工廠供配電技術(shù)實驗指導(dǎo)--項目五短路電流計算及電氣設(shè)備的選擇與校驗

1、項目五項目五 短路電流計算及電短路電流計算及電氣設(shè)備的選擇與校驗氣設(shè)備的選擇與校驗任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算任務(wù)二任務(wù)二 供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇與校驗 短路指載流導(dǎo)體相與相之間發(fā)生非正常接通，在中性點直接接地的短路指載流導(dǎo)體相與相之間發(fā)生非正常接通，在中性點直接接地的系統(tǒng)中還有各相與地之間的短路。電氣設(shè)備在短路時應(yīng)能承受動穩(wěn)定系統(tǒng)中還有各相與地之間的短路。電氣設(shè)備在短路時應(yīng)能承受動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，計算短路電流和校驗電氣設(shè)備是非常重要的。和熱穩(wěn)定，計算短路電流和校驗電氣設(shè)備是非常重要的。相關(guān)知識相關(guān)知識一、短路原因、種類一、短路原因、種類形成短路的原

2、因很多，主要有以下幾個方面形成短路的原因很多，主要有以下幾個方面: 元件損壞，例如設(shè)備絕緣材料老化，設(shè)計制造安裝及維護不良等元件損壞，例如設(shè)備絕緣材料老化，設(shè)計制造安裝及維護不良等造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路; 氣象條件惡化，例如雷擊過電壓造成的閃絡(luò)放電，由于風(fēng)災(zāi)引起氣象條件惡化，例如雷擊過電壓造成的閃絡(luò)放電，由于風(fēng)災(zāi)引起架空線斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等架空線斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等;任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁 人為過失，例如運行人員帶負荷拉刀閘，檢修線路或設(shè)備時未人為過失，例如運行人員帶負荷拉刀閘，檢修線路或設(shè)備時未排除接地線就合閘供電等排除接

3、地線就合閘供電等; 其他原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸、風(fēng)箏跨接在載流裸導(dǎo)體其他原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸、風(fēng)箏跨接在載流裸導(dǎo)體上等。上等。2.短路種類短路種類 在供電系統(tǒng)中危害最大的故障就是短路。在三相系統(tǒng)中，短路的在供電系統(tǒng)中危害最大的故障就是短路。在三相系統(tǒng)中，短路的基本形式有基本形式有:三相短路、兩相短路、單相短路以及兩相接地短路。各三相短路、兩相短路、單相短路以及兩相接地短路。各種短路的示意圖如表種短路的示意圖如表5-1所示。所示。 當(dāng)三相短路時，由于短路回路阻抗相等，因此三相電流和電壓仍當(dāng)三相短路時，由于短路回路阻抗相等，因此三相電流和電壓仍是對稱的，故又稱為對稱短路，而出現(xiàn)其他類

4、型短路時，不僅每相是對稱的，故又稱為對稱短路，而出現(xiàn)其他類型短路時，不僅每相任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算電路中的電流和電壓數(shù)值不等，其相角也不同，這些短路總稱為不對稱電路中的電流和電壓數(shù)值不等，其相角也不同，這些短路總稱為不對稱短路。短路。 一般工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)都為小接地電流系統(tǒng)，并且離發(fā)電廠較遠，一般工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)都為小接地電流系統(tǒng)，并且離發(fā)電廠較遠，所以兩相短路電流和單相接地短路電流都比三相短路電流小。因此在計所以兩相短路電流和單相接地短路電流都比三相短路電流小。因此在計算短路時，以三相短路電流為重點進行計算，此外，研究

5、三相短路之所算短路時，以三相短路電流為重點進行計算，此外，研究三相短路之所以重要還由于在分析計算不對稱短路時經(jīng)常利用對稱分量法將不對稱短以重要還由于在分析計算不對稱短路時經(jīng)常利用對稱分量法將不對稱短路分解成三相對稱的形式加以討論。路分解成三相對稱的形式加以討論。3.計算短路電流的目的計算短路電流的目的 計算短路電流的目的是為了解決以下幾個方面的問題計算短路電流的目的是為了解決以下幾個方面的問題: 正確選擇和校驗電氣設(shè)備。正確選擇和校驗電氣設(shè)備。下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在短路電流的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)作用下，必電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在短路電流的電動力

6、效應(yīng)和熱效應(yīng)作用下，必須不受損壞，以免擴大事故范圍，造成更大的損失。為此，在設(shè)計時須不受損壞，以免擴大事故范圍，造成更大的損失。為此，在設(shè)計時必須校驗所選擇的電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度，因此就需要必須校驗所選擇的電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度，因此就需要計算發(fā)生短路時流過電氣設(shè)備的短路電流。如果短路電流太大，必須計算發(fā)生短路時流過電氣設(shè)備的短路電流。如果短路電流太大，必須采用限流措施采用限流措施; 繼電保護的設(shè)計和整定。關(guān)于電力系統(tǒng)中應(yīng)配置什么樣的繼電保繼電保護的設(shè)計和整定。關(guān)于電力系統(tǒng)中應(yīng)配置什么樣的繼電保護，以及這些保護裝置應(yīng)如何整定，必須對電力網(wǎng)中可能發(fā)生的各種護，以及這些保護裝

7、置應(yīng)如何整定，必須對電力網(wǎng)中可能發(fā)生的各種短路情況逐一加以計算分析，才能正確解決短路情況逐一加以計算分析，才能正確解決; 電氣主接線方案的確定。在設(shè)計電氣主接線方案時往往出現(xiàn)這種電氣主接線方案的確定。在設(shè)計電氣主接線方案時往往出現(xiàn)這種情況情況:一個供電可靠性高的接線方案，因為電的聯(lián)系強，在發(fā)生故障時，一個供電可靠性高的接線方案，因為電的聯(lián)系強，在發(fā)生故障時，下一頁上一頁短路電流太大以至必須選用昂貴的電氣設(shè)備，而使所設(shè)計的方案在經(jīng)短路電流太大以至必須選用昂貴的電氣設(shè)備，而使所設(shè)計的方案在經(jīng)濟上不合理，這時若采取一些措施，例如適當(dāng)改變電路的接法，增加濟上不合理，這時若采取一些措施，例如適當(dāng)改變電路

8、的接法，增加限制短路電流的設(shè)備，或者限制某種運行方式的出現(xiàn)，就會得到既可限制短路電流的設(shè)備，或者限制某種運行方式的出現(xiàn)，就會得到既可靠又經(jīng)濟的主接線方案?？傊?，在評價和比較各種主接線方案選出最靠又經(jīng)濟的主接線方案。總之，在評價和比較各種主接線方案選出最佳者時，計算短路電流是一項很重要的內(nèi)容。佳者時，計算短路電流是一項很重要的內(nèi)容。 計算短路電流必需的原始資料計算短路電流必需的原始資料: 應(yīng)該了解變電所主接線系統(tǒng)，主要運行方式，各種變壓器的型號、應(yīng)該了解變電所主接線系統(tǒng)，主要運行方式，各種變壓器的型號、容量、有關(guān)各種參數(shù)容量、有關(guān)各種參數(shù);供電線路的電壓等級，架空線和電纜的型號，供電線路的電壓等

9、級，架空線和電纜的型號，有關(guān)參數(shù)、距離有關(guān)參數(shù)、距離;大型高壓電機型號和有關(guān)參數(shù)，還必須到電力部門大型高壓電機型號和有關(guān)參數(shù)，還必須到電力部門收集下列資料收集下列資料:下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 電力系統(tǒng)現(xiàn)有總額定容量及遠期的發(fā)展總額定容量電力系統(tǒng)現(xiàn)有總額定容量及遠期的發(fā)展總額定容量; 與本變電所電源進線所連接的上一級變電所母線，在最大運行與本變電所電源進線所連接的上一級變電所母線，在最大運行方式下的短路電流，最小運行方式下的短路電流或短路容量方式下的短路電流，最小運行方式下的短路電流或短路容量; 工廠附近有發(fā)電廠的應(yīng)收集各種發(fā)電機組的型號、容量、次暫工廠附近有發(fā)電

10、廠的應(yīng)收集各種發(fā)電機組的型號、容量、次暫態(tài)電抗、連線方式、變壓器容量和短路電壓百分?jǐn)?shù)，輸電線路的電壓態(tài)電抗、連線方式、變壓器容量和短路電壓百分?jǐn)?shù)，輸電線路的電壓等級，輸電線型號和距離等等級，輸電線型號和距離等; 通常變電所有兩條電源進線，一條運行，另一條備用，應(yīng)判斷通常變電所有兩條電源進線，一條運行，另一條備用，應(yīng)判斷哪條進線的短路電源較大，哪條較小，然后分別計算最大運行方式下哪條進線的短路電源較大，哪條較小，然后分別計算最大運行方式下和最小運行方式下的短路電流。和最小運行方式下的短路電流。二、無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程二、無限大容量電源系統(tǒng)供電時短路過程下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電

11、流的計算短路電流的計算1.無限大容量電源系統(tǒng)定義無限大容量電源系統(tǒng)定義 無限大容量電源系統(tǒng)，這個名稱從概念上是不難理解的無限大容量電源系統(tǒng)，這個名稱從概念上是不難理解的: 電源容量為無限大時，外電路發(fā)生短路電源容量為無限大時，外電路發(fā)生短路(一種擾動一種擾動)所引起的功率所引起的功率改變對于電源來說是微不足道的，因而電源的電壓和頻率保持恒定改變對于電源來說是微不足道的，因而電源的電壓和頻率保持恒定; 無限大容量電源系統(tǒng)可以看作是由無限多個有限功率電源并聯(lián)而無限大容量電源系統(tǒng)可以看作是由無限多個有限功率電源并聯(lián)而成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源電壓保持恒定。成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源電壓保持恒定。 實

12、際上，真正的無限大容量電源是沒有的，而只能是一個相對的概實際上，真正的無限大容量電源是沒有的，而只能是一個相對的概念，往往是指其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。如念，往往是指其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。如果系統(tǒng)阻抗果系統(tǒng)阻抗(即等值電源內(nèi)阻抗即等值電源內(nèi)阻抗)不超過短路回路總阻抗的不超過短路回路總阻抗的5%10%，下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算或電力系統(tǒng)容量超過用戶供電系統(tǒng)容量或電力系統(tǒng)容量超過用戶供電系統(tǒng)容量50倍時，可將電力系統(tǒng)視為無倍時，可將電力系統(tǒng)視為無限大容量系統(tǒng)。限大容量系統(tǒng)

13、。 對一般工廠供電系統(tǒng)來說，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠比電力系統(tǒng)對一般工廠供電系統(tǒng)來說，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃《杩褂州^電力系統(tǒng)大得多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路總?cè)萘啃《杩褂州^電力系統(tǒng)大得多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓，幾乎維持不變，也就是說可時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓，幾乎維持不變，也就是說可將電力系統(tǒng)視為無限大容量的電源。另外由于按無限大容量電源系統(tǒng)將電力系統(tǒng)視為無限大容量的電源。另外由于按無限大容量電源系統(tǒng)所計算得到的短路電流，是電氣裝置所通過的最大短路電流，因此，所計算得到的短路電流，是電氣裝置所通過的最大短路電流，因此，

14、在初步估算裝置通過的最大短路電流或缺乏必需的系統(tǒng)數(shù)據(jù)時，都可在初步估算裝置通過的最大短路電流或缺乏必需的系統(tǒng)數(shù)據(jù)時，都可以認為短路回路所接的電源是無限大容量的電源系統(tǒng)。以認為短路回路所接的電源是無限大容量的電源系統(tǒng)。2.無限大容量電源系統(tǒng)三相短路的物理過程無限大容量電源系統(tǒng)三相短路的物理過程 圖圖5-1(a)是一個無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電路圖，是一個無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電路圖，由于三相對稱，因此這一三相短路的電路可由圖由于三相對稱，因此這一三相短路的電路可由圖5-1 (b)的等效單相的等效單相電路圖來分析，圖中的電路圖來分析，圖中的Z=R+jX，為從電源到短路點的等值

15、阻抗，為從電源到短路點的等值阻抗，U為無限大電源的端電壓，其內(nèi)阻抗為零。當(dāng)開關(guān)為無限大電源的端電壓，其內(nèi)阻抗為零。當(dāng)開關(guān)S閉合時，相當(dāng)于突閉合時，相當(dāng)于突然三相短路，因而短路的過渡過程將與然三相短路，因而短路的過渡過程將與R, L電路接通正弦電壓時的過電路接通正弦電壓時的過渡過程相類似。渡過程相類似。 根據(jù)電路理論，突然短路時電路的方程式為根據(jù)電路理論，突然短路時電路的方程式為. (5-1)式中式中:ik短路電流的瞬時值短路電流的瞬時值; 短路發(fā)生時的電源電壓相位角短路發(fā)生時的電源電壓相位角;任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁 Um電源電壓的幅值。電源電壓的幅值。 求解方程

16、可得短路電流瞬時值為求解方程可得短路電流瞬時值為 (5-2)式中式中:Ivm短路電流周期分量的幅值短路電流周期分量的幅值 Im短路前負載電流的幅值短路前負載電流的幅值; 短路前負載電流的阻抗角短路前負載電流的阻抗角; k短路回路的阻抗角短路回路的阻抗角; 短路回路的時間常數(shù)，短路回路的時間常數(shù)， 由上式可見，短路電流由上式可見，短路電流Lk由兩部分組成，第一部分是短路電流的由兩部分組成，第一部分是短路電流的任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁穩(wěn)態(tài)分量，隨時間按正弦規(guī)律變化的，所以又稱周期分量，此分量是穩(wěn)態(tài)分量，隨時間按正弦規(guī)律變化的，所以又稱周期分量，此分量是外加電壓在阻抗的

17、回路內(nèi)強迫產(chǎn)生的，所以又稱為強制分量，用外加電壓在阻抗的回路內(nèi)強迫產(chǎn)生的，所以又稱為強制分量，用L表表示。第二部分為短路電流的暫態(tài)分量，是隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減的，示。第二部分為短路電流的暫態(tài)分量，是隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減的，并且偏于時間軸的一側(cè)，稱為非周期分量或自由分量，可用并且偏于時間軸的一側(cè)，稱為非周期分量或自由分量，可用L表示，表示，所以整個過渡過程短路電流為所以整個過渡過程短路電流為 (5-3) 產(chǎn)生非周期分量的原因在于，電路中有電感存在，在短路的瞬間，產(chǎn)生非周期分量的原因在于，電路中有電感存在，在短路的瞬間，回路中的電流由負載電流回路中的電流由負載電流Imsin突然增加到氣突然增加到氣

18、ain，由于電感電路的，由于電感電路的電流不能突變，勢必產(chǎn)生一個非周期分量電流而維持其原來的電流。電流不能突變，勢必產(chǎn)生一個非周期分量電流而維持其原來的電流。它的初始值，即為周期分量初始值和短路瞬間負載電流之差，即它的初始值，即為周期分量初始值和短路瞬間負載電流之差，即下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 (5-4) 非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減的快慢取決于短路回路的時間常數(shù)非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減的快慢取決于短路回路的時間常數(shù)T。對于高壓電網(wǎng)來說，其電阻較電抗小得多，此時多取，而在計算大對于高壓電網(wǎng)來說，其電阻較電抗小得多，此時多取，而在計算大容量電力網(wǎng)或發(fā)電機附近短路時，容量

19、電力網(wǎng)或發(fā)電機附近短路時，T約為。如按考慮，在短路后的左約為。如按考慮，在短路后的左右，非周期分量即可衰減完。右，非周期分量即可衰減完。 當(dāng)非周期分量衰減完了，短路電流的暫態(tài)過程結(jié)束而進人短路的當(dāng)非周期分量衰減完了，短路電流的暫態(tài)過程結(jié)束而進人短路的穩(wěn)定狀態(tài)，此時的短路電流，稱為穩(wěn)態(tài)短路電流或簡稱穩(wěn)態(tài)值。穩(wěn)定狀態(tài)，此時的短路電流，稱為穩(wěn)態(tài)短路電流或簡稱穩(wěn)態(tài)值。 圖圖5-2表示出無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路前后，電流、電壓的表示出無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路前后，電流、電壓的變動曲線。由圖可以看出短路電流在到達穩(wěn)定值之前要經(jīng)過一個暫變動曲線。由圖可以看出短路電流在到達穩(wěn)定值之前要經(jīng)過一個暫態(tài)過程，這

20、一暫態(tài)過程是短路非周期分量電流存在那段時間。態(tài)過程，這一暫態(tài)過程是短路非周期分量電流存在那段時間。下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算短路非周期分量電流衰減完畢后短路非周期分量電流衰減完畢后(一般經(jīng)一般經(jīng)t=0.2s)，短路電流達到穩(wěn)定，短路電流達到穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)。 在電源電壓及短路地點不變的情況下，要使短路全電流達到最大值，在電源電壓及短路地點不變的情況下，要使短路全電流達到最大值，必須具備以下條件必須具備以下條件: 短路前申路處于空載狀態(tài)短路前申路處于空載狀態(tài): 短路發(fā)生在某相電壓瞬時值過零值的時候，即當(dāng)短路發(fā)生在某相電壓瞬時值過零值的時候，即當(dāng)t=o時，初相角時，初相角

21、 短路回路近于純感性電路，即短路回路近于純感性電路，即wk=90 在實際供電系統(tǒng)中出現(xiàn)上述情況的概率很小，但是它所引起的短路在實際供電系統(tǒng)中出現(xiàn)上述情況的概率很小，但是它所引起的短路后果將是最嚴(yán)重的。因此，研究這種現(xiàn)象仍具有明顯實際意義。順便后果將是最嚴(yán)重的。因此，研究這種現(xiàn)象仍具有明顯實際意義。順便指出，上述結(jié)果是三相短路時其中的一相，并不是各相都會出現(xiàn)指出，上述結(jié)果是三相短路時其中的一相，并不是各相都會出現(xiàn)下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算最嚴(yán)重的情況，只有在短路時，電壓過零的那一相才會出現(xiàn)最嚴(yán)重的最嚴(yán)重的情況，只有在短路時，電壓過零的那一相才會出現(xiàn)最嚴(yán)重的情況。另外還

22、要指出，在實際短路發(fā)生后，并不能在電路中分別測出情況。另外還要指出，在實際短路發(fā)生后，并不能在電路中分別測出短路電流周期分量和非周期分量，實際測得的是兩者疊加后完整的短短路電流周期分量和非周期分量，實際測得的是兩者疊加后完整的短路電流波形。引入周期分量和非周期分量的目的，僅僅是為了分析問路電流波形。引入周期分量和非周期分量的目的，僅僅是為了分析問題的方便和清晰。題的方便和清晰。3.短路計算的有關(guān)參數(shù)短路計算的有關(guān)參數(shù) 次暫態(tài)短路電流次暫態(tài)短路電流I。它是指短路瞬時，短路電流周期分量為最大。它是指短路瞬時，短路電流周期分量為最大幅值所對應(yīng)的有效值。短路沖擊電流幅值所對應(yīng)的有效值。短路沖擊電流I1

23、。它是指短路全電流的最大。它是指短路全電流的最大瞬時值。由圖瞬時值。由圖5-2所示短路全電流的曲線可以看出，短路后經(jīng)半個周所示短路全電流的曲線可以看出，短路后經(jīng)半個周期期(約為約為0. 01s)達到最大值，此時的電流值即短路電流沖擊值。達到最大值，此時的電流值即短路電流沖擊值。任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁短路電流沖擊值可按下式計算短路電流沖擊值可按下式計算 (5-5)式中，式中，Ksh為短路電流沖擊系數(shù)，是一個大于為短路電流沖擊系數(shù)，是一個大于1小于小于2的系數(shù)，一般在的系數(shù)，一般在高壓供電系統(tǒng)中，通常取，則高壓供電系統(tǒng)中，通常取，則ish=2. 55I。在。在100

24、0kVA及以下的及以下的電力變壓器二次側(cè)及低壓電路中發(fā)生三相短路時一般可取電力變壓器二次側(cè)及低壓電路中發(fā)生三相短路時一般可取Ksh，因此，因此ish=1.84I。 Ish是短路沖擊電流有效值。它是指短路后第一個周期的短路全電是短路沖擊電流有效值。它是指短路后第一個周期的短路全電流有效值。是在高壓供電系統(tǒng)中，流有效值。是在高壓供電系統(tǒng)中，Ksh時，時，ish= 1. 51I ;在低壓供電在低壓供電系統(tǒng)中系統(tǒng)中Ksh時，時，Ksh=1.09I。 I 為短路穩(wěn)態(tài)電流。為短路穩(wěn)態(tài)電流。下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算它是指短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流的有效值。從它是

25、指短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流的有效值。從前述可知，無限大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，短路電流周期分量前述可知，無限大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，短路電流周期分量的幅值始終不變，則有的幅值始終不變，則有 (5-6)三、無限大容量電源條件下短路電流的計算方法三、無限大容量電源條件下短路電流的計算方法1.一般規(guī)定一般規(guī)定 為了簡化短路電流計算的方法，在保證計算精度的情況下，忽略為了簡化短路電流計算的方法，在保證計算精度的情況下，忽略一些次要因素的影響，作出如下規(guī)定一些次要因素的影響，作出如下規(guī)定: 所有點的發(fā)電機相位角相同、電源的頻率相同，短路前電力系所有點的發(fā)電機相位角相同、電源的

26、頻率相同，短路前電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的統(tǒng)的電勢和電流是對稱的;下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 認為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即認為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流大小發(fā)生變化電抗值不隨電流大小發(fā)生變化; 輸電線路的分布電容略去不計輸電線路的分布電容略去不計; 每一個電壓級采用平均額定電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，每一個電壓級采用平均額定電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成誤差很小。唯一例外的是電抗器，應(yīng)采用加于電抗器端點的實所造成誤差很小。唯一例外的是電抗器，應(yīng)采用加于電抗器端點的實際額定電壓，因為

27、電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大得多，否則誤際額定電壓，因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大得多，否則誤差偏大差偏大; 用式用式 計算高壓系統(tǒng)短路電流時一般只計算高壓系統(tǒng)短路電流時一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗。因為這些元件計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗。因為這些元件X/3R時。可略去電阻的影響，只有在短路點總電阻大于短路點時?？陕匀ル娮璧挠绊懀挥性诙搪伏c總電阻大于短路點任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁總阻抗總阻抗1/3時，才加以考慮采用時，才加以考慮采用|Z|來代替來代替X; 短路點離同步調(diào)相機和同步電動機較近時，應(yīng)考慮對短路電流短路

28、點離同步調(diào)相機和同步電動機較近時，應(yīng)考慮對短路電流值的影響值的影響; 在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并; 以供電電源為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值大于以供電電源為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值大于3，可認為電源容量為無，可認為電源容量為無限大的系統(tǒng)，短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。限大的系統(tǒng)，短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。2.標(biāo)么制的概念標(biāo)么制的概念 短路電流計算常采用標(biāo)么制，所謂標(biāo)么制，就是將電壓、電流、短路電流計算常采用標(biāo)么制，所謂標(biāo)么制，就是將電壓、電流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用標(biāo)么值表示。標(biāo)么是這功率、

29、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用標(biāo)么值表示。標(biāo)么是這樣得出的，將一個量與一個基準(zhǔn)量相比較，并將該基準(zhǔn)量作衡量樣得出的，將一個量與一個基準(zhǔn)量相比較，并將該基準(zhǔn)量作衡量任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁單位。單位。 顯然，同一個實際值，當(dāng)所選的基準(zhǔn)值不同時其標(biāo)么值也就不同，顯然，同一個實際值，當(dāng)所選的基準(zhǔn)值不同時其標(biāo)么值也就不同，切記，說明一個物理量的標(biāo)么值時，必須說明其基準(zhǔn)值為何，否則只切記，說明一個物理量的標(biāo)么值時，必須說明其基準(zhǔn)值為何，否則只說明一個標(biāo)么值是沒有意義的。說明一個標(biāo)么值是沒有意義的。 標(biāo)么值一般又稱為相對值，是一個無單位值，這里用帶標(biāo)么值一般又稱為相對值，

30、是一個無單位值，這里用帶*號的上號的上標(biāo)以示區(qū)別。標(biāo)么值乘上標(biāo)以示區(qū)別。標(biāo)么值乘上100，即可得到用同一基準(zhǔn)表示的百分值。，即可得到用同一基準(zhǔn)表示的百分值。 采用標(biāo)么制有如下的優(yōu)點采用標(biāo)么制有如下的優(yōu)點: 應(yīng)用標(biāo)么制易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性及參數(shù)。電力系統(tǒng)應(yīng)用標(biāo)么制易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性及參數(shù)。電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的額定電壓的高低、容量的大小彼此相差很大。它們中各種電氣設(shè)備的額定電壓的高低、容量的大小彼此相差很大。它們的特性和參數(shù)若用有名值表示時，也就差別很大，很難進行比較，的特性和參數(shù)若用有名值表示時，也就差別很大，很難進行比較，下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的

31、計算任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算但用標(biāo)么值表示后，這些特性和參數(shù)都在一定的范圍內(nèi)，就便于進行但用標(biāo)么值表示后，這些特性和參數(shù)都在一定的范圍內(nèi)，就便于進行對比分析。例如，一臺銘牌數(shù)據(jù)為對比分析。例如，一臺銘牌數(shù)據(jù)為110 kV, 10 000 kVA的變壓器，的變壓器，其短路電壓為其短路電壓為UK1=11.6 kV，而一臺銘牌數(shù)據(jù)為，而一臺銘牌數(shù)據(jù)為10.5kV , 7500 kVA的變壓器，其短路電壓為的變壓器，其短路電壓為UK2=1.05 kV，這兩個短路電壓值相，這兩個短路電壓值相差很大，不好比較，如果都取它們各自的額定電壓作為基準(zhǔn)，則其標(biāo)差很大，不好比較，如果都取它們各自的

32、額定電壓作為基準(zhǔn)，則其標(biāo)么值為么值為以上兩式說明，它們的短路電壓都是其額定電壓的以上兩式說明，它們的短路電壓都是其額定電壓的10%左右左右;采用標(biāo)么制便于判斷電氣設(shè)備的特性和參數(shù)的優(yōu)劣。例如，設(shè)已知采用標(biāo)么制便于判斷電氣設(shè)備的特性和參數(shù)的優(yōu)劣。例如，設(shè)已知一臺發(fā)電機運行中，其端電壓為一臺發(fā)電機運行中，其端電壓為10.5 kV，相電流為，相電流為1 000 A，上一頁下一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算從這些數(shù)值不能立刻判定運行情況是否正常，但如果得到的數(shù)據(jù)是以從這些數(shù)值不能立刻判定運行情況是否正常，但如果得到的數(shù)據(jù)是以發(fā)電機額定值作為基準(zhǔn)的標(biāo)么值，當(dāng)看到，便立即可以斷定發(fā)電機的發(fā)電

33、機額定值作為基準(zhǔn)的標(biāo)么值，當(dāng)看到，便立即可以斷定發(fā)電機的運行電壓是正常的，負載電流值小于額定電流值?？梢?，用標(biāo)么值表運行電壓是正常的，負載電流值小于額定電流值。可見，用標(biāo)么值表示比用實際值能給人以更明確的概念示比用實際值能給人以更明確的概念; 應(yīng)用標(biāo)么值可以使較復(fù)雜系統(tǒng)的計算工作大大簡化。應(yīng)用標(biāo)么值可以使較復(fù)雜系統(tǒng)的計算工作大大簡化。3.電路各元件阻抗的計算電路各元件阻抗的計算 1)基準(zhǔn)值計算基準(zhǔn)值計算 高壓供電系統(tǒng)通常采用標(biāo)么值的計算方法來計算短路電流，所以高壓供電系統(tǒng)通常采用標(biāo)么值的計算方法來計算短路電流，所以應(yīng)求出供電系統(tǒng)中各元件的電抗標(biāo)么值。應(yīng)求出供電系統(tǒng)中各元件的電抗標(biāo)么值。 采用標(biāo)

34、么制計算時首先必須選定基準(zhǔn)值，原則上說基準(zhǔn)值可以采用標(biāo)么制計算時首先必須選定基準(zhǔn)值，原則上說基準(zhǔn)值可以下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算隨便選擇，通?？梢赃x該設(shè)備的額定值作為基準(zhǔn)值或整個系統(tǒng)選取便隨便選擇，通?？梢赃x該設(shè)備的額定值作為基準(zhǔn)值或整個系統(tǒng)選取便于計算的共同基準(zhǔn)值。但是，并不是所有量的基準(zhǔn)值都可以隨便選定，于計算的共同基準(zhǔn)值。但是，并不是所有量的基準(zhǔn)值都可以隨便選定，在電路計算中，各量基準(zhǔn)值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程在電路計算中，各量基準(zhǔn)值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗和功率這四個物理量式，也就是說在三相電

35、路中，電流、電壓、阻抗和功率這四個物理量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)當(dāng)滿足下列關(guān)系式的基準(zhǔn)值之間應(yīng)當(dāng)滿足下列關(guān)系式 (5-7)式中式中:Ud、Id、Sd、Zd電壓、電流、功率、阻抗的基準(zhǔn)值。電壓、電流、功率、阻抗的基準(zhǔn)值。 顯然，只要選定其中兩個量的基準(zhǔn)值，其余兩個基準(zhǔn)值也就確定顯然，只要選定其中兩個量的基準(zhǔn)值，其余兩個基準(zhǔn)值也就確定了。實際計算短路電流時，一般均首先確定視在功率和電壓的基準(zhǔn)值了。實際計算短路電流時，一般均首先確定視在功率和電壓的基準(zhǔn)值下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算Sd及及Ud，為了計算方便通常取基準(zhǔn)容量，為了計算方便通常取基準(zhǔn)容量Sd=100 M V A，基準(zhǔn)電壓，

36、基準(zhǔn)電壓Ud一般取用各級電網(wǎng)的平均額定電壓。當(dāng)基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓選定以一般取用各級電網(wǎng)的平均額定電壓。當(dāng)基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓選定以后，則電流和阻抗的基準(zhǔn)值分別為后，則電流和阻抗的基準(zhǔn)值分別為 (5-8) 2)元件標(biāo)么值的計算元件標(biāo)么值的計算 在選定和求出各量的基準(zhǔn)值后，就可以很方便的求出其標(biāo)么值。對在選定和求出各量的基準(zhǔn)值后，就可以很方便的求出其標(biāo)么值。對于不同變量計算公式如下。于不同變量計算公式如下。下一頁上一頁下一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算電壓標(biāo)么值電壓標(biāo)么值: (5-9)容量標(biāo)么值容量標(biāo)么值: (5-10)電流標(biāo)么值電流標(biāo)么值: (5-11)電抗標(biāo)么值電抗標(biāo)么值: (5-

37、12)在對稱三相電路中，無論是三角形還是星形接線，線電壓和相電壓、在對稱三相電路中，無論是三角形還是星形接線，線電壓和相電壓、線電流和相電流、三相功率和單相功率的標(biāo)么值都是一樣的，線電流和相電流、三相功率和單相功率的標(biāo)么值都是一樣的，上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算因此，在計算中可以按單相電路的標(biāo)么值來計算，這是標(biāo)么制算法的因此，在計算中可以按單相電路的標(biāo)么值來計算，這是標(biāo)么制算法的一大優(yōu)點。一大優(yōu)點。 3)標(biāo)么值相互變換的方法標(biāo)么值相互變換的方法 在電力系統(tǒng)的實際計算中，對于直接電氣聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)，在制定標(biāo)在電力系統(tǒng)的實際計算中，對于直接電氣聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)，在制定標(biāo)么值的等值電路時，

38、各元件的參數(shù)，必須按統(tǒng)一的基準(zhǔn)值進行歸算。么值的等值電路時，各元件的參數(shù)，必須按統(tǒng)一的基準(zhǔn)值進行歸算。然而，從手冊或產(chǎn)品說明書中查得的電機和電器的阻抗值，一般都是然而，從手冊或產(chǎn)品說明書中查得的電機和電器的阻抗值，一般都是以各自的額定容量以各自的額定容量(或額定電流或額定電流)和額定電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值。由于和額定電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值。由于各元件的額定值可能不同，而基準(zhǔn)值不相同的標(biāo)么值是不能直接進行各元件的額定值可能不同，而基準(zhǔn)值不相同的標(biāo)么值是不能直接進行加、減、乘、除等運算的。因此在制定等值電路計算短路電流之前，加、減、乘、除等運算的。因此在制定等值電路計算短路電流之前，首先必須把不同基準(zhǔn)值的

39、阻抗換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)么值。首先必須把不同基準(zhǔn)值的阻抗換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)么值。下一頁上一頁換算方法如下?lián)Q算方法如下: 一般的情況下，基準(zhǔn)電壓都取各級的平均電壓，而基準(zhǔn)容量不同一般的情況下，基準(zhǔn)電壓都取各級的平均電壓，而基準(zhǔn)容量不同時，可將基準(zhǔn)容量為時，可將基準(zhǔn)容量為Sd1，的標(biāo)么值換算為基準(zhǔn)容量為，的標(biāo)么值換算為基準(zhǔn)容量為Sd2的標(biāo)么值，的標(biāo)么值，以電抗標(biāo)么值為例，其轉(zhuǎn)換方法為以電抗標(biāo)么值為例，其轉(zhuǎn)換方法為 (5-13)兩個標(biāo)么值的基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓都不相同時，可按下式進行變換兩個標(biāo)么值的基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓都不相同時，可按下式進行變換 (5-14) 4)系統(tǒng)中各種元件的電抗標(biāo)么值系統(tǒng)中各種

40、元件的電抗標(biāo)么值 電力系統(tǒng)中往往具有許多不同電壓級的線路段，通過升壓或電力系統(tǒng)中往往具有許多不同電壓級的線路段，通過升壓或任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算降壓變壓器連接在一起。用標(biāo)么值進行計算時，系統(tǒng)各元件阻抗的標(biāo)降壓變壓器連接在一起。用標(biāo)么值進行計算時，系統(tǒng)各元件阻抗的標(biāo)么值需歸算到同一電壓級，即歸算到基本電壓級。在選定基本電壓級么值需歸算到同一電壓級，即歸算到基本電壓級。在選定基本電壓級的基準(zhǔn)電壓之后，線路其他各段的阻抗在歸算時應(yīng)采用的基準(zhǔn)電壓，的基準(zhǔn)電壓之后，線路其他各段的阻抗在歸算時應(yīng)采用的基準(zhǔn)電壓，可根據(jù)該段線路與基本電

41、壓線路間所有變壓器的變比，采用折算法用可根據(jù)該段線路與基本電壓線路間所有變壓器的變比，采用折算法用下式求出下式求出 (5-15) (5-16)式中式中 Ud基本電壓級的基準(zhǔn)電壓基本電壓級的基準(zhǔn)電壓; Ud(n) 計算元件阻抗標(biāo)么值時各線段應(yīng)該采取的基準(zhǔn)電壓計算元件阻抗標(biāo)么值時各線段應(yīng)該采取的基準(zhǔn)電壓;下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 k1、k2、k3、L , kn各線段與基本電壓級線路間所有變壓器各線段與基本電壓級線路間所有變壓器的變比。的變比。 根據(jù)式根據(jù)式(5-13)和式和式(5-14)，顯然歸算到基本電壓級的某個線段，顯然歸算到基本電壓級的某個線段的電抗標(biāo)么的電抗標(biāo)

42、么 (5-17) 上述方法是根據(jù)變壓器的實際變比計算不同電壓級電網(wǎng)中各元件阻抗上述方法是根據(jù)變壓器的實際變比計算不同電壓級電網(wǎng)中各元件阻抗標(biāo)么值的精確計算法，它主要用在大電力系統(tǒng)用計算機求解短路電流標(biāo)么值的精確計算法，它主要用在大電力系統(tǒng)用計算機求解短路電流的計算中。目前，在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中，多采用近似計算法求解短的計算中。目前，在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中，多采用近似計算法求解短路電流。所謂近似法，就是不管網(wǎng)路中變壓器的實際變比為多少，而路電流。所謂近似法，就是不管網(wǎng)路中變壓器的實際變比為多少，而一律視為相應(yīng)等級的平均額定電壓的變比，即網(wǎng)路中各線段的電壓一律視為相應(yīng)等級的平均額定電壓的變比，即網(wǎng)路

43、中各線段的電壓下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算均為相應(yīng)等級的平均額定電壓?，F(xiàn)舉例說明如下。均為相應(yīng)等級的平均額定電壓?，F(xiàn)舉例說明如下。 圖圖5-3所示為三個電壓級的電力網(wǎng)。所示為三個電壓級的電力網(wǎng)。 當(dāng)選取短路點所在的當(dāng)選取短路點所在的UavIII作為基本電壓級，而將網(wǎng)絡(luò)所有元件作為基本電壓級，而將網(wǎng)絡(luò)所有元件的電抗標(biāo)么值都按此基本電壓級進行歸算時，根據(jù)式的電抗標(biāo)么值都按此基本電壓級進行歸算時，根據(jù)式(5-12)應(yīng)有發(fā)應(yīng)有發(fā)電機電機: (5-18)同樣可得變壓器同樣可得變壓器T1: (5-19)下一頁上一頁線路線路L1: (5-20)限流電抗器限流電抗器: (5-21)

44、其他元件也可寫出類似的式子，就不再一一論述。其他元件也可寫出類似的式子，就不再一一論述。 從以上分析可知，當(dāng)采用線路平均額定電壓代替網(wǎng)路的實際電壓后，從以上分析可知，當(dāng)采用線路平均額定電壓代替網(wǎng)路的實際電壓后，各元件電抗基準(zhǔn)標(biāo)么值只和基準(zhǔn)功率各元件電抗基準(zhǔn)標(biāo)么值只和基準(zhǔn)功率Sd,以及元件所在網(wǎng)絡(luò)的平均額以及元件所在網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓認定電壓認V有關(guān)，而和所設(shè)的基本電壓有關(guān)，而和所設(shè)的基本電壓Ud無關(guān)。無關(guān)。任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 實踐證明用線路平均額定電壓代替網(wǎng)路的實際電壓的假定并不會增大實踐證明用線路平均額定電壓代替網(wǎng)

45、路的實際電壓的假定并不會增大多少計算誤差，卻使計算大大簡化。而且同一電路不同點短路時，只要多少計算誤差，卻使計算大大簡化。而且同一電路不同點短路時，只要Sd,不變，各元件的基準(zhǔn)電抗標(biāo)么值也是不變的。為了使用方便，根據(jù)不變，各元件的基準(zhǔn)電抗標(biāo)么值也是不變的。為了使用方便，根據(jù)上述標(biāo)么值的定義和歸算原則，將各種元件的標(biāo)么值，及有名值的變換上述標(biāo)么值的定義和歸算原則，將各種元件的標(biāo)么值，及有名值的變換公式匯總?cè)绫砉絽R總?cè)绫?-2所示。所示。 例例5-1某供電系統(tǒng)的計算電路圖如圖某供電系統(tǒng)的計算電路圖如圖5-4(a)所示，試用標(biāo)么值所示，試用標(biāo)么值計算計算k1點和點和k2點的短路回路總阻抗。點的短路

46、回路總阻抗。發(fā)電機發(fā)電機:變壓器變壓器T1:下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算線路線路L1:變壓器變壓器T2:電抗器電抗器:其中其中電纜電纜L2:下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算k1點的短路回路總阻抗為點的短路回路總阻抗為k2點的短路回路總阻抗為點的短路回路總阻抗為4.無限大容量電源條件下三相短路電流的計算無限大容量電源條件下三相短路電流的計算 計算步驟計算步驟 (1)按照供電系統(tǒng)圖繪制等效電路圖，要求在圖上標(biāo)出各元件的參按照供電系統(tǒng)圖繪制等效電路圖，要求在圖上標(biāo)出各元件的參數(shù)，對復(fù)雜的供電系統(tǒng)，還要繪制出簡化的等效圖。數(shù)，對復(fù)雜的供電系統(tǒng)，還要繪制出

47、簡化的等效圖。 (2)選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，按照公式求出基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗。選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，按照公式求出基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗。 (3)求出供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值。求出供電系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值。下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 (4)求出由電源至短路點的總阻抗。求出由電源至短路點的總阻抗。 (5)按下式求出短路電流標(biāo)么值。按下式求出短路電流標(biāo)么值。 (5-23)由于電源是無限大容量，所以，短路電流周期分量保持不變，即由于電源是無限大容量，所以，短路電流周期分量保持不變，即(6)求出短路電流和短路容量。求出短路電流和短路容量。(7)求出穩(wěn)態(tài)短路電流求出穩(wěn)態(tài)短路電

48、流I和穩(wěn)態(tài)短路容量和穩(wěn)態(tài)短路容量S (5-24) (5-25)(8)求出短路沖擊電流求出短路沖擊電流ish,和短路全電流最大有效值和短路全電流最大有效值Ish下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 (5-26) (5-27) 例例5-2無限大容量系統(tǒng)通過一條無限大容量系統(tǒng)通過一條70km的的110kV輸電線路向某輸電線路向某變電所供電，接線情況如圖變電所供電，接線情況如圖5-5所示。試分別用有名單位制和標(biāo)么值所示。試分別用有名單位制和標(biāo)么值計算輸電線路末端和變電所出線上發(fā)生三相短路時的短路電流周期分計算輸電線路末端和變電所出線上發(fā)生三相短路時的短路電流周期分量有效值和沖擊短路電

49、流。量有效值和沖擊短路電流。 解解首先選取功率基準(zhǔn)值首先選取功率基準(zhǔn)值Sd=5 MVA，電壓基準(zhǔn)值，電壓基準(zhǔn)值Ud=U。(1)點短路時，線路點短路時，線路L1的電抗標(biāo)么值為的電抗標(biāo)么值為下一頁上一頁化成有效值為化成有效值為(2)k2點短路時，線路點短路時，線路L1變壓器變壓器T的電抗標(biāo)么值為的電抗標(biāo)么值為三臺變壓器并列運行時電抗的標(biāo)么值為三臺變壓器并列運行時電抗的標(biāo)么值為任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁化成有效值化成有效值沖擊短路電流為沖擊短路電流為四、有限容量電源系統(tǒng)的三相短路電流計算方法四、有限容量電源系統(tǒng)的三相短路電流計算方法1.有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路的過渡過

50、程有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路的過渡過程 電源為有限容量時，電源的阻抗就不能忽略，在短路過程中，由于短電源為有限容量時，電源的阻抗就不能忽略，在短路過程中，由于短路回路阻抗減少，短路電流必然增大造成電源端電壓下降，使短路電流路回路阻抗減少，短路電流必然增大造成電源端電壓下降，使短路電流周期分量產(chǎn)生衰減。當(dāng)發(fā)生短路的網(wǎng)絡(luò)電源容量較小，或短路處靠近電周期分量產(chǎn)生衰減。當(dāng)發(fā)生短路的網(wǎng)絡(luò)電源容量較小，或短路處靠近電源時，都應(yīng)視為有限容量電源系統(tǒng)的短路情況，不能再用上節(jié)中所述源時，都應(yīng)視為有限容量電源系統(tǒng)的短路情況，不能再用上節(jié)中所述任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短

51、路電流的計算短路電流的計算的方法來計算短路電流，而必須考慮到突然短路時發(fā)電機內(nèi)部的電磁的方法來計算短路電流，而必須考慮到突然短路時發(fā)電機內(nèi)部的電磁暫態(tài)過程，才能得出正確的計算結(jié)果。暫態(tài)過程，才能得出正確的計算結(jié)果。 當(dāng)發(fā)電機定子回路發(fā)生三相短路時，由于阻抗突然減少，產(chǎn)生很當(dāng)發(fā)電機定子回路發(fā)生三相短路時，由于阻抗突然減少，產(chǎn)生很大的近似純感性的短路電流，同時，在定子回路中，隨之產(chǎn)生一個很大的近似純感性的短路電流，同時，在定子回路中，隨之產(chǎn)生一個很大磁通少，其方向和正常時的勵磁磁通相反，形成去磁作用。如圖大磁通少，其方向和正常時的勵磁磁通相反，形成去磁作用。如圖5-6所示。根據(jù)磁鏈不能突變的原則，

52、轉(zhuǎn)子里的勵磁繞組和阻尼繞組都所示。根據(jù)磁鏈不能突變的原則，轉(zhuǎn)子里的勵磁繞組和阻尼繞組都將感應(yīng)出電動勢，并分別流出有自由分量的電流將感應(yīng)出電動勢，并分別流出有自由分量的電流ifk和和idk，同時又分，同時又分別產(chǎn)生磁通別產(chǎn)生磁通fk和和dk使短路瞬間兩側(cè)磁通大小相等，即使短路瞬間兩側(cè)磁通大小相等，即=fk+ dk，且方向相反，以維持發(fā)電機氣隙間的總磁通不變。所以，短路，且方向相反，以維持發(fā)電機氣隙間的總磁通不變。所以，短路瞬間發(fā)電機的電動勢并不變，但勵磁繞組和阻尼繞組中的自由瞬間發(fā)電機的電動勢并不變，但勵磁繞組和阻尼繞組中的自由下一頁上一頁分量電流分量電流ifk和和idk，無恒定電源維持，勢必按

53、指數(shù)規(guī)律衰減。隨著勵，無恒定電源維持，勢必按指數(shù)規(guī)律衰減。隨著勵磁繞組和阻尼繞組中韻磁通迅速減少，短路電流所產(chǎn)生的去磁作用顯磁繞組和阻尼繞組中韻磁通迅速減少，短路電流所產(chǎn)生的去磁作用顯著增加，則引起發(fā)電機的總磁通減少，使定子內(nèi)的電勢隨之下降，短著增加，則引起發(fā)電機的總磁通減少，使定子內(nèi)的電勢隨之下降，短路電流的周期分量當(dāng)然要隨之下降。一般經(jīng)過路電流的周期分量當(dāng)然要隨之下降。一般經(jīng)過35s之后，轉(zhuǎn)子中的之后，轉(zhuǎn)子中的自由分量電流衰減結(jié)束，使發(fā)電機進人短路后的穩(wěn)定狀態(tài)。自由分量電流衰減結(jié)束，使發(fā)電機進人短路后的穩(wěn)定狀態(tài)。 以上分析并沒有考慮發(fā)電機自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的作用，即認為在以上分析并沒有考慮發(fā)

54、電機自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的作用，即認為在整個短路過程中發(fā)電機的勵磁電流不變，也就是感應(yīng)電動勢等于常數(shù)。整個短路過程中發(fā)電機的勵磁電流不變，也就是感應(yīng)電動勢等于常數(shù)。實際上，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機一般都裝有自動調(diào)節(jié)勵磁裝實際上，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機一般都裝有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，其作用是當(dāng)發(fā)電機電壓變動時，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機的置，其作用是當(dāng)發(fā)電機電壓變動時，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機的端電壓保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，這種裝置也稱為自動電壓調(diào)整器。端電壓保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，這種裝置也稱為自動電壓調(diào)整器。任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電

55、流的計算當(dāng)發(fā)電機外部發(fā)生突然短路時，短路電流引起的去磁作用，使發(fā)電機當(dāng)發(fā)電機外部發(fā)生突然短路時，短路電流引起的去磁作用，使發(fā)電機的端電壓急劇下降，自動調(diào)節(jié)勵磁裝置中的強行勵磁裝置起作用，迅的端電壓急劇下降，自動調(diào)節(jié)勵磁裝置中的強行勵磁裝置起作用，迅速增大勵磁電流，以使發(fā)電機的端電壓重新回升。但是，任何一種類速增大勵磁電流，以使發(fā)電機的端電壓重新回升。但是，任何一種類型的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，由于調(diào)節(jié)裝置本身的反應(yīng)時間以及發(fā)電機本型的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，由于調(diào)節(jié)裝置本身的反應(yīng)時間以及發(fā)電機本身的勵磁繞組的電感作用，而不可能立即增大勵磁電流，而是經(jīng)過一身的勵磁繞組的電感作用，而不可能立即增大勵磁電流，而

56、是經(jīng)過一段很短時間后才能起作用。因而，不論是否裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，段很短時間后才能起作用。因而，不論是否裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，在短路瞬間以及短路后的幾個周期內(nèi)，短路電流的變化情況都是相同在短路瞬間以及短路后的幾個周期內(nèi)，短路電流的變化情況都是相同的。圖的。圖5-7中所示分別為有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置和無自動調(diào)節(jié)勵磁裝置中所示分別為有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置和無自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機在發(fā)生突然短路后短路電流的變化曲線。從圖中可以看出，的發(fā)電機在發(fā)生突然短路后短路電流的變化曲線。從圖中可以看出，兩者的區(qū)別在于兩者的區(qū)別在于:有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機系統(tǒng)，在發(fā)生有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機系統(tǒng)，在發(fā)生下一頁上

57、一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算短路后，短路電流周期分量經(jīng)過最初的下降之后，隨著發(fā)電機電壓的短路后，短路電流周期分量經(jīng)過最初的下降之后，隨著發(fā)電機電壓的提升將逐漸增大而進人穩(wěn)定狀態(tài)，無自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機系統(tǒng)提升將逐漸增大而進人穩(wěn)定狀態(tài)，無自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機系統(tǒng)在短路后，短路電流的周期分量是一直下降而達到穩(wěn)定狀態(tài)。在短路后，短路電流的周期分量是一直下降而達到穩(wěn)定狀態(tài)。 有限容量系統(tǒng)，無論是否裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，發(fā)生三相短路時，有限容量系統(tǒng)，無論是否裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，發(fā)生三相短路時，產(chǎn)生最大短路電流的條件與無限大容量系統(tǒng)是一樣的，即短路電流的產(chǎn)生最大短路電流的條件與

58、無限大容量系統(tǒng)是一樣的，即短路電流的最大瞬時值出現(xiàn)在短路后的時候。最大瞬時值出現(xiàn)在短路后的時候。 (a)有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機短路電流變化曲線有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機短路電流變化曲線 (b)沒有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機短路電流變化曲線沒有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的發(fā)電機短路電流變化曲線2.計算方法計算方法 工程上為簡便計算，按工程上為簡便計算，按 的關(guān)系，繪成通用的關(guān)系，繪成通用下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算短路電流計算曲線，以供計算短路電流值查用。短路電流計算曲線，以供計算短路電流值查用。 計算步驟計算步驟: (1)按照供電系統(tǒng)及各元件參數(shù)繪制計算系統(tǒng)圖。按照供電系統(tǒng)及

59、各元件參數(shù)繪制計算系統(tǒng)圖。 (2)選取基準(zhǔn)值。選取基準(zhǔn)值。 (3)求出各元件的電抗標(biāo)么值。求出各元件的電抗標(biāo)么值。 (4)求出各短路點的總電抗標(biāo)么值求出各短路點的總電抗標(biāo)么值Xj (5)當(dāng)所選取的基準(zhǔn)容量與電源的總額定容量不相等時，必須將總電當(dāng)所選取的基準(zhǔn)容量與電源的總額定容量不相等時，必須將總電抗標(biāo)么值轉(zhuǎn)換成以電源總額定容量為基準(zhǔn)的計算電抗抗標(biāo)么值轉(zhuǎn)換成以電源總額定容量為基準(zhǔn)的計算電抗X (5-28)下一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 短路電流的計算短路電流的計算 (6)根據(jù)計算電抗數(shù)值，去查與電源相對應(yīng)的計算曲線便可查出不同根據(jù)計算電抗數(shù)值，去查與電源相對應(yīng)的計算曲線便可查出不同時間的短路電流周期分

60、量標(biāo)么值時間的短路電流周期分量標(biāo)么值IKt 各種電源的計算曲線如圖各種電源的計算曲線如圖5-8、圖、圖5-9、圖、圖5-10、圖、圖5-11、圖、圖5-12、圖、圖5-13所示。所示。 在計算曲線中只畫到在計算曲線中只畫到X*= 3，如果，如果X* 3，則不必去查曲線，可，則不必去查曲線，可按電源為無限容量直接計算。按電源為無限容量直接計算。 在計算曲線不容易查準(zhǔn)確的地方可用表在計算曲線不容易查準(zhǔn)確的地方可用表5-3、表、表5-4、表、表5-5、表、表5-6查得，如果算出的總計算電抗與表中的數(shù)值不符，可用插值法求查得，如果算出的總計算電抗與表中的數(shù)值不符，可用插值法求出短路電流周期分量標(biāo)么值。