第六章電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算(1)

1、2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章1第六章 電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算6.1 短路電流計算的基本原理和方法6.2 起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實用計算6.3 短路電流計算曲線及其應用 6.4 短路電流周期分量的近似計算電力系統(tǒng)短路電流的工程計算（近似計算）電力系統(tǒng)短路電流的工程計算（近似計算）n在元件模型方面 忽略發(fā)電機、變壓器和輸電線路的電阻 不計輸電線路的電容 略去變壓器的勵磁電流 負荷忽略不計或只作近似估計（可用負荷的恒阻抗模型）n在標幺值參數(shù)計算方面 選取各級平均額定電壓作為基準電壓時，忽略各元件的額定電壓和相應電壓級平均額定電壓的差別，即認為變壓器的標幺變比都等于1.n假定所有

2、發(fā)電機的電勢具有相同的相位，所有元件僅用電抗表示，避免了復數(shù)運算，短路電流的計算簡化為直流電路的計算。2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章22022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章3n電力系統(tǒng)節(jié)點方程的建立n利用節(jié)點阻抗矩陣計算短路電流n利用電勢源對短路點的轉移阻抗計算短路電流n網絡等值變換n分裂電勢源、分裂短路點1.利用網絡結構對稱性6.1 短路電流計算的基本原理和方法計算機實現(xiàn)計算機實現(xiàn)手算；復雜、手算；復雜、簡單網絡簡單網絡網絡化簡網絡化簡2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章4n各電源電勢n等值組合電勢 n轉移阻抗 Z1f、 Z2f、 Zmfn輸入阻抗 Zff（Zf）一、網絡變換與化簡

3、1E2EmE）（EeqEffeqfmfmfffZEIZEZEZEI.2211 求短路電流的關鍵：轉移阻抗2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章5網絡變換和化簡幾種方法n網絡的等值變換n有阻抗支路串聯(lián)、并聯(lián)常用n無源網絡的星網變換n有源支路的并聯(lián)n分裂電勢源和分裂短路點n利用網絡結構對稱性2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章6網絡的等值變換(1)無源網絡的星網變換可逆可逆312312312333123122312231231231121ZZZZZZZZZZZZZZZZZZ213133113232233212112ZZZZZZZZZZZZZZZZZZY參考p254附錄32022-3-16電力系統(tǒng)

4、分析 第六章7多支路星形網形 逆變換不成立逆變換不成立網絡的等值變換 （重要） (1)無源網絡的星網變換mimkkmkkjiijZZZZZZZZZ1111112111mijiijYYYYYYYYY21/n參考p254附錄32022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章8nm條有源支路并聯(lián)的網絡一條有源支路。u等值電抗：所有電勢為零時，從端口ab看進去的總阻抗。u等值電源電勢：外部電路斷開時，端口ab間的開路電壓。miiiIZVE1miieqZIVZ111miiieqeqZEZVE1)0(網絡的等值變換(2)有源支路的并聯(lián)變換戴維南定律戴維南定律2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章9若只有兩條并聯(lián)支路

5、：2121ZZZZZeq211221ZZZEZEEeq2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章10例12022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章112、分裂電勢源和分裂短路點（重要）n分裂電勢源：將連接在一個電源上的各支路拆開，拆開后各支路分別連接在原電源電勢相等的電源上。n分裂短路點：將連接在短路點上的各支路從短路點拆開，拆開后各支路分別連接在原來的短路點。（a a）（b b）（c c）2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章12111eqeqfZEI222eqeqfZEI21fffIII2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章13或：合并有源網絡合并有源網絡合并有源網絡合并有源網絡2022-3-16

6、電力系統(tǒng)分析 第六章14例6-4 化簡求輸入阻抗 YY1545410451519541418zzzzzzzzzzzzzzzzzz，2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章15282811zzzzz933912zzzzz107610613zzzzzz107610714zzzzzz10767615zzzzzz2882214zzzEzEE9392315zzzEzEE2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章16 有源支路的并聯(lián)變換有源支路的并聯(lián)變換131114121311514124)()(zzzzzzEzzEEeq131114121311141216)(zzzzzzzzz1615zzzffffeqfzE

7、I/2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章17例6-5 化簡求轉移阻抗（關鍵：保留（關鍵：保留a a、b b、c c、f f點，消去點，消去d d、e e、g g點）點） Y Y 2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章18多支路星形網形2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章19無源網絡合并阻抗2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章20電源點之間的阻抗不影響短路電流2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章21利用網絡對稱性n對稱性：結構相同、電源一樣、阻抗參數(shù)相等，以及短路電流走向一致。n對稱網絡的對應點，電位必然相同。n網絡中不直接連接的同電位的點，依據(jù)簡化的需要，可以認為是直接連接的網絡中同電

8、位的點之間如有電抗存在，則可根據(jù)需要將它短接或拆除。2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章22一、起始次暫態(tài)電流I的計算1、起始次暫態(tài)電流定義：短路電流周期分量（基頻）的初值6.2 起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實用計算(掌握)xEI 0次暫態(tài)電勢次暫態(tài)電勢次暫態(tài)電抗次暫態(tài)電抗（有阻尼繞組發(fā)電機）（有阻尼繞組發(fā)電機）沖擊電流沖擊電流（p99p99）次暫態(tài)電流次暫態(tài)電流2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章23關于次暫態(tài)有下面幾種情況：n旋轉元件：n同步發(fā)電機 n異步電動機n同步電動機 調相機n靜止元件：n變壓器n輸電線路n電抗器2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章242、次暫態(tài)參數(shù)的選擇汽輪發(fā)電

9、機和有阻尼繞組的凸極發(fā)電機0000sinIxVE qdxxx 短路前瞬間發(fā)電機定子：短路前瞬間發(fā)電機定子：0V0I00 E0000Ix jVEE 200200000)cos()sin(xIxIVEE 略去不計略去不計qqddqqdddqIx jIx jEIx jIx jEEV )(略去不計略去不計2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章25u取值習慣（記?。﹏假定發(fā)電機在短路前額定滿載運行（負荷計入） 不計負荷影響，取不計負荷影響，取 （可認為空載）（可認為空載）1 . 105. 10E10E11. 107. 1sin0000 IxVE如發(fā)生短路前，在額定情況運行，標么值：如發(fā)生短路前，在額定情

10、況運行，標么值：2 . 013. 0,53. 0sin,85. 0cos, 1, 10000 xIV2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章26異步電動機異步電動機在結構上和有阻尼同步發(fā)電機類似異步電動機在結構上和有阻尼同步發(fā)電機類似注意不同：異步電動機和發(fā)電機功率傳輸方向不同。注意不同：異步電動機和發(fā)電機功率傳輸方向不同。2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章27n異步電動機n異步電動機次暫態(tài)電抗次暫態(tài)電抗由下式確定：stIx/1 574stI2 . 0 x次暫態(tài)電抗：次暫態(tài)電抗：異步電動機的啟動電流異步電動機的啟動電流一般：一般：2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章28次暫態(tài)電勢次暫態(tài)電勢

11、(注意與同步發(fā)電機區(qū)別)短路前瞬間電機定子：短路前瞬間電機定子：0V0I00 E0000sinIxVE 0000Ix jVEE 000200200000sin)cos()sin(xIVxIxIVEE 0000000VEVEVEV 要較大短路后但要考慮V02022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章29取值習慣8 . 0 E35. 0 x2 . 0 xu在短路點附近，對短路點提供短路電流在短路點附近，對短路點提供短路電流u其他電動機，看作一個綜合負荷的一部分其他電動機，看作一個綜合負荷的一部分fMM8 . 0 E2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章30注意：n正常情況下n發(fā)生三相短路后：n只有當端電

12、壓（殘壓） E0時，不會向系統(tǒng)供給短路電流。0V0 E直接接在短路點，殘壓 E0fMM結論：在短路起始瞬間異步電動機對短路電流的影響結論：在短路起始瞬間異步電動機對短路電流的影響和它那時和它那時殘壓大小相關，與短路點的遠近相關。殘壓大小相關，與短路點的遠近相關。2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章31同步電動機、同步調相機n同步電動機n同步調相機1 . 1 E2 . 0 x2 . 1 E2 . 0 x2 . 112 . 01 IxVEd2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章32變壓器、輸電線路、電抗器n靜止元件n正序電抗xx 無次暫態(tài)電勢無次暫態(tài)電勢2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章33

13、電機類型XE0汽輪發(fā)電機（有阻尼繞組發(fā)電機）0.130.201.08（計入負荷）1（不計負荷）異步電動機0.20.8調相機0.21.2同步電動機0.21.1綜合負荷0.350.8變壓器、輸電線路、電抗器x x 和和E0的平均值的平均值(以額定情況下的標么值表示以額定情況下的標么值表示)2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章34n負荷提供的沖擊電流n電源提供的沖擊電流n總的沖擊電流LDLDimLDimIki 2.IkiimGim 2.IkIkiimLDLDimim 22.二、沖擊電流的計算電流為電流為有效值有效值綜合負荷和綜合負荷和2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章351.91.851.8i

14、mk2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章36沖擊電流實用計算步驟n選取SB、VB；n選定發(fā)電機E=1.08 or 1；負荷的次暫態(tài)電勢E=0.8；n確定額定標幺電抗n計算各元件次暫態(tài)參數(shù)在新基值下的標幺值n繪制標幺值等值電路n簡化網絡，放射性星形網絡n計算I、iimifiijXEIifiijXEII第i條支路轉移阻抗第i條支路次暫態(tài)電勢2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章372022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章382022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章392022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章402022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章412022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章422022

15、-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章432022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章44另：近似計算f05. 2)/()(8111072961XXXXXXXXXff49. 005. 213 I方面提供：變壓器TkAIIkIkiBLDimLDimim20.1316. 9)137. 0249. 028 . 1 ()223 （2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章45一、計算曲線的概念（掌握）計算電抗是指歸算到發(fā)電機額定容量的外接電抗的標幺值和發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗的標幺值之和。所謂計算曲線是指描述短路電流周期分量與時間t和計算電抗xjs之間關系的曲線，即edjsxxx ),(*txfIjsp6.3 6.3 短路

16、電流計算曲線及其應用短路電流計算曲線及其應用（6-24）（6-25）2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章46根據(jù)我國的實際情況，制作曲線時選用所示的接線。二、計算曲線的制作條件（了解）在短路過程中，負荷用恒定阻抗表示，即在短路過程中，負荷用恒定阻抗表示，即式中，取式中，取)sin(cos2jSVZLDLD（6-26）9 . 0cos, 1V2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章47計算曲線只作到 為止。當 時，近似地認為短路周期電流的幅值已不隨時間而變，直接按下式計算即可45. 3jsx45. 3jsxjspxI/1*（6-27）fxjsxTxLxdx xjsjs=x=x d d+x+xT

17、T+x+xL L2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章482022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章492022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章50（一）網絡的化簡與電源合并1、網絡化簡忽略負荷（xjs與LD無關）化簡成完全網形電路（含電源點和短路點）略去電源點之間的轉移阻抗2、電源分組合并發(fā)電機特性（類型和參數(shù)等）對短路點的電氣距離（離短路點距離遠）無限大電源，單獨計算（不衰減；不查表）三、計算曲線的應用2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章51等值網絡化簡略去負荷后；略去負荷后；完全網形完全網形消去電源消去電源點間阻抗點間阻抗星形電路星形電路2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章52例：合并發(fā)電

18、機2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章53（1）繪制等值網絡n選取基準功率SB和基準電壓 n發(fā)電機電抗用 ，略去網絡各元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路n無限大功率電源的內電抗等于零n略去負荷avBVV dx （二）計算曲線法的計算步驟（掌握）2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章54（2）進行網絡變換n按照電源合并的原則，將網絡中的電源合并成干組，每組用一個等值G代表。n無限大功率電源另成一組。n求出各等值G對短路點的轉移電抗xfi；無限大功率電源對短路點的轉移電抗xfs 2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章55（3）將前面求出的轉移電抗按各相應的等值發(fā)電機的容量進行歸算，得到

19、各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。BNifiijsSSxx.), 2 , 1(gi(6-28)NiS等值電源等值電源i i的額定容量的額定容量 （所合并發(fā)電機容量之和）（所合并發(fā)電機容量之和）i i 電源節(jié)點號電源節(jié)點號2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章56（4）由 分別根據(jù)適當?shù)挠嬎闱€找出指定時刻t各等值發(fā)電機提供的短路周期電流的標幺值 （5）網絡中無限大功率電源供給的短路電流周期分量是不衰減的，并由下式確定gjsjsjsxxx.21,gptptptIII.21,fSPSxI/1*2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章57G1G2G3（6）計算短路電流周期分量的有名值注意注意從運算曲線上

20、查出的電流是以相應發(fā)電機額定容量為基準從運算曲線上查出的電流是以相應發(fā)電機額定容量為基準的標么值，計算短路點總電流時不可直接相加，必須歸算的標么值，計算短路點總電流時不可直接相加，必須歸算到同一基準功率或算出有名值后再相加。到同一基準功率或算出有名值后再相加。avBpSpSVSII3*avptavptavptpsVSIVSIVSII3333*32*21*1BptBptBptpsSSISSISSII3*32*21*1或或2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章58無限大功率電源提供的短路電流為 （6-316-31）giavBPSavNiiptPSVSIVSII1*.33avBpSBpSpSVSII

21、II3*第i臺等值發(fā)電機提供的短路電流為avNiiptNiiptiptVSIIII3*.*.（6-306-30）短路點周期電流的有名值為短路點周期電流的有名值為 （6-326-32）2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章592022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章602022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章61BG2G12022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章62BG2G12022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章632022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章642022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章652022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章662022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章672022-3-16電

22、力系統(tǒng)分析 第六章68恒定電勢源，單獨處理：恒定電勢源，單獨處理：1/Xfs2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章69四節(jié)點的星網變換，再四節(jié)點的星網變換，再將電源間電抗化簡掉將電源間電抗化簡掉2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章702022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章712022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章726-4 短路電流周期分量的近似計算（掌握）n局部網絡收集不到原件參數(shù)信息n規(guī)劃設計時提供的原始資料不完整n新建、擴建系統(tǒng) 工程中實用n三種近似方法2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章73一、把電力系統(tǒng)中某一母線電壓作為恒定電壓處理n母線c右側系統(tǒng)S比左側系統(tǒng)發(fā)電廠大很多，系統(tǒng)S

23、原始資料不全2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章74母線c右側系統(tǒng)S原始資料不全2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章75二、根據(jù)短路電流來判斷，推算未知電力系統(tǒng)的等值電抗n若母線c發(fā)生三相短路時，如果未知系統(tǒng)S所提供的短路電流IS或短路容量SS已知，則*/sBBssxIIII*/sBSXSS */1ssxISBsavBavsBsSSIVIVIIx33*有名值有名值短路功率短路功率2022-3-16電力系統(tǒng)分析 第六章76三、求IS、SSn根據(jù)斷路器的斷流容量GNBKBSBsSSSSSx*GNBKSSSS母線母線c左側的左側的G向向f點點提供的短路功率提供的短路功率歸算到基準功率歸算到基準功率SB的標幺值電抗的標幺值電抗S SS S