第七章 電力系統(tǒng)的短路計(jì)算1

1、電氣工程電氣工程武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算電氣工程基礎(chǔ)電氣工程基礎(chǔ)緒論緒論-電力系統(tǒng)的基本概念和知識電力系統(tǒng)的基本概念和知識發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng)電力系統(tǒng)負(fù)荷電力系統(tǒng)負(fù)荷電力網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算電力網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算電力系統(tǒng)的短路計(jì)算電力系統(tǒng)的短路計(jì)算電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大

2、功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算第七章第七章 電力系統(tǒng)短路計(jì)算電力系統(tǒng)短路計(jì)算 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的短路故障電力系統(tǒng)的短路故障 一、短路的概念一、短路的概念 所謂短路，是指電力系統(tǒng)除正常情所謂短路，是指電力系統(tǒng)除正常情況以外的一切相與相之間或相與地之況以外的一切

3、相與相之間或相與地之間的間的“短接短接”。 在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，除中性在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，除中性點(diǎn)外，相與相或相與地之間是絕緣的。點(diǎn)外，相與相或相與地之間是絕緣的。如果由于某種原因使其絕緣破壞而產(chǎn)如果由于某種原因使其絕緣破壞而產(chǎn)生了通路，我們就稱電力系統(tǒng)發(fā)生了生了通路，我們就稱電力系統(tǒng)發(fā)生了短路故障。短路故障。二、短路的原因二、短路的原因 產(chǎn)生短路的主要原因產(chǎn)生短路的主要原因：1、電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞 各種形式的過電壓（如雷擊） 絕緣材料的自然老化、臟污 直接機(jī)械損傷2、人為事故 運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉倒閘 線路檢修后未拆除地線就加上電壓3、鳥獸跨接在裸露的載流部分4、氣象條件惡化 風(fēng)、雪

4、、雹等自然現(xiàn)象所造成的短路三、短路的種類三、短路的種類對稱短路：對稱短路：三相短路三相短路k（3）不對稱短路：不對稱短路：單相接地短路單相接地短路k（1）兩相接地短路兩相接地短路k（1,1）兩相短路兩相短路k（2）圖短路的類型圖短路的類型a）三相短路）三相短路 b）兩相短路）兩相短路 c）單相接地短路）單相接地短路 d）兩相接地短路）兩相接地短路 e）兩相接地短）兩相接地短 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)

5、算四、短路的現(xiàn)象及后果四、短路的現(xiàn)象及后果 電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，伴隨短路所發(fā)生的基本現(xiàn)象是： 1 電流劇烈增加電流劇烈增加，例如發(fā)電機(jī)出線端處發(fā)生三相短路時，電流的最大瞬時值可能高達(dá)額定電流的1015倍，從絕對值來講可達(dá)上萬安培，甚至十幾萬安培。 2 系統(tǒng)中的電壓將急劇下降電壓將急劇下降，例如系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，短路點(diǎn)的電壓將降到零，短路點(diǎn)附近的電壓也將明顯降低。短路的后果短路的后果：（1）短路點(diǎn)的電弧有可能燒壞電氣設(shè)備。燒壞電氣設(shè)備。很大的短路電流通過設(shè)備會使發(fā)熱增加，當(dāng)短路持續(xù)時間較長時，可能使設(shè)備過熱而損壞；（2）很大的短路電流通過導(dǎo)體時，要引起導(dǎo)體間很很大的機(jī)械應(yīng)力大的機(jī)械應(yīng)力，如果導(dǎo)

6、體和它們的支架不夠堅(jiān)固，則可能遭到損壞；（3）短路時，系統(tǒng)電壓大幅下降電壓大幅下降，對用戶工作影響很大。系統(tǒng)中最主要的負(fù)荷異步電動機(jī)可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢及設(shè)備損害；（4）有可能使并列的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)破壞系統(tǒng)穩(wěn)定定，引起大片地區(qū)停電；（5）不對稱短路引起的不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡不平衡磁通磁通，會在鄰近的平行線路內(nèi)（如通信線路或鐵道信號系統(tǒng)）感應(yīng)很大的電動勢。這將造成通信的干擾并危及設(shè)備和人身的安全。 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺

7、制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算五、短路計(jì)算的目的五、短路計(jì)算的目的(1)校驗(yàn)電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性需要短路計(jì)算中沖擊電流和最大有效值電流；(2)在設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線時也需要短路計(jì)算提供數(shù)據(jù)；(3)為合理配置各種繼電保護(hù)和自動裝置需要短路計(jì)算提供依據(jù)。 一、概述一、概述 二、標(biāo)幺制的概念二、標(biāo)幺制的概念某一物理量的標(biāo)幺值某一物理量的標(biāo)幺值* ，等于它的實(shí)際值，等于它的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的與所選定的基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值，即的比值，即 dAAA *u在短路電流計(jì)算中，各電氣量的數(shù)值，可以用有名值表示，在短路電流計(jì)算中，各電氣量的數(shù)值，可以用有名值表示，也可以用標(biāo)幺值表示。也可以

8、用標(biāo)幺值表示。通常在通常在1kV以下的低壓系統(tǒng)中宜采用以下的低壓系統(tǒng)中宜采用有名值，而高壓系統(tǒng)中宜采用標(biāo)幺值。有名值，而高壓系統(tǒng)中宜采用標(biāo)幺值。u在高壓電網(wǎng)中，通?？傠娍惯h(yuǎn)大于總電阻，所以可以只計(jì)在高壓電網(wǎng)中，通?？傠娍惯h(yuǎn)大于總電阻，所以可以只計(jì)各主要元件的電抗而忽略其電阻。各主要元件的電抗而忽略其電阻。第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)么制標(biāo)么制 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算電力系統(tǒng)中的物理量的標(biāo)么值電力系統(tǒng)中的物理

9、量的標(biāo)么值*jXRZjXRZZZjQPSjQPSSSIIIUUUZSIU選擇基準(zhǔn)值dddddddddd二、基準(zhǔn)值選擇二、基準(zhǔn)值選擇ddddddddddddddddddddddUSIIIIUUUXUSjRUSjXRZjXRZISUIIISUIUZUSIUS3333*22*2工程中先選工程中先選求實(shí)際值求實(shí)際值 三、不同三、不同準(zhǔn)標(biāo)幺值之間的換算準(zhǔn)標(biāo)幺值之間的換算 電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等所給電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等所給出的標(biāo)幺值都是額定標(biāo)幺值出的標(biāo)幺值都是額定標(biāo)幺值 ，進(jìn)行短路電流計(jì)算時必須將它們，進(jìn)行短路電流計(jì)算時必須將它們換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。

10、換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。 換算方法是：換算方法是： 先將以額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值先將以額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值 還原為有名值，即還原為有名值，即 *NXNNNNNSUXXXX2*選定選定Sd和和Ud，則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為：則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為： 22*2*ddNNNddddUSSUXUSXXXXavNdUUU若取若取 ，則，則 NdNdSSXX* 四、電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)算四、電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)算 發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：通常給出通常給出SN、UN和額定電抗標(biāo)幺值，則和額定電抗標(biāo)幺值，則 *NGXNdNGGSSXX*變壓器：變壓器：通常給出通常給出SN、UN和短路電壓

11、百分?jǐn)?shù)和短路電壓百分?jǐn)?shù) ， %kU1001003100%*NTNTNNkkXUXIUUU由于由于 NdkNdNTTSSUSSXX100%*所以所以式中，式中， 為變壓器的額定電抗標(biāo)幺值。為變壓器的額定電抗標(biāo)幺值。 100%*kNTUX電抗器：電抗器：通常給出通常給出INL、UNL和電抗百分?jǐn)?shù)，其中和電抗百分?jǐn)?shù)，其中 %LX1001003%*NLNLLNLLXUXIX22*222*100%3100%dNLNLdNLdNLNLdLddNLNLLdLLUUSSXUUSSXUSIUXXXX 式中，式中， 為電抗器的額定容量。為電抗器的額定容量。 NLNLNLIUS3輸電線路：輸電線路：通常給出線路長度

12、和每公里的電抗值，則通常給出線路長度和每公里的電抗值，則 2*ddWLdWLWLUSXXXX五、多級電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)么值計(jì)算五、多級電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)么值計(jì)算10.5/121IT1T2GXL1XL2110/6.6XGXT1*2*2*1LTLXXXXG*XT1*221LTLXXX畫出等值電路。選基本級，基準(zhǔn)畫出等值電路。選基本級，基準(zhǔn)X Xd d和和U Ud d。將不是基本級上電抗。將不是基本級上電抗有名值折算到基本級，再分別求相應(yīng)元件電抗標(biāo)么值。有名值折算到基本級，再分別求相應(yīng)元件電抗標(biāo)么值。上例若選基本級為上例若選基本級為I,I,則有則有2122221222222122*2121211212121*1

13、21*12*2222122212121121)/()/(6 . 61101215 .10kkUUUSXkkUSXUSXkkUSXXkUUUSXkUSXUSXkUSXXUSXXUSXXXkkXXkXXkXkk變壓器變比：ddIIIdIIIdLddLddLddLLddIIdIIdLddLddLddLLddTTddGGLLTTLL求電抗標(biāo)幺值，作等值電路1 1、準(zhǔn)確計(jì)算法（用變壓器實(shí)際變比）、準(zhǔn)確計(jì)算法（用變壓器實(shí)際變比）1）選基本級（段），基準(zhǔn)Sd和Ud；2）求其它級基準(zhǔn)電壓；IdIdkkkUU21)1(1kvkkUUkvkUUkvUUddIIIddIIdId26.7)6.6/110)(121/5

14、.10(5.10121121/5.105.105.102112d本dUSXX 3）按每級（段）基準(zhǔn)電壓求該段相應(yīng)的電抗標(biāo)么值。2 2、近似計(jì)算法、近似計(jì)算法 當(dāng)電力系統(tǒng)中變壓器較多時，計(jì)算各級基準(zhǔn)電壓當(dāng)電力系統(tǒng)中變壓器較多時，計(jì)算各級基準(zhǔn)電壓較復(fù)雜。近似計(jì)算法用線段的平均額定電壓較復(fù)雜。近似計(jì)算法用線段的平均額定電壓U Uavav=1.05U=1.05UN N去代替該段線路的基準(zhǔn)電壓。去代替該段線路的基準(zhǔn)電壓。U UN N(kv(kv) 3 6 10 35) 3 6 10 35 110 220 500 110 220 500U Uavav(kv(kv) 3.15 6.3 10.5 37) 3.

15、15 6.3 10.5 37 115 230 525 115 230 525I I段段 U UdIdI=10.5kv =10.5kv IIII段段 U UdIIdII=1.05=1.05110=115kv110=115kvIIIIII段段 U UdIIIdIII=1.05=1.056=6.3kv6=6.3kvIT1T2GXL1XL2110/6.6GIIIIII30MVA10.5KVX”d=0.26E=11KV31.5MVA10.5/121KVUk%=10.580km0.4/km15MVA110/6.6KVUk%=10.56KV0.3KAXR%=52.5km0.08/kmT1T2LCE*X1*X

16、2*X3*X4*X5*X6*例例 對下圖所示的輸電系統(tǒng)，試分別用準(zhǔn)確計(jì)算法對下圖所示的輸電系統(tǒng)，試分別用準(zhǔn)確計(jì)算法和近似計(jì)算法計(jì)算各元件電抗標(biāo)么值。和近似計(jì)算法計(jì)算各元件電抗標(biāo)么值。解解 取第取第I I段電路為基本段。段電路為基本段。1 1、準(zhǔn)確計(jì)算法、準(zhǔn)確計(jì)算法05.15 .101138.026.71005 .208.010.126.71003 .0361005358.0121100151101005 .1022.0121100804 .033.05 .101005 .315 .101005 .1087.05 .10100305 .1026.026.76 .61101215 .1015 .1

17、01121121/5 .1015 .1015 .10,100*22*622*5222222*2*4422*3222121*1*212222*1211dIdIIIdLdIIIdLNLNLNdIIdNTNTNTdIIdLdIdNTNTNTdIdNNGNdIdIIIdIdIIdIdUEE發(fā)電機(jī)電勢USXX電纜線USIUXX電抗器USSUXXT變壓器USXX輸電線路USSUXXT變壓器USSUXX發(fā)電機(jī)kvKKUUkvKUU求kvUMVAS取 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電

18、抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算2 2、近似計(jì)算法、近似計(jì)算法取第I段 Sd=100MVA UdI=10.5KV 第II段 UdII=1.05110=115KV 第III段 UdIII=1.056=6.3KV將上面數(shù)據(jù)代入計(jì)算元件電抗標(biāo)么值公式（同前面計(jì)算公式），就可求各元件電抗的標(biāo)么值，參見教材P153。第三節(jié) 無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路 一、由無限容量系統(tǒng)供電時三相短路的物理過程一、由無限容量系統(tǒng)供電時三相短路的物理過程 1. 無限容量系統(tǒng)的概念無限容量系統(tǒng)的概念說明：無限大功率電說明：無限大功率電源是一個相對概念，源是一個相對概念，真正的無限大功率電

19、真正的無限大功率電源是不存在的。源是不存在的。 u無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指系統(tǒng)的容量系統(tǒng)的容量為為 ，內(nèi)阻抗為零。，內(nèi)阻抗為零。u無限容量系統(tǒng)的特點(diǎn)：在電源外部發(fā)生短路，電源母線上無限容量系統(tǒng)的特點(diǎn)：在電源外部發(fā)生短路，電源母線上的的電壓基本不變電壓基本不變，即認(rèn)為它是一個恒壓源。，即認(rèn)為它是一個恒壓源。u在工程計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的在工程計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%10%時，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。時，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。短路前，系統(tǒng)中的短路前，系統(tǒng)中的a相電壓和電流分別為相電壓

20、和電流分別為)sin(tUuma)sin(tIima22)(arctan)()(RRLLLLRRUImm2. 由無限大功率電源供電的三相對稱電路由無限大功率電源供電的三相對稱電路 下圖所示為一由無限大功率電源供電的三相對稱電路。下圖所示為一由無限大功率電源供電的三相對稱電路。解微分方程得：解微分方程得：nppTtkpmTtkmkiiCtICtZUiaae)sin(e)sin(由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短路前一瞬間的電流應(yīng)與短路后一瞬間的電流相等。即路前一瞬間的電流應(yīng)與短路后一瞬間的電流相等。即 CIIkpmm)sin()sin

21、(0)sin()sin(npkpmmiIIC則則 aTtkpmmkpmkIItIie)sin()sin()sin()sin(tUdtdiLRimkk 短路后電路中的電流應(yīng)滿足：短路后電路中的電流應(yīng)滿足：RLLRUIkmpmarctan)(22在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為，故在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為，故 090kaTtpmmpmkIItIie cos)sin()cos(由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時，短路全電由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時，短路全電流的瞬時值為最大，短路情況最嚴(yán)重，其必備的條件是：流的瞬時值為最大，短路情況最嚴(yán)重，其必備的條件是

22、：F短路前空載（即短路前空載（即 ）0mIF短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角 0aTtpmpmkItIiecos因此因此 對應(yīng)的短路電流的變化曲線如圖所示。對應(yīng)的短路電流的變化曲線如圖所示。圖圖 無限大容量系統(tǒng)三相短路時短路電流的變化曲線無限大容量系統(tǒng)三相短路時短路電流的變化曲線第三節(jié) 無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路 二、三相短路沖擊電流二、三相短路沖擊電流 在最嚴(yán)重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時值稱為沖在最嚴(yán)重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時值稱為沖擊電流，用擊電流，用ish表示。表示。 由圖知，由圖知，ish發(fā)生在短路后約半個周期（發(fā)生在短路后約

23、半個周期（0.01s）。）。pshTpmTpmpmshIKIIIiaa2)e1 (e01. 001. 0其中，其中，短路電流沖擊系數(shù)。短路電流沖擊系數(shù)。 aTshK01. 0e1意味著短路電意味著短路電流非周期分量流非周期分量不衰減不衰減當(dāng)電阻當(dāng)電阻R=0時，時，2shKRXRLTa1ee001. 0aT1shK當(dāng)電抗當(dāng)電抗=0時，時， ，0ee01. 0aT0RXRLTa意味著不產(chǎn)生意味著不產(chǎn)生非周期分量非周期分量第三節(jié) 無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路1Ksh 2 因此因此pshIi55. 2在高壓電網(wǎng)中短路時，取在高壓電網(wǎng)中短路時，取Ksh=1.8，則，則 在發(fā)電機(jī)端部短路時，取在發(fā)電機(jī)

24、端部短路時，取Ksh=1.9，則，則 pshIi69. 2在低壓電網(wǎng)中短路時，取在低壓電網(wǎng)中短路時，取Ksh=1.3，則，則 pshIi84. 1 三、三相短路沖擊電流有效值三、三相短路沖擊電流有效值 任一時刻任一時刻t的短路電流的有效值是指以時刻的短路電流的有效值是指以時刻t為中心的一個為中心的一個周期內(nèi)短路全電流瞬時值的方均根值，即周期內(nèi)短路全電流瞬時值的方均根值，即 2222d)(1d122TTTTttnptptttkkttiiTtiTI第三節(jié) 無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路短路電流最大有效值出現(xiàn)在短路后第一個周期短路電流最大有效值出現(xiàn)在短路后第一個周期221222212221201.

25、02210201.02102)1(21)1()2()1()2()(2)cos(1)cos(1shpshppshpmpmTpmpmTTpmpmTTtpmpmshKIKIIKIIeIIdteItITdteItITIaaapshII62. 1當(dāng)當(dāng)Ksh=1.9時，時， ; 當(dāng)當(dāng)Ksh=1.3時，時， pshII09. 1pshII51. 1當(dāng)當(dāng)Ksh=1.8時，時， 四、三相短路穩(wěn)態(tài)電流四、三相短路穩(wěn)態(tài)電流三相短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電流非周期分量衰減完后的三相短路穩(wěn)態(tài)電流是指短路電流非周期分量衰減完后的短路全電流，其有效值用短路全電流，其有效值用 表示。表示。 I在無限大容量系統(tǒng)中，短路后任何時刻的短

26、路電流周期在無限大容量系統(tǒng)中，短路后任何時刻的短路電流周期分量有效值（習(xí)慣上用分量有效值（習(xí)慣上用Ik表示）始終不變，所以有表示）始終不變，所以有 kpIIIII 2 . 0I 式中，為次暫態(tài)短路電流或超瞬變短路電流，它是短路瞬式中，為次暫態(tài)短路電流或超瞬變短路電流，它是短路瞬間（間（t=0s）時三相短路電流周期分量的有效值；為短路后）時三相短路電流周期分量的有效值；為短路后0.2s時三相短路電流周期分量的有效值。時三相短路電流周期分量的有效值。2 . 0I第三節(jié) 無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路 五、無限大容量系統(tǒng)短路電流和短路容量的計(jì)算五、無限大容量系統(tǒng)短路電流和短路容量的計(jì)算 1短路電流

27、短路電流 *133XXXUUXUXUIIIddavddavdkk*13XUSIIIddkdk 2短路容量：短路容量：*133XIIIIUIUSSSkdkddkavdkk*XSSSSdkdk kavkIUS3或或第三節(jié) 無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路例7-1 試求k點(diǎn)短路電流IP、ish、SMVAXSSKAIkiKAKAXIIKAKVMVAUSIXXX總電抗SSUX變壓器USlxX線路KVUKVUMVAS取dPshshdPdddTLNdkTddLddd148676. 010088. 531. 28 . 12231. 2676. 056. 156. 0525. 0201

28、001005 .10100%151. 0115100504 . 037115100*22*2210*21XL*XT*k35kvL 110kv50km0.4/kmG20MVAUk%=10.5kSU=常數(shù)常數(shù)X0解： 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等值簡化網(wǎng)絡(luò)等值簡化 等值電勢法等值電勢法 星網(wǎng)變換法星網(wǎng)變換法 利用網(wǎng)絡(luò)對稱性化簡利用網(wǎng)絡(luò)對稱

29、性化簡轉(zhuǎn)移阻抗（電抗）轉(zhuǎn)移阻抗（電抗） 利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流 一、網(wǎng)絡(luò)等值簡化一、網(wǎng)絡(luò)等值簡化1、等值電勢法原則：使變換前后網(wǎng)絡(luò)中其它部分的電壓、電流保持不變。II1I2InZ1Z2ZnE1E2EnUIZeqUEeq21122121212112111212122112211111201/111110,0XXXEXEEXXXXXXXnZEZE從而ZEZEZEZE令UZZZZZZEE令EZUEZUEZUEZUEZUEI變換后ZUEZUEZUEI變換前eqeqniiieqeqeqeqnnnniieqeqneqdqeqnndqeqnn 2010/12電力工程電力工程

30、 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算2 2、星網(wǎng)變換法、星網(wǎng)變換法1234nx1x2x3x4x121234x24x13x34x14x23消去節(jié)點(diǎn)n)1111(1432121121xxxxxxxxxxxmkknjninijm網(wǎng)絡(luò)的頂點(diǎn)數(shù) 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)

31、用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算3 3、利用網(wǎng)絡(luò)對稱性化簡、利用網(wǎng)絡(luò)對稱性化簡網(wǎng)絡(luò)對稱性：網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同，電源一樣，阻抗參數(shù)相等，短路電流走向一致1、電位相等的節(jié)點(diǎn)可直接相連2、等電位點(diǎn)之間的電抗可短接后除去x6x3x4x1x2x5E1E2kkx6X3/2X1/2Eeq=E1=E2若E1=E2 x1=x2 x3=x4二、轉(zhuǎn)移阻抗二、轉(zhuǎn)移阻抗kkkkkkkxExExEIIII332211321E3E1E2kX1X2X4X5kE1E2E3x3kx2kx1k研究各電源研究各電源E E1 1、E E2 2、E E3 3對短路點(diǎn)對短路點(diǎn)k k的貢獻(xiàn)。各電源分別作用在的貢獻(xiàn)。各電源分別作用在k k點(diǎn)上產(chǎn)生短路電流點(diǎn)上產(chǎn)

32、生短路電流I I1k1k、I I2k2k、I I3k3k。從而總短路電流從而總短路電流ikiikIEz轉(zhuǎn)移阻抗：網(wǎng)絡(luò)中第轉(zhuǎn)移阻抗：網(wǎng)絡(luò)中第i i個電源節(jié)點(diǎn)加電勢個電源節(jié)點(diǎn)加電勢EiEi, ,其它電勢為其它電勢為0 0，則則EiEi與從第與從第k k個節(jié)點(diǎn)流出網(wǎng)絡(luò)的電流之比為個節(jié)點(diǎn)流出網(wǎng)絡(luò)的電流之比為i i節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)與k k節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移阻抗。之間轉(zhuǎn)移阻抗。三、利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流三、利用轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算三相短路電流1 1、網(wǎng)絡(luò)化簡法、網(wǎng)絡(luò)化簡法 消去電源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)之外的所有中間節(jié)點(diǎn)。消去電源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)之外的所有中間節(jié)點(diǎn)。)1111()1111()1111(43214334321422

33、4321411xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxkkkx1kE3E2E1x2x3x4E1kE3E2x3kx2kx1kkE1E2E3x1kx2kx3kkkkkkkKXEXEXEIIII332211321例7-2 (1)試分別用網(wǎng)絡(luò)化簡法求各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗； (2)若在k點(diǎn)發(fā)生三相短路，試求k點(diǎn)短路電流的標(biāo)么值。45.04.14.153.14.14.149.04.14.153.14.153.149.04.14.153.14.153.1*5*4*3*5*4*9*5*4*3*5*3*8*5*4*3*4*3*7XXXXXXXXXXXXXXXXXX(1)求轉(zhuǎn)移電抗X3* X4* X5*形變

34、換Y形X7* X8* X9* 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算21.1)111(04.3)111(*11*10*8*11*8*3*11*10*8*10*8*2XXXXXXXXXXXXkk將X8* X10* X11*Y形變換為形X2k* X3k* X23*69. 221. 10 . 104. 31 . 183. 025. 13*32*21*1*KKKkXEXEXEI2、求短路電流 2010/12電力工程電力

35、工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算第五節(jié) 有限容量系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)三相短路的實(shí)用計(jì)算 無限大功率電源無限大功率電源-容量為無限大，內(nèi)阻抗為零容量為無限大，內(nèi)阻抗為零的電源。外電路發(fā)生故障所引起功率變化對電源影響的電源。外電路發(fā)生故障所引起功率變化對電源影響甚微。在計(jì)算短路時，認(rèn)為短路電流周期分量幅值保甚微。在計(jì)算短路時，認(rèn)為短路電流周期分量幅值保持不變。持不變。 實(shí)際電源容量總是有限的，如果短路發(fā)生在電實(shí)際電源容量總是有限的，如果短路發(fā)

36、生在電源附近時，就要考慮其短路將會對電源內(nèi)部產(chǎn)生影源附近時，就要考慮其短路將會對電源內(nèi)部產(chǎn)生影響，短路電流周期分量幅值不能保持不變。如何計(jì)響，短路電流周期分量幅值不能保持不變。如何計(jì)算周期電流？算周期電流？ 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算 三相突然短路定子電流周期分量增加 對轉(zhuǎn)子繞組去磁磁鏈?zhǔn)睾惝a(chǎn)生附加電流保持電機(jī)中磁鏈不變 附加電流產(chǎn)生磁通 會使定子電流更增加隨著時間附加電流會逐步衰減，定子電流周期分

37、量電流也會逐步衰減到穩(wěn)態(tài)短路電流一、同步發(fā)電機(jī)突然三一、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的電磁暫態(tài)過程相短路的電磁暫態(tài)過程 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算需要求短路瞬間定子電流周期分量，從等值電路的角需要求短路瞬間定子電流周期分量，從等值電路的角度，需要確定一個短路瞬間不發(fā)生突變電勢，用它求度，需要確定一個短路瞬間不發(fā)生突變電勢，用它求短路瞬間定子電流周期分量。短路瞬間定子電流周期分量。該電勢求?。涸撾妱萸笕。簾o

38、阻尼繞組無阻尼繞組 xxd d 暫態(tài)電抗暫態(tài)電抗 U U、I I 正常運(yùn)行時同步發(fā)電機(jī)端電壓和電流。正常運(yùn)行時同步發(fā)電機(jī)端電壓和電流。有阻尼繞組有阻尼繞組 x”x”d d 次暫態(tài)電抗次暫態(tài)電抗IUEdjxIUEdjx 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流計(jì)算二、起始次暫態(tài)電流和沖擊電流計(jì)算起始次暫態(tài)電流-短路電流周期分量初值計(jì)算次暫態(tài)電勢E0” 00020020000sin)cos

39、()sin(IxUIxIxUE)(0kxxEI例例 一同步發(fā)電機(jī)短路前運(yùn)行狀態(tài)一同步發(fā)電機(jī)短路前運(yùn)行狀態(tài) 2075. 16 . 01125. 010796. 1)8 . 01125. 0()6 . 01125. 01 (125. 08 . 0cos1122000IkiExIUshsh起始次暫態(tài)電流起始次暫態(tài)電流I”I” 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算異步電動機(jī)對短路電流影響異步電動機(jī)對短路電流影響kX”

40、E”GD異步電動機(jī)次暫態(tài)電抗異步電動機(jī)次暫態(tài)電抗 88. 06 . 012 . 012 . 08 . 0cos11sin)cos()sin(2 . 0741000000020020000000ExIUIxUIxIxUEIjxUExIIxstst 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算配電網(wǎng)中接異步電動機(jī)數(shù)量多，用綜合負(fù)配電網(wǎng)中接異步電動機(jī)數(shù)量多，用綜合負(fù)荷表示荷表示一般取一般取 E”=0.8 x”=0.35 (

41、E”=0.8 x”=0.35 (負(fù)荷負(fù)荷0.20.2、變壓器線路變壓器線路0.15)0.15)沖擊電流沖擊電流kshLD負(fù)荷沖擊系數(shù)。一般取1，有大容量電動機(jī)時取1.31.8計(jì)負(fù)荷影響短路沖擊22LDshLDshshIkIki2LDshLDshLDIki 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算三、應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流三、應(yīng)用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流有限容量電力系統(tǒng)短路（周期分量）電流隨時間變化有限容量電力系統(tǒng)短路（周期分量）電流隨時間變化 2010/12電力工程電力工程 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的短路故障的短路故障 無限無限大大功率功率電源供電網(wǎng)絡(luò)電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短的三相短路路網(wǎng)絡(luò)簡化與網(wǎng)絡(luò)簡化與轉(zhuǎn)移電抗轉(zhuǎn)移電抗 標(biāo)幺制標(biāo)幺制有限容量有限容量系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)用計(jì)算計(jì)算1、任意時刻三相短路電流的計(jì)算任意時刻三相短路電流的計(jì)算計(jì)算曲線法計(jì)算曲線法 有限容量電力系統(tǒng)短路（周期分量）電流隨時間變化，工程中利用計(jì)算曲線來確定短路后任意指