與空載時(shí)忽然三相短路的區(qū)別：與空載時(shí)忽然三

27、相短路的區(qū)別： 短路前已有電樞反響磁通。短路前已有電樞反響磁通。電機(jī)端部短路穩(wěn)態(tài)電流仍為：電機(jī)端部短路穩(wěn)態(tài)電流仍為：dqXEI0普通負(fù)載電流不是純感性的，普通負(fù)載電流不是純感性的，電樞反響磁通按雙反響原理分電樞反響磁通按雙反響原理分解為縱軸電樞反響磁通解為縱軸電樞反響磁通 和和橫軸電樞反響磁通橫軸電樞反響磁通 ，對應(yīng)，對應(yīng)的電壓平衡方程式為：的電壓平衡方程式為：0Rd 0Rq ddqqXI jUEqqdXI jU0 f假設(shè)定子繞組電阻為零，短假設(shè)定子繞組電阻為零，短路瞬時(shí)的定子交流基波分量路瞬時(shí)的定子交流基波分量初始值只需縱軸分量：初始值只需縱軸分量：dII IIId 0為堅(jiān)持勵磁回路磁鏈?zhǔn)睾?/p>

28、，為堅(jiān)持勵磁回路磁鏈?zhǔn)睾?，勵磁繞組中產(chǎn)生直流自在分勵磁繞組中產(chǎn)生直流自在分量量 ：0fi , RdI ffi,00 fRd0即即 等值電樞反響添加磁通走勵磁繞組等值電樞反響添加磁通走勵磁繞組漏磁通途徑。漏磁通途徑。 fRd0 f0 Rd 對定子繞組的作用用定子電流增量對定子繞組的作用用定子電流增量 在在相應(yīng)的電樞反響電抗相應(yīng)的電樞反響電抗 上的電壓降來表示。上的電壓降來表示。此時(shí)定子縱軸的電壓平衡方程式為此時(shí)定子縱軸的電壓平衡方程式為I adXdaddaddqXI jXI jXI jE000整理整理daddaddqXI jXXI jXXI jE 000可得可得dddddqXI jXI jXI

29、jE000穩(wěn)態(tài)方程穩(wěn)態(tài)方程ddqqXI jEU000那么有那么有dddqXI jXI jU000000 XI jXIIjXI jEaddaddq0 0Rd fRd0橫軸暫態(tài)電動勢與短路前勵磁繞組匝鏈的磁鏈成正比橫軸暫態(tài)電動勢與短路前勵磁繞組匝鏈的磁鏈成正比令令ddqqXI jUE000 可以看作是短路前橫軸分量在可以看作是短路前橫軸分量在 后的電動勢，稱后的電動勢，稱為橫軸暫態(tài)電動勢，可用穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。為橫軸暫態(tài)電動勢，可用穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。dX0qEdqXI jE0 帶負(fù)荷短路時(shí)，定子基波交流分量暫態(tài)短路電流的帶負(fù)荷短路時(shí)，定子基波交流分量暫態(tài)短路電流的起始值為：起始值為：dqXEI000ffa

30、dqXXE 111122444 ffwwNNNfkfNkE .根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍?，勵磁繞組的總磁鏈根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍恚瑒畲爬@組的總磁鏈 在短路瞬間在短路瞬間不能突變，故不能突變，故 在短路瞬間不會變，即：在短路瞬間不會變，即：0f 0qE把空載短路電流表達(dá)式中與把空載短路電流表達(dá)式中與 對應(yīng)的電動勢換成對應(yīng)的電動勢換成 ，那，那么可得到負(fù)載情況下忽然短路時(shí)的定子么可得到負(fù)載情況下忽然短路時(shí)的定子A A相短路電流：相短路電流：dX0qEadTtdqdqTtdqdqAeXEtXEetXEXEi0000000 coscoscos00qqEE短路前橫軸暫態(tài)電動勢短路前橫軸暫態(tài)電動勢短路后橫軸暫態(tài)電動勢短路

31、后橫軸暫態(tài)電動勢adTtdqdqTtdqdqAeXEtXEetXEXEi0000000 coscoscos空載短路不是在發(fā)電機(jī)端部，而是有外接電抗短路不是在發(fā)電機(jī)端部，而是有外接電抗X1X1情況下時(shí)：情況下時(shí)：作相應(yīng)調(diào)整：作相應(yīng)調(diào)整：1XXXdd1XXXdd各電流分量幅值減小各電流分量幅值減小dT增大，相應(yīng)交流衰減變慢。增大，相應(yīng)交流衰減變慢。aT減小，相應(yīng)直流衰減變快。減小，相應(yīng)直流衰減變快。1RRLTa直流分量衰減時(shí)間常數(shù)。直流分量衰減時(shí)間常數(shù)。 主要取決于轉(zhuǎn)子回路的電阻和等值電感；主要取決于轉(zhuǎn)子回路的電阻和等值電感；dT端端部部f1R1L1R1L1R1L簡化計(jì)算方法簡化計(jì)算方法令令dXI

32、 jUE000dXE0后的虛擬暫態(tài)電動勢后的虛擬暫態(tài)電動勢用用 近似替代近似替代 ，短路，短路電流基波分量起始值為：電流基波分量起始值為： 0E0qEdXEI03.3.4 有阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)的忽然三相短路電流有阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)的忽然三相短路電流縱軸阻尼繞組等值電抗為縱軸次暫態(tài)電抗縱軸阻尼繞組等值電抗為縱軸次暫態(tài)電抗dX XXXadddddXXX橫軸等值次暫態(tài)電抗橫軸等值次暫態(tài)電抗 ，且，且qXqqXX dqXEI0次暫態(tài)電流起始值次暫態(tài)電流起始值I空載短路時(shí)，空載短路時(shí)， 對應(yīng)的電動勢為空載電動勢對應(yīng)的電動勢為空載電動勢 ，故，故短路電流的起始值為：短路電流的起始值為：0 0qE空載短路時(shí)

33、空載短路時(shí)A A相電流：相電流：adTtdqdqTtdqdqAeXEtXEetXEXEi0000000 coscoscos穩(wěn)態(tài)交流分量衰減交流分量衰減直流分量在負(fù)載短路時(shí)，電壓平衡方程式：在負(fù)載短路時(shí)，電壓平衡方程式：dqXEI0次暫態(tài)電流起始值：次暫態(tài)電流起始值：ddqqXI jUE000短路前短路前 后的橫軸次暫態(tài)電動勢后的橫軸次暫態(tài)電動勢0qEdXadTtdqdqTtdqdqAeXEtXEetXEXEi0000000 coscoscos穩(wěn)態(tài)交流分量衰減交流分量衰減直流分量dXEI0次暫態(tài)電流起始值：次暫態(tài)電流起始值：dXI jUE000為虛擬的為虛擬的 后的次暫態(tài)電動勢后的次暫態(tài)電動勢0

34、EdX0EdXI1adTtddqTtdqdAeXEtXEetXEXEi0000000 coscoscos穩(wěn)態(tài)交流分量衰減交流分量衰減直流分量近似計(jì)算近似計(jì)算有阻尼同步發(fā)電機(jī)空載短路時(shí)定子有阻尼同步發(fā)電機(jī)空載短路時(shí)定子A A相電流表示圖相電流表示圖Ai0Ai AiAi 2i短路電流交流分短路電流交流分量起始幅值可達(dá)量起始幅值可達(dá)額定電流的額定電流的1010倍倍以上。如再思索以上。如再思索最嚴(yán)重情況下短最嚴(yán)重情況下短路時(shí)，直流分量路時(shí)，直流分量有最大值，這時(shí)有最大值，這時(shí)的短路電流的最的短路電流的最大瞬時(shí)值將接近大瞬時(shí)值將接近額定電流的額定電流的2020倍。倍。同步發(fā)電機(jī)短路電流的基波交流電流在短

35、路后暫態(tài)過程是不同步發(fā)電機(jī)短路電流的基波交流電流在短路后暫態(tài)過程是不斷變化的，緣由是定子三相繞組空間內(nèi)由非理想導(dǎo)體構(gòu)成的斷變化的，緣由是定子三相繞組空間內(nèi)由非理想導(dǎo)體構(gòu)成的閉合轉(zhuǎn)子繞組改動著定子電樞反響磁通的途徑，使定子繞組閉合轉(zhuǎn)子繞組改動著定子電樞反響磁通的途徑，使定子繞組的等值電抗發(fā)生變化。的等值電抗發(fā)生變化。例例3-1 3-1 一臺額定容量為一臺額定容量為50MW50MW的同步發(fā)電機(jī)，額定電壓為的同步發(fā)電機(jī)，額定電壓為10.5kV10.5kV，額定功率因數(shù)為額定功率因數(shù)為0.80.8，次暫態(tài)電抗為，次暫態(tài)電抗為0.0.。試計(jì)算發(fā)電機(jī)在空載情。試計(jì)算發(fā)電機(jī)在空載情況下忽然三相短路后短路電流

36、交流分量的起始幅值。況下忽然三相短路后短路電流交流分量的起始幅值。解：解： 發(fā)電機(jī)空載短路前發(fā)電機(jī)空載短路前 ，短路后基波交流分，短路后基波交流分量起始有效值的標(biāo)幺值為：量起始有效值的標(biāo)幺值為：0 *0 *1UE發(fā)電機(jī)的額定電流為：發(fā)電機(jī)的額定電流為：503.443 10.5 0.8NBIIkA短路電流交流分量起始幅值：短路電流交流分量起始幅值：27.41 3.4436.05mIkA4171350100.ddXEXEI近似計(jì)算近似計(jì)算在短路計(jì)算中采用的假設(shè)：在短路計(jì)算中采用的假設(shè)：一切發(fā)電機(jī)的電動勢均同相位；一切發(fā)電機(jī)的電動勢均同相位；發(fā)電機(jī)的等值電勢為：發(fā)電機(jī)的等值電勢為：ddEUjIXEU

37、jIX或?yàn)榉乐拐＿\(yùn)轉(zhuǎn)方式的計(jì)算，在標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，電動勢的為防止正常運(yùn)轉(zhuǎn)方式的計(jì)算，在標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，電動勢的模值還可以近似取模值還可以近似取1 1；不計(jì)磁路飽和，以為系統(tǒng)各元件為線性元件，可采用疊不計(jì)磁路飽和，以為系統(tǒng)各元件為線性元件，可采用疊加原理；加原理；在短路電流的計(jì)算中，可以在多數(shù)情況下不思索負(fù)荷；在短路電流的計(jì)算中，可以在多數(shù)情況下不思索負(fù)荷；忽略元件的電阻及并聯(lián)支路，只思索元件的感抗；忽略元件的電阻及并聯(lián)支路，只思索元件的感抗； 系統(tǒng)中的短路為金屬性短路。系統(tǒng)中的短路為金屬性短路。近似計(jì)算近似計(jì)算3.4.1 電抗標(biāo)幺值的近似計(jì)算電抗標(biāo)幺值的近似計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓網(wǎng)絡(luò)的平均額定電

38、壓1.12NNavUUUkVNBNBNNBNBNNBBSSXUUSSXZZXZXX)(*)(*)(*)(*2(2)(2)變壓器：變壓器：(4)(4)線路：線路：(3)(3)電抗器：電抗器：(1)(1)發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：23100avBRNRNRRUSIUXX%TNBkTSSXX100%GNBGNGSSXX2avBllUSXX3.4.2 短路電流交流分量起始值的計(jì)算短路電流交流分量起始值的計(jì)算1. 1. 運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的等值電動勢運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的等值電動勢 和電抗和電抗 計(jì)算短路電流起計(jì)算短路電流起始值始值EX1E 1E 一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過等值變換化簡后可得到只需一一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過等值變換化簡后可得到只需一

39、條有源支路條有源支路EE和和XX的簡單方式，短路點(diǎn)的簡單方式，短路點(diǎn)f f的短路電流：的短路電流： XEIf從從f f點(diǎn)與地之間看進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗，也稱為網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)與地之間看進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗，也稱為網(wǎng)絡(luò)對短路點(diǎn)的輸入阻抗。對短路點(diǎn)的輸入阻抗。短路前節(jié)點(diǎn)短路前節(jié)點(diǎn)f f的開路電壓；的開路電壓；EX例例 3-3 3-3 在圖在圖3-153-15a a所示的電力系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)所示的電力系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)f1f1和和f2f2分別分別發(fā)生了三相短路，試計(jì)算發(fā)電機(jī)提供的次暫態(tài)電流和發(fā)生了三相短路，試計(jì)算發(fā)電機(jī)提供的次暫態(tài)電流和f2f2點(diǎn)短點(diǎn)短路時(shí)的短路沖擊電流。沖擊系數(shù)取路時(shí)的短路沖擊電流。沖擊系數(shù)取KM=1.8KM

40、=1.8。圖圖3-153-15a a圖圖3-153-15b b等值電路等值電路解：取解：取 。MVASUUBavB100,發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗：發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗：45303010013601.X120100202 .X變壓器電抗：變壓器電抗：26304010010503.X52502010010504.X線路電抗：線路電抗：121011510080402125.X電抗器電抗：電抗器電抗：87505101003031005026.X當(dāng)當(dāng)f1點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，采用短路電流計(jì)算的假定條件，點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，采用短路電流計(jì)算的假定條件，并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡化得圖并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡化得圖3-15c：57701361511

41、2453111.,XXXXXXEkAXEIf883153631005770111.其中發(fā)電機(jī)其中發(fā)電機(jī)G1G1提供的短路電流為：提供的短路電流為：發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)G2G2提供的短路電流為：提供的短路電流為：kAXEIf73163631003615111111.1659363100112212.XEIfkA當(dāng)當(dāng)f2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡化得圖點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡化得圖3-15d：2391873090914530164532122.,XXXXXXXEkAXEIf4384510310023911222.其中發(fā)電機(jī)其中發(fā)電機(jī)G1G1提供的短路電流為：提供的短路電流為：發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)G2G2

42、提供的短路電流為：提供的短路電流為：kAXEIf58534530909190912221.kAXEIf85209091453045302222.當(dāng)當(dāng)f2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，發(fā)電機(jī)提供的短路沖擊電流：點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，發(fā)電機(jī)提供的短路沖擊電流：發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)G1G1提供的短路沖擊電流為：提供的短路沖擊電流為：發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)G2G2提供的短路沖擊電流為：提供的短路沖擊電流為：kAIKIfMf45365853812121.kAIKIfMf533618520812222.2.2.運(yùn)用各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗計(jì)算短路電流運(yùn)用各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗計(jì)算短路電流 在需求分別求出系統(tǒng)中每個(gè)發(fā)電機(jī)單獨(dú)向短路點(diǎn)在需求

43、分別求出系統(tǒng)中每個(gè)發(fā)電機(jī)單獨(dú)向短路點(diǎn)提供的短路電流時(shí)，要求出每個(gè)電源分別與短路點(diǎn)之提供的短路電流時(shí)，要求出每個(gè)電源分別與短路點(diǎn)之間直接相連的電抗。電源和短路點(diǎn)直接相連的電抗稱間直接相連的電抗。電源和短路點(diǎn)直接相連的電抗稱之為電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗。運(yùn)用各轉(zhuǎn)移阻抗求各之為電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗。運(yùn)用各轉(zhuǎn)移阻抗求各電源送出的短路電流，短路點(diǎn)總的短路電流即為各電電源送出的短路電流，短路點(diǎn)總的短路電流即為各電源所提供的短路電流之和。源所提供的短路電流之和。例例3-4 3-4 圖圖3-63-6a a所示的電力系統(tǒng)中，所示的電力系統(tǒng)中，f f點(diǎn)發(fā)生三相短路，點(diǎn)發(fā)生三相短路，求各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗，并計(jì)

44、算短路電流。求各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗，并計(jì)算短路電流。17313647833015100125011.,.EX04813666833015100125022.,.EX076011510040502123.X07603610060361001024.X121057100105065. XX解：取解：取 。MVASkVUUBavB10036,.等值電路如圖等值電路如圖3-163-16b b所示，其中所示，其中X1X1，X2X2分別為發(fā)電機(jī)分別為發(fā)電機(jī)G1G1，G2G2的次暫態(tài)電抗；的次暫態(tài)電抗；X3X3，X4X4分別為輸電線和電抗器的電分別為輸電線和電抗器的電抗；抗；X5X5，X6X6分別為變壓

45、器分別為變壓器T1T1，T2T2的電抗。的電抗。X4,X5,X6X4,X5,X6組成的形等值變換成組成的形等值變換成Y Y形，形，46102554961414145514141654657.XXXXXX479. 04 . 14 . 1455. 14 . 1455. 1654548XXXXXX479. 04 . 14 . 1455. 14 . 1455. 1654649XXXXXX將串聯(lián)電抗相加將串聯(lián)電抗相加5370431007607310.XXX3121479083309211.XXX將將X10X10，X11X11，X8X8組成的組成的Y Y形變換成，求得各電源對短路形變換成，求得各電源對短路

46、點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗：點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗： 21213121479053704790537011810810.XXXXXXfS961253704790312147903121108118112.XXXXXXf833011. XXf短路點(diǎn)短路電流：短路點(diǎn)短路電流：592833017519612048121111122.fffSSfXEXEXUI化為有名值：化為有名值：kAUSIIBBff736233631005923.短路容量：等于該點(diǎn)短路時(shí)的短路電流乘以該點(diǎn)短路前短路容量：等于該點(diǎn)短路時(shí)的短路電流乘以該點(diǎn)短路前 的額定電壓。的額定電壓。用標(biāo)幺值表示：用標(biāo)幺值表示：*313NffffBBBU IISIIXU

47、I電力系統(tǒng)中也常用短路容量來反映三相短路的嚴(yán)重程度電力系統(tǒng)中也常用短路容量來反映三相短路的嚴(yán)重程度33fNfavfSU IU I用有名值表示：用有名值表示：1 1、大小反映了該點(diǎn)短路時(shí)短路電流的大??；、大小反映了該點(diǎn)短路時(shí)短路電流的大??；2 2、同時(shí)也反映了該點(diǎn)輸入阻抗的大小。、同時(shí)也反映了該點(diǎn)輸入阻抗的大小。在工程計(jì)算中，往往不知道系統(tǒng)的等值電抗值，但假設(shè)知與在工程計(jì)算中，往往不知道系統(tǒng)的等值電抗值，但假設(shè)知與該系統(tǒng)相連母線的短路容量，那么系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值為該系統(tǒng)相連母線的短路容量，那么系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值為1/Sf1/Sf* *。假設(shè)不知道母線的短路容量，在近似計(jì)算中可以將接在母線假設(shè)不知道母

48、線的短路容量，在近似計(jì)算中可以將接在母線上的斷路器的額定斷流容量作為該母線的短路容量。上的斷路器的額定斷流容量作為該母線的短路容量。短路容量的作用：短路容量的作用：以上是以上是t t0s0s時(shí)短路電流基波交流分量起始值的適用計(jì)算方法。時(shí)短路電流基波交流分量起始值的適用計(jì)算方法。短路后恣意時(shí)辰短路電流的基波交流分量的計(jì)算通常采用運(yùn)算短路后恣意時(shí)辰短路電流的基波交流分量的計(jì)算通常采用運(yùn)算曲線的方法確定。曲線的方法確定。運(yùn)算曲線：在發(fā)電機(jī)的參數(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)初始形狀給定后，短路電流運(yùn)算曲線：在發(fā)電機(jī)的參數(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)初始形狀給定后，短路電流只是短路點(diǎn)與電源的間隔用外接電抗只是短路點(diǎn)與電源的間隔用外接電抗XeXe表

49、示和時(shí)間表示和時(shí)間t t的函數(shù)。的函數(shù)。把歸算到發(fā)電機(jī)容量的外接電抗的標(biāo)么值與發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗把歸算到發(fā)電機(jī)容量的外接電抗的標(biāo)么值與發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗 之和定義為計(jì)算電抗之和定義為計(jì)算電抗 。短路電流交流分量的標(biāo)么值可以表。短路電流交流分量的標(biāo)么值可以表示為計(jì)算電抗和時(shí)間的函數(shù)，反映這一函數(shù)關(guān)系的曲線稱為運(yùn)示為計(jì)算電抗和時(shí)間的函數(shù)，反映這一函數(shù)關(guān)系的曲線稱為運(yùn)算曲線。算曲線。國內(nèi)有關(guān)部門根據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法，針對我國同步發(fā)電機(jī)容量的配國內(nèi)有關(guān)部門根據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法，針對我國同步發(fā)電機(jī)容量的配置情況，根據(jù)不同的置情況，根據(jù)不同的 和時(shí)間和時(shí)間t t，分別算出汽輪發(fā)電機(jī)和水輪，分別算出汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)的

50、各種運(yùn)算曲線。這樣在詳細(xì)運(yùn)用時(shí)可直接查運(yùn)算曲線，發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)算曲線。這樣在詳細(xì)運(yùn)用時(shí)可直接查運(yùn)算曲線，得出得出t t0 0時(shí)辰的短路電流。時(shí)辰的短路電流。dXjSXjSX方法：對稱分量法方法：對稱分量法3.5.1 3.5.1 對稱分量法對稱分量法原理：一個(gè)不對稱的三相量可以分解為正序、負(fù)序和零序原理：一個(gè)不對稱的三相量可以分解為正序、負(fù)序和零序 三個(gè)對稱的三相量。三個(gè)對稱的三相量。正序分量：大小相等，相位彼此差正序分量：大小相等，相位彼此差120120，相序和正常運(yùn)，相序和正常運(yùn) 行方式一致；行方式一致；負(fù)序分量：大小相等，相位彼此差負(fù)序分量：大小相等，相位彼此差120120，相序和正常運(yùn)，

51、相序和正常運(yùn) 行方式相反；行方式相反；零序分量：大小相等，相位一樣。零序分量：大小相等，相位一樣。各序相量間的關(guān)系：各序相量間的關(guān)系：正序分量正序分量21111,bacaFa FFaF負(fù)序分量負(fù)序分量22222,bacaFaFFa F零序分量零序分量0000,bacaFFFF其中其中23210120jeaj232102402jeaj寫成矩陣方式寫成矩陣方式1222011111aabacaFFFaaFFaaF簡寫為簡寫為PSFTF2121113111aaTaa1SPFTF212201113111aaabacFaaFFaaFFF3.5.2 電力系統(tǒng)各元件的序阻抗電力系統(tǒng)各元件的序阻抗序阻抗：施加在

52、元件端點(diǎn)的某序電壓與流過的該序電流的比值序阻抗：施加在元件端點(diǎn)的某序電壓與流過的該序電流的比值正序電抗：是各元件在正常對稱運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下的電抗。正序電抗：是各元件在正常對稱運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下的電抗。具有靜止磁耦合的元件，正序電抗和負(fù)序電抗相等。具有靜止磁耦合的元件，正序電抗和負(fù)序電抗相等。負(fù)序電抗：負(fù)序電抗：發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件，負(fù)序電抗和正序電抗不等。發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件，負(fù)序電抗和正序電抗不等。發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：21()2dqXXX 定子電流基波負(fù)序分量產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，使定轉(zhuǎn)子間定子電流基波負(fù)序分量產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，使定轉(zhuǎn)子間存在有相對運(yùn)動的磁耦合。對定子負(fù)序磁場來說，轉(zhuǎn)子繞組存在有相對運(yùn)動的磁耦合。對定子負(fù)

53、序磁場來說，轉(zhuǎn)子繞組為堅(jiān)持本身磁鏈不變，總是處于次暫態(tài)形狀。為堅(jiān)持本身磁鏈不變，總是處于次暫態(tài)形狀。汽輪機(jī)和有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：汽輪機(jī)和有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：21.22dXX沒有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：沒有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：21.45dXX在適用計(jì)算中：在適用計(jì)算中：2dXX近似計(jì)算：近似計(jì)算：零序電抗：零序電抗：1.1.同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)定子繞組形銜接，中性點(diǎn)接地，零序電流合成磁通為定子繞組形銜接，中性點(diǎn)接地，零序電流合成磁通為0 0，只需對應(yīng)每個(gè)繞組的漏磁通，所以，只需對應(yīng)每個(gè)繞組的漏磁通，所以 0(0.15 0.6)dXX2.2.架空輸電線路架空輸電線路影響要素：土壤的導(dǎo)電率、

54、地回線等值深度、輸電線路影響要素：土壤的導(dǎo)電率、地回線等值深度、輸電線路有無架空地線、能否雙回線。有無架空地線、能否雙回線。特點(diǎn)：大于正序電抗。特點(diǎn)：大于正序電抗。1 1Y0/Y0/接線變壓器接線變壓器200120TmTTmXXXXXX3.3.變壓器變壓器影響要素：變壓器三相繞組的接線方式和變壓器的構(gòu)造影響要素：變壓器三相繞組的接線方式和變壓器的構(gòu)造2 2Y0/YY0/Y接線變壓器接線變壓器010TmXXX3 3Y0/Y0Y0/Y0接線變壓器接線變壓器a a、變壓器二次能否有零序電流取決于二次繞組側(cè)所聯(lián)線路、變壓器二次能否有零序電流取決于二次繞組側(cè)所聯(lián)線路的對端中性點(diǎn)能否接地的對端中性點(diǎn)能否接

55、地b b、零序勵磁磁通所走途徑與變壓器的構(gòu)造有關(guān)：、零序勵磁磁通所走途徑與變壓器的構(gòu)造有關(guān)：三相變壓器組，各相磁路獨(dú)立，各序磁通以鐵心為通路，各三相變壓器組，各相磁路獨(dú)立，各序磁通以鐵心為通路，各序勵磁電抗相等，勵磁電抗很大。序勵磁電抗相等，勵磁電抗很大。三相三柱式，在三相繞組中施加零序電壓后，三相磁通同相三相三柱式，在三相繞組中施加零序電壓后，三相磁通同相位，只能經(jīng)過油箱壁構(gòu)成回路，因此零序磁通所遇到的磁阻位，只能經(jīng)過油箱壁構(gòu)成回路，因此零序磁通所遇到的磁阻很大，零序勵磁電抗比正序時(shí)小得多，可以實(shí)測出。很大，零序勵磁電抗比正序時(shí)小得多，可以實(shí)測出。三繞組變壓器零序電抗等值電路三繞組變壓器零序

56、電抗等值電路03.5.3 電力系統(tǒng)的各序等值網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)的各序等值網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò)：通常用于計(jì)算對稱三相短路的網(wǎng)絡(luò)，其中含有正序網(wǎng)絡(luò)：通常用于計(jì)算對稱三相短路的網(wǎng)絡(luò)，其中含有發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電動勢，一切元件的電抗均用正序電抗。發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電動勢，一切元件的電抗均用正序電抗。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)銜接和正序網(wǎng)絡(luò)一樣，只是發(fā)電機(jī)的負(fù)序電負(fù)序網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)銜接和正序網(wǎng)絡(luò)一樣，只是發(fā)電機(jī)的負(fù)序電動勢為零，故負(fù)序網(wǎng)絡(luò)為無源網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的元件用負(fù)序阻動勢為零，故負(fù)序網(wǎng)絡(luò)為無源網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的元件用負(fù)序阻抗表示?？贡硎?。零序網(wǎng)絡(luò)：零序網(wǎng)絡(luò)：1 1受變壓器的接法和中性點(diǎn)接地的方式對網(wǎng)絡(luò)受變壓器的接法和中性點(diǎn)接地的方式對網(wǎng)絡(luò)中零

57、序電流的分布及零序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造有決議性的影響；中零序電流的分布及零序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造有決議性的影響； 2 2不同地點(diǎn)發(fā)生不對稱缺點(diǎn)，零序電流分布和不同地點(diǎn)發(fā)生不對稱缺點(diǎn)，零序電流分布和零序網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造也不一樣；零序網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造也不一樣； 3 3單相等值電路中，中性點(diǎn)接地的阻抗要取實(shí)單相等值電路中，中性點(diǎn)接地的阻抗要取實(shí)踐值的踐值的3 3倍。倍。例例3-5 3-5 系統(tǒng)接線圖系統(tǒng)接線圖2X3X133X4X5X0666mTXXX/7X8X9X10X11X0mX0U6X0222mTXXX/3.5.4 電力系統(tǒng)不對稱短路缺點(diǎn)處電壓、電流的分電力系統(tǒng)不對稱短路缺點(diǎn)處電壓、電流的分析及計(jì)算析及計(jì)算以圖所示的簡單電力系統(tǒng)以

58、圖所示的簡單電力系統(tǒng)f f點(diǎn)發(fā)生點(diǎn)發(fā)生b b，c c相短路接地來闡明相短路接地來闡明運(yùn)用對稱分量法計(jì)算不對稱短路的原理及計(jì)算的普通方法。運(yùn)用對稱分量法計(jì)算不對稱短路的原理及計(jì)算的普通方法。f點(diǎn)發(fā)生點(diǎn)發(fā)生b，c相短路接地：相短路接地：00fcfbfaUUU,000fcfbfaIII,短路處不對稱電短路處不對稱電壓電流分布壓電流分布三相不對稱電三相不對稱電壓電流分解為壓電流分解為正、負(fù)、零序正、負(fù)、零序三組對稱分量三組對稱分量短路點(diǎn)只需正序分量，網(wǎng)絡(luò)元件為短路點(diǎn)只需正序分量，網(wǎng)絡(luò)元件為正序電抗的正序網(wǎng)絡(luò)正序電抗的正序網(wǎng)絡(luò)短路點(diǎn)只需負(fù)序分量，網(wǎng)絡(luò)元件為短路點(diǎn)只需負(fù)序分量，網(wǎng)絡(luò)元件為負(fù)序電抗的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)

59、負(fù)序電抗的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)短路點(diǎn)只需零序分量，網(wǎng)絡(luò)短路點(diǎn)只需零序分量，網(wǎng)絡(luò)元件為零序電抗的零序網(wǎng)絡(luò)元件為零序電抗的零序網(wǎng)絡(luò)根據(jù)各序等值電路可寫出根據(jù)各序等值電路可寫出正序?yàn)橛性炊丝诰W(wǎng)絡(luò)負(fù)序和零序?yàn)闊o源端口網(wǎng)絡(luò)00022222222211111100fafafafafafafafafafaafafaaUXI jXI jUUXI jXI jUUXI jEXI jUE邊境條件邊境條件0fcfbUU, 0faI邊境條件轉(zhuǎn)換成對稱分量邊境條件轉(zhuǎn)換成對稱分量0021fafafafaIIIIfafafafcfbfafafafaUUUUUUaaaaUUU313131211113122021 求解組成的方程式，解出兩相

60、短路接地時(shí)缺點(diǎn)點(diǎn)的各序求解組成的方程式，解出兩相短路接地時(shí)缺點(diǎn)點(diǎn)的各序電流和各序電壓。電流和各序電壓。兩相短路接地時(shí)序分量的邊境條件：兩相短路接地時(shí)序分量的邊境條件：三等值電路并聯(lián)得復(fù)合序網(wǎng)三等值電路并聯(lián)得復(fù)合序網(wǎng)利用復(fù)合序網(wǎng)求解的方法利用復(fù)合序網(wǎng)求解的方法0021fafafafaIIII021fafafaUUU根據(jù)復(fù)合序網(wǎng)可得根據(jù)復(fù)合序網(wǎng)可得缺點(diǎn)相的短路電流為缺點(diǎn)相的短路電流為0221002012020211XXXIIXXXIIXXXXjjXEIfafafafaafa0202210212XXaXXaIIIaIaIfafafafafb0202210221XXXaXaIIIaIaIfafafaf