作業(yè)答案短路概念三相短路已修訂

1、第六章 短路概念及三相短路計(jì)算6-1 在電力系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。短路的危害表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）短路電流可能達(dá)到正常工作電流的十幾倍到幾十倍，從而使電氣設(shè)備的載流部分產(chǎn)生巨大的機(jī)械應(yīng)力，可能破壞設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)。（2）短路發(fā)生后，如果持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，由于短路電流產(chǎn)生巨大的熱量，可能燒毀電氣設(shè)備。（3）短路發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的電壓將大幅度下降。這對(duì)用戶處的電動(dòng)機(jī)影響很大。（4）當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電。這是短路故障最嚴(yán)重的后果。（5）當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，三相不平衡電流在線路

2、上產(chǎn)生很大的磁場(chǎng)，這將在附近的線路上感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)。對(duì)于架設(shè)在高壓電力線路附近的通信線路或鐵道信號(hào)系統(tǒng)會(huì)有很大影響。短路計(jì)算的目的：（1）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，要保證電氣設(shè)備有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，都要以短路計(jì)算為依據(jù)。（2）為了合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，并正確整定其參數(shù)，必須進(jìn)行短路電流的計(jì)算。（3）在設(shè)計(jì)發(fā)電廠或變電所的主接線時(shí)，需要對(duì)各種可能的方案進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以便確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，這也要以短路計(jì)算為依據(jù)。（4）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，也包含一些短路電流計(jì)算的內(nèi)容。6-2 無(wú)限大電源即電源容量,電源內(nèi)部阻抗，短路過(guò)程中電源的端電壓恒定，電源的頻率恒定。無(wú)限大電源

3、系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)短路電流包括兩種分量：短路電流的周期分量和短路電流的非周期分量。短路電流的周期分量幅值在暫態(tài)過(guò)程中不變，短路電流的非周期分量的值在短路瞬間最大，在暫態(tài)過(guò)程中以時(shí)間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律衰減，并最后衰減為零。6-3 短路電流最大可能的瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流。短路電流最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)。其出現(xiàn)條件為：（1）相差量有最大可能值（2）相量差在t=0是與時(shí)間軸平行沖擊系數(shù)與短路發(fā)生的位置有關(guān)，短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，沖擊系數(shù)=1.9；短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓側(cè)母線時(shí)，沖擊系數(shù)=1.85；短路發(fā)生在其他地點(diǎn)時(shí)，沖擊系數(shù)=1.80。6-4 短路電流最大有效值是指短路電流的有效值的

4、最大值，記為。，即=1.9時(shí)，當(dāng)=1.8時(shí)，。6-5 短路功率等于短路電流有效值同短路處正常工作電壓的乘積。短路功率的標(biāo)幺值與短路電流的標(biāo)幺值相等。6-6 電力系統(tǒng)三相短實(shí)用計(jì)算主要是計(jì)算有限容量電源（同步發(fā)電機(jī)）供電時(shí)，電力系統(tǒng)三相短路電流周期分量的有效值，該有效值是衰減的。 電力系統(tǒng)三相短實(shí)用計(jì)算主要分為兩部分：一部分是計(jì)算短路瞬間（t=0）短路電流周期分量的有效值，稱為起始次暫態(tài)電流；另一部分是考慮周期分量衰減時(shí)，在三相短路的暫態(tài)過(guò)程中不同時(shí)刻短路電流周期分量的有效值的計(jì)算。6-7 網(wǎng)絡(luò)變換和化簡(jiǎn)的主要方法：（1） 網(wǎng)絡(luò)的等值變換：包括星-三角變換、星網(wǎng)變換和電源合并（2） 利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)

5、稱性化簡(jiǎn)轉(zhuǎn)移電抗：電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗等于電勢(shì)與由單獨(dú)作用時(shí)在點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流之比。計(jì)算電抗是從發(fā)電機(jī)電勢(shì)到短路點(diǎn)之間，以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值，稱之為計(jì)算電抗。6-8 短路電流的計(jì)算曲線：短路電流周期分量的標(biāo)幺值是計(jì)算電抗和時(shí)間的函數(shù)。制作短路電流的計(jì)算曲線的方法：畫出等值電路，算出發(fā)電機(jī)外部網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗。將此外部等值電抗加到發(fā)電機(jī)相應(yīng)參數(shù)上，然后代入發(fā)電機(jī)短路電流周期分量的計(jì)算公式中進(jìn)行計(jì)算，即可計(jì)算出標(biāo)幺制形式的短路后任意時(shí)刻發(fā)電機(jī)送出的周期分量電流有效值，將此電流分流到之路后即可得到流到短路點(diǎn)三相短路電流周期分量的有效值。對(duì)于一個(gè)特定的時(shí)刻，改變大小即可得到不同的短

6、路點(diǎn)三相短路電流周期分量的有效值。繪制曲線時(shí)，對(duì)于不同的時(shí)刻，一計(jì)算電抗為橫坐標(biāo)，以該時(shí)刻短路點(diǎn)三相短路電流周期分量的有效值為縱坐標(biāo)做成曲線，即為計(jì)算曲線。6-9 在工程計(jì)算中采用合并電源的方法來(lái)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，即把短路電流變化規(guī)律大體相同的發(fā)電機(jī)盡可能的合并起來(lái)，對(duì)于條件比較特殊的某些發(fā)電機(jī)給以個(gè)別考慮。這樣，根據(jù)不同的具體條件，可將網(wǎng)絡(luò)中的電源分成幾組，每組都用一個(gè)等值發(fā)電機(jī)代表，這種方法既保證必要的計(jì)算精度，又可大大的減小計(jì)算復(fù)雜度和工作量。6-10 無(wú)限大容量電源供出的短路電流周期分量是不衰減的。同步發(fā)電機(jī)供出的短路電流需要根據(jù)計(jì)算曲線求得。6-11 解：LTf取MVA，求標(biāo)么值短路回路的等

7、值電抗為 短路電流周期分量的有效值為 注意：1、以上參數(shù)和變量都為標(biāo)么值，略去小腳表* 2、變壓器參數(shù)歸算時(shí)，歸算電壓取額定平均電壓，注意與穩(wěn)態(tài)計(jì)算時(shí)的不同有名值 短路沖擊電流: 短路電流最大有效值: 短路功率:或 6-13（核心知識(shí)：次暫態(tài)計(jì)算）解：注意：本題取 如果題目中告訴了發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，就按照公式計(jì)算比如：發(fā)電機(jī)額定滿載運(yùn)行：如果發(fā)電機(jī)額定空載運(yùn)行：本題取，起始暫態(tài)電流 沖擊電流 短路電流最大有效值 短路功率 6-15解：取 則 可得到等值電路如下：（1） 發(fā)電機(jī)G-1、G-2及外部系統(tǒng)S各用一臺(tái)等值機(jī)代表先求各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗各電源的計(jì)算電抗如下：可得到等值電路如下：查課本中

8、附表A、1（取得下列結(jié)果：G-1G-2G-3短路點(diǎn)不同時(shí)刻電流標(biāo)幺值有名值/KA標(biāo)幺值有名值/KA標(biāo)幺值有名值/KAKA1.6695.5067.24123.8874.19513.84043.2331.4744.8634.60715.1993.90712.89032.9521.8456.0872.5088.2744.45214.68829.049（2） 發(fā)電機(jī)G-1與外部系統(tǒng)S合并成一臺(tái)等值機(jī)，既有： 各電源的計(jì)算電抗如下：查表得下列結(jié)果：G-1-SG-2短路點(diǎn)不同時(shí)刻電流標(biāo)幺值有名值/KA標(biāo)幺值有名值/KAKA5.85619.3207.24123.88743.2075.41217.8554.6

9、0715.19933.0546.33520.8992.5088.27429.173（3） 發(fā)電機(jī)G-1、G-2及外部系統(tǒng)S合并為一臺(tái)等值機(jī)代表 查表得： （4）比較上述三種結(jié)果，把據(jù)短路點(diǎn)電氣距離相差較小的機(jī)組合并帶來(lái)的誤差較小，由于短路點(diǎn)接近發(fā)電機(jī)G-2，三個(gè)發(fā)電機(jī)距短路點(diǎn)的電氣距離差別較大，衰減和勵(lì)磁調(diào)節(jié)過(guò)程差別也很大，因此，用同一臺(tái)發(fā)電機(jī)等值會(huì)帶來(lái)較大的誤差。6-16解：取 MVA，計(jì)算各元件電抗的標(biāo)幺值，形成等值電路：發(fā)電機(jī)和和 發(fā)電機(jī) 變壓器和 變壓器 變壓器 線路 線路 線路 作出等值電路如圖：（1）對(duì)于短路點(diǎn)發(fā)電機(jī)和對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗：發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗：對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗： 對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗： 各電源的計(jì)算電抗： 查發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)算曲線 在0.2秒短路周期電流的有