繼電保護(hù)-短路電流的計(jì)算

一、電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式二、三相短路故障的計(jì)算三、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算四、簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析三、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算1、對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用2、發(fā)電機(jī)、線路和綜合負(fù)荷的序阻抗3、變壓器的零序等值電路及其參數(shù)

4、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定2.2.1對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用三相短路對(duì)稱故障單相接地短路兩相短路兩相短路接地單相斷線兩相斷線不對(duì)稱故障分解為正序、負(fù)序和零序三組對(duì)稱的三相系統(tǒng)對(duì)稱分量法三組對(duì)稱的相量合成得三個(gè)不對(duì)稱相量寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式為：三相量的對(duì)稱分量(a)正序分量(b)負(fù)序分量(c)零序分量正序分量的相序與正常對(duì)稱運(yùn)行下的相序相同；負(fù)序分量的相序則與正序相反；零序分量則三相同相位，同大小。旋轉(zhuǎn)算子a=ej120a2=ej240

1不對(duì)稱三相量的分解在三相電路中，對(duì)于任意一組不對(duì)稱的三相相量（電流或電壓），可以分解為三組對(duì)稱的正序、負(fù)序、零序?qū)ΨQ分量。變換矩陣的逆矩陣三相量的對(duì)稱分量三相電流（電壓）用對(duì)稱分量表示（選擇a相作為基準(zhǔn)相）對(duì)稱分量用三相電流（電壓）表示對(duì)稱分量的變換矩陣2序阻抗的概念三相參數(shù)對(duì)稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨(dú)立性。也就是說，當(dāng)電路通以某序?qū)ΨQ分量的電流時(shí)，只產(chǎn)生同一序?qū)ΨQ分量的電壓降。反之，當(dāng)電路施加某序?qū)ΨQ分量的電壓時(shí)，電路中也只產(chǎn)生同一序?qū)ΨQ分量的電流。這樣，可對(duì)正序、負(fù)序和零序分量分別進(jìn)行計(jì)算。元件的序阻抗，是指元件三相參數(shù)對(duì)稱時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過該元件同一序電流的比值，即z(1),z(2),z(0)分別為元件的正序阻抗，負(fù)序阻抗和零序阻抗。簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的單相短路

一臺(tái)發(fā)電機(jī)接于空載輸電線路，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗zn接地。在線路某處f點(diǎn)發(fā)生單相（如a相）短路，使故障點(diǎn)出現(xiàn)了不對(duì)稱的情況。a相對(duì)地阻抗為零（不計(jì)電弧電阻），a相對(duì)地電壓為零，b、c兩相的電壓不為零，即此時(shí)，故障點(diǎn)以外的系統(tǒng)其余部分的參數(shù)（指阻抗）仍然是對(duì)稱的。

3應(yīng)用對(duì)稱分量法計(jì)算不對(duì)稱短路的一般原理

此時(shí)，故障點(diǎn)以外的系統(tǒng)其余部分的參數(shù)（指阻抗）仍然是對(duì)稱的。單相短路故障++分解正序負(fù)序零序?qū)ΨQ分量法的應(yīng)用正序網(wǎng)絡(luò)零序網(wǎng)絡(luò)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)短路點(diǎn)電流的正序、負(fù)序和零序分量

短路點(diǎn)電壓的正序、負(fù)序和零序分量

正序(a)、負(fù)序(b)、零序(c)等值網(wǎng)絡(luò)

在一相的零序網(wǎng)絡(luò)中，中性點(diǎn)接地阻抗必須增大為三倍。這是因?yàn)榻拥刈杩箊n上的電壓降是由三倍的一相零序電流產(chǎn)生的，從等值觀點(diǎn)看，也可以認(rèn)為是一相零序電流在三倍中性點(diǎn)接地阻抗上產(chǎn)生的電壓降。

正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)說明了不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)的各序電流和同一序電壓間的相互關(guān)系，它對(duì)各種不對(duì)稱都適用。

Eeq為正序網(wǎng)絡(luò)中相對(duì)于短路點(diǎn)的戴維南等值電勢(shì)；zff(1)，zff(2)，zff(0)分別為正序，負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)中短路點(diǎn)的輸入阻抗。在各序網(wǎng)中三相是對(duì)稱的，用一相計(jì)算。以a相為參考，在正序網(wǎng)中，有因?yàn)檎螂娏?1+a+a2=0)不流經(jīng)中性線，Zn在正序網(wǎng)絡(luò)中不起作用，則上式可寫成負(fù)序電流也不流經(jīng)中性線，且發(fā)電機(jī)的負(fù)序電勢(shì)為零，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的電壓方程為對(duì)于零序網(wǎng)，在zn中將流過三倍的零序電流，計(jì)及發(fā)電機(jī)的零序電勢(shì)為零，零序網(wǎng)絡(luò)的電壓方程為三、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算1、對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用2、發(fā)電機(jī)、線路和綜合負(fù)荷的序阻抗3、變壓器的零序等值電路及其參數(shù)

4、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定2.2.2同步發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線的各序電抗及其等值電路電力系統(tǒng)的元件靜止元件旋轉(zhuǎn)元件變壓器輸電線路正序阻抗=負(fù)序阻抗≠零序發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)三相的電磁關(guān)系相同正序阻抗≠負(fù)序阻抗≠零序各序電流引起不同的電磁過程M1、同步發(fā)電機(jī)正、負(fù)、零序等值電路正序阻抗：負(fù)序阻抗：機(jī)端負(fù)序電壓基頻分量與流入定子繞組負(fù)序電流基頻分量的比值。零序阻抗：機(jī)端零序電壓基頻分量與流入定子繞組零序電流基頻分量的比值。

正序電勢(shì)：正常對(duì)稱運(yùn)行時(shí)有阻尼繞組無阻尼繞組對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)及有阻尼的水輪發(fā)電機(jī)，可采用；對(duì)于無阻尼繞組的發(fā)電機(jī)，可采用；如無電機(jī)的確切參數(shù)，也可按下表取值：近似估計(jì)數(shù)據(jù)電機(jī)類型X2X0汽輪發(fā)電機(jī)0.160.06有阻尼的水輪發(fā)電機(jī)0.450.07有阻尼的水輪發(fā)電機(jī)0.250.07同步調(diào)相機(jī)和大型同步電動(dòng)機(jī)0.240.08注：均為以電機(jī)額定值為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值2、輸電線的正、負(fù)、零序值電路靜止元件，正、負(fù)序阻抗及等值電路完全相同，但一般零序電抗要比正序電抗大。原因：三相零序電流必須通過大地或架空地線作回路，不能互為回路；大地或架空地線電阻使每相等值電阻增大。零序電流在三相線路中同方向，每一相零序電流產(chǎn)生的自感磁通與另外兩相零序電流產(chǎn)生的互感磁通是互相助增的，使的一相的等值電感增大。若平行架設(shè)的兩回三相輸電線中通過方向相同的零序電流時(shí)，助磁作用使得零序電抗進(jìn)一步增大。對(duì)于架空地線來說，零序電流是經(jīng)過大地及架空地線返回，所以架空地線相當(dāng)于導(dǎo)線旁邊的一個(gè)短路線圈，會(huì)對(duì)三相導(dǎo)線產(chǎn)生去磁作用，使零序磁鏈減少，因而會(huì)使零序電抗減小。零序電抗也有變小的因素：總結(jié)：零序阻抗的具體計(jì)算較為困難，因此在短路電流近似計(jì)算中，輸電線的零序電抗可以用下列單位長(zhǎng)度電抗值數(shù)據(jù)計(jì)算。I3IIII線路種類電抗值/km）x1=x2x0單回架空線路（無地線）0.43.5x1單回架空線路（有鋼質(zhì)架空地線）0.43.0x1單回架空線路（有導(dǎo)電良好的架空地線）0.42.0x1雙回架空線路（無地線）0.4（每一回）5.5x1雙回架空線路（有鋼質(zhì)架空地線）0.4（每一回）4.7x1雙回架空線路（有導(dǎo)電良好的架空地線）0.4（每一回）3.0x16～10kV電纜線路0.084.6x135kV電纜線路0.124.6x1表2-2-1輸電線的各序單位長(zhǎng)度電抗值（1）正序阻抗在計(jì)算起始次暫態(tài)電流和用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流以外的短路計(jì)算中，綜合負(fù)荷的正序參數(shù)常用恒定阻抗表示，

為避免復(fù)數(shù)運(yùn)算，可用等值電抗代表綜合負(fù)荷，其值為ZLD=j1.2假定短路前綜合負(fù)荷處于額定運(yùn)行狀態(tài)且cosФ=0.8，則以額定值為基準(zhǔn)的標(biāo)么阻抗為

ZLD=0.8+j0.63、綜合負(fù)荷的序阻抗系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，作用于電動(dòng)機(jī)端的電壓可能含有正、負(fù)、零序分量。此時(shí)正序電壓低于正常值，使電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，而負(fù)序電流又產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差增大。為簡(jiǎn)化計(jì)算，實(shí)用上略去電阻，取s=1,即以轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)的阻抗模值作為電動(dòng)機(jī)的負(fù)序電抗，也就是認(rèn)為異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序電抗同次暫態(tài)電抗相等。（2）負(fù)序阻抗X2=0.35（3）零序阻抗異步電動(dòng)機(jī)常接成三角形，或不接地的星形，零序電流不能流通，故X

0=∞。（1）正序阻抗（2）負(fù)序阻抗（3）零序阻抗在計(jì)算起始次暫態(tài)電流和用計(jì)算曲線計(jì)算短路電流以外的短路計(jì)算中，綜合負(fù)荷的正序參數(shù)常用恒定阻抗表示，假定短路前綜合負(fù)荷處于額定運(yùn)行狀態(tài)且cosФ=0.8，則以額定值為基準(zhǔn)的標(biāo)么阻抗X(2)=0.35為避免復(fù)數(shù)運(yùn)算，可用等值電抗代表綜合負(fù)荷，其值為

zLD=j1.2系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，作用于電動(dòng)機(jī)端的電壓可能含有正、負(fù)、零序分量。此時(shí)正序電壓低于正常值，使電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，而負(fù)序電流又產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差增大。為簡(jiǎn)化計(jì)算，實(shí)用上略去電阻，取s=1,即以轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)的阻抗模值作為電動(dòng)機(jī)的負(fù)序電抗，也就是認(rèn)為異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序電抗同次暫態(tài)電抗相等。zLD=0.8+j0.6異步電動(dòng)機(jī)常接成三角形，或不接地的星形，零序電流不能流通，故X(0)=∞。三、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算1、對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用2、發(fā)電機(jī)、線路和綜合負(fù)荷的序阻抗3、變壓器的零序等值電路及其參數(shù)

4、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定2.2.31、普通變壓器的零序等值電路及其參數(shù)變壓器的零序等值電路(a)雙繞組變壓器；(b)三繞組變壓器變壓器的正序、負(fù)序和零序的等值漏抗相等（因?yàn)槁┐磐ǖ穆窂脚c所通電流的序別無關(guān)）。變壓器正、負(fù)序等值電路及其參數(shù)是完全相同的。變壓器的零序勵(lì)磁電抗與變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。零序主磁通的磁路(a)三個(gè)單相的組式；(b)三相四柱式；(c)三相三柱式對(duì)于三個(gè)單相組成的三相變壓器組和三相四柱式（或五柱式）變壓器，零序主磁通均能在鐵芯中形成回路，磁阻很小，因而零序勵(lì)磁電抗的數(shù)值很大。短路計(jì)算中可當(dāng)作xm(0)=∞。對(duì)于三相三柱式變壓器，三相零序磁通大小相等、相位相同，被迫經(jīng)過絕緣介質(zhì)和外殼形成回路，磁阻很大。因此，零序勵(lì)磁電抗比正序勵(lì)磁電抗小得多，在短路計(jì)算中應(yīng)視為有限值，其值大致是xm(0)=0.3～1.0。2、變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接，取決于零序電流的流通路徑，因而與變壓器三相繞組聯(lián)接形式及中性點(diǎn)是否接地有關(guān)。不對(duì)稱短路時(shí)，零序電壓是施加在相線和大地之間的。

（1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)三相繞組施加零序電壓時(shí)，如果能在該側(cè)繞組產(chǎn)生零序電流，則等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)與外電路接通；如果不能產(chǎn)生零序電流，則從電路等值的觀點(diǎn)，可以認(rèn)為變壓器該側(cè)繞組與外電路斷開。根據(jù)這個(gè)原則，只有中性點(diǎn)接地的星形接法（用YN表示）繞組才能與外電路接通。（2）當(dāng)變壓器繞組具有零序電勢(shì)時(shí)，如果它能將零序電勢(shì)施加到外電路上去并能提供零序電流的通路，則等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)與外電路接通，否則與外電路斷開。據(jù)此，也只有中性點(diǎn)接地的YN接法繞組才能與外電路接通。至于能否在外電路產(chǎn)生零序電流，則應(yīng)由外電路中的元件是否提供零序電流的通路而定。線路上不會(huì)有零序分量流通???線路上不會(huì)有零序分量流通???零序電流則零序電流必須以中性線為通路，如圖所示：有零序無零序無零序YN,d接法變壓器三角形側(cè)的零序環(huán)流

(3)在三角形接法的繞組中，繞組的零序電勢(shì)雖然不能作用到外電路去，但能在三相繞組中形成零序環(huán)流。此時(shí)，零序電勢(shì)被零序電流在繞組漏抗上的電壓降所平衡，繞組兩端電壓為零。這種情況，與變壓器繞組短接是等效的。因此，在等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)接零序等值中性點(diǎn)（等值中性點(diǎn)與地同電位時(shí)則接地）。變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路

3、中性點(diǎn)有接地阻抗時(shí)變壓器的零序等值電路當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地的YN接法繞組通過零序電流時(shí)，中性點(diǎn)接地阻抗上將流過三倍零序電流，并且產(chǎn)生相應(yīng)的電壓降，使中性點(diǎn)與地有不同電位。因此，在單相零序等值電路中，應(yīng)將中性點(diǎn)阻抗增大為三倍，并同它所接入的該側(cè)繞組的漏抗相串聯(lián)。即：（1）當(dāng)外電路施加零序電壓，如果能在該側(cè)產(chǎn)生零序電流，變壓器與外電路接通，否則斷開。（2）二次零序電勢(shì)若能施加到外電路，并能提供零序電流通路,變壓器于外電路接通，否則斷開。（3）通路取決于外電路是否有接地中性點(diǎn)。

（4）若三個(gè)單相變壓器組成一個(gè)三相變壓器，若三相四（五）柱式，三相三柱式，正序阻抗：負(fù)序阻抗等于正序阻抗零序參數(shù)和等值電路有關(guān)：1.雙繞組變壓器①②③④2．三繞組變壓器①②③④三、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算1、對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用2、發(fā)電機(jī)、線路和綜合負(fù)荷的序阻抗3、變壓器的零序等值電路及其參數(shù)

4、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定2.2.4原則：在故障點(diǎn)分別施加各序電勢(shì)，從故障點(diǎn)開始，逐步查明各序電流流通的情況。凡是某一序電流能流通的元件，都必須包括在該序網(wǎng)絡(luò)中，并用相應(yīng)的序參數(shù)和等值電路表示。1、正序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò)就是通常計(jì)算對(duì)稱短路時(shí)所用的等值網(wǎng)絡(luò)。除中性點(diǎn)接地阻抗、空載線路（不計(jì)導(dǎo)納）以及空載變壓器（不計(jì)勵(lì)磁電流）外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中，并且用相應(yīng)的正序參數(shù)和等值電路表示。所有同步發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)，以及個(gè)別必須用等值電源支路表示的綜合負(fù)荷，都是正序網(wǎng)絡(luò)中的電源。此外，還須在短路點(diǎn)引入代替故障條件的不對(duì)稱電勢(shì)源中的正序分量。3、零序網(wǎng)絡(luò)在短路點(diǎn)施加代表故障邊界條件的零序電勢(shì)時(shí)，由于三相零序電流大小及相位相同，它們必須經(jīng)過大地才能構(gòu)成通路，而且電流的流通與變壓器中性點(diǎn)接地情況及變壓器的接法密切有關(guān)。零序網(wǎng)絡(luò)也是一個(gè)無源網(wǎng)絡(luò)。負(fù)序電流能流通的元件與正序電流的相同，但所有電源的負(fù)序電勢(shì)為零。因此，把正序網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)都用負(fù)序參數(shù)代替，并令電源電勢(shì)等于零，而在短路點(diǎn)引入代替故障條件的不對(duì)稱電勢(shì)源中的負(fù)序分量，便得到負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無源網(wǎng)絡(luò)。2、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)：引例：作出如下系統(tǒng)的序網(wǎng)引例：作出如下系統(tǒng)的序網(wǎng)負(fù)序網(wǎng)：零序網(wǎng)：引例：作出如下系統(tǒng)的序網(wǎng)a.正序網(wǎng)絡(luò)例2-1某一電力系統(tǒng)接線圖，做出其各序網(wǎng)絡(luò)例2-1某一電力系統(tǒng)接線圖，做出其各序網(wǎng)絡(luò)a.正序網(wǎng)絡(luò)b.負(fù)序網(wǎng)絡(luò)例2-1某一電力系統(tǒng)接線圖，做出其各序網(wǎng)絡(luò)b.負(fù)序網(wǎng)絡(luò)例2-1某一電力系統(tǒng)接線圖，做出其各序網(wǎng)絡(luò)c.零序網(wǎng)絡(luò)例2-1某一電力系統(tǒng)接線圖，做出其各序網(wǎng)絡(luò)c.零序網(wǎng)絡(luò)例2-1某一電力系統(tǒng)接線圖，做出其各序網(wǎng)絡(luò)作圖規(guī)則總結(jié)：

（1）電源只在正序網(wǎng)絡(luò)中，其它網(wǎng)中無有。（2）中性點(diǎn)接地阻抗只在零序網(wǎng)絡(luò)中作用,數(shù)值為3倍。（3）各序網(wǎng)絡(luò)均從故障點(diǎn)開始作，找出相應(yīng)的回路。2.負(fù)序網(wǎng)絡(luò)把正序網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)都用負(fù)序參數(shù)代替，并令電源電勢(shì)等于零即可，化簡(jiǎn)后為3.零序網(wǎng)絡(luò)零序電流流通經(jīng)過的元件才需在零序網(wǎng)絡(luò)中計(jì)入其零序電抗（注意變壓器中性點(diǎn)的工作方式），零序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為1.正序網(wǎng)絡(luò)計(jì)算對(duì)稱短路時(shí)所用的等值網(wǎng)絡(luò)，化簡(jiǎn)后為一、電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式二、三相短路故障的計(jì)算三、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算四、簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析四、簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障分析1、各種簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析2、正序等效定則3、非故障處的電流和電壓的計(jì)算4、電壓和電流對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換5、高/低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算6、非全相斷線的分析計(jì)算2.3.1電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析一、單相（a相）接地短路二、兩相（b相和c相）短路三、兩相（b相和c相）短路接地四、正序等效定則1各種簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析1.1單相（a相）接地短路1.邊界條件為用對(duì)稱分量表示為變換公式2、單相短路復(fù)合序網(wǎng)應(yīng)用電路公式計(jì)算得短路點(diǎn)故障相電流：=0=0=0=？=？單相接地短路的電壓向量圖單相接地短路的電流向量圖1.2兩相短路（b，c相）使用對(duì)稱分量變換式：使用對(duì)稱分量變換式：兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)求解短路電流為短路點(diǎn)各相對(duì)地電壓為：兩相短路時(shí)短路處的電流相量圖兩相短路時(shí)短路處的電壓向量圖1.3兩相（b，c相）短路接地邊界條件為：整理后得：三個(gè)序網(wǎng)并聯(lián)復(fù)合序網(wǎng)圖故障點(diǎn)相電流為：短路點(diǎn)故障相電流絕對(duì)值為：非故障相電壓為：兩相短路接地時(shí)故障處的電壓向量圖兩相短路接地時(shí)故障處的電流向量圖2短路電流計(jì)算的正序等效定則正序等效定則：在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的情況下，短路點(diǎn)電流的正序分量，與在短路點(diǎn)每一相中加入附加電抗而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。式中表示附加電抗，上角標(biāo)（n）代表短路類型。此外，短路電流的絕對(duì)值與他的正序分量的絕對(duì)值成正比，即式中為比例系數(shù)，其值視短路類型而定。2正序等效定則所有短路類型短路電流的正序分量可以統(tǒng)一寫成簡(jiǎn)單短路時(shí)的和短路類型f(n)三相短路f(3)01兩相短路接地f(1,1)兩相短路f(2)單相短路f(1)3+*三相短路：

單相短路：

X1Σ和X2Σ的大小與短路點(diǎn)對(duì)電源點(diǎn)的電氣距離有關(guān)，當(dāng)短路點(diǎn)距離電源較遠(yuǎn)時(shí)，X1Σ≈X2Σ（也就是說發(fā)電機(jī)正、負(fù)序電抗之間的不相等程度被消弱了）。當(dāng)短路點(diǎn)靠近中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)，Xff(0）<Xff(1)，故單相短路電流可能大于三相短路電流。負(fù)序網(wǎng)路

零序網(wǎng)路

正序網(wǎng)路

例3-1：當(dāng)短路點(diǎn)靠近中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)，單相短路電流可能大于三相短路電流。三相短路：

兩相短路：

三相短路電流和兩相短路電流的大小與比值X1Σ/X2Σ有關(guān)，當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)，比值X1Σ/X2Σ基本就是發(fā)電機(jī)負(fù)、正序電抗的比值，當(dāng)時(shí)，兩相短路電流大于三相短路電流。負(fù)序網(wǎng)路

零序網(wǎng)路

正序網(wǎng)路

例3-2：當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)，兩相短路電流可能大于三相短路電流。例3-3簡(jiǎn)單系統(tǒng)如圖所示。發(fā)電機(jī)：SN=60MVA,Xd’’=0.16，x(2)=0.19,變壓器SN=60MVA，Vs%=10.5。f點(diǎn)分別發(fā)生單相接地，兩相短路，兩相短路接地和三相短路時(shí)，試計(jì)算短路點(diǎn)短路電流的有名值。解：取SB＝60MVA；UB＝Uav；E=1.083非故障處的電流和電壓的計(jì)算3.故障時(shí)各序網(wǎng)中各序電流和電壓的計(jì)算1.各序電流的計(jì)算2.各序電壓的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中某一節(jié)點(diǎn)的各序電壓等于短路點(diǎn)的各序電壓加上該點(diǎn)與短路點(diǎn)間的同一序電流產(chǎn)生的電壓降。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)，在算出短路點(diǎn)各序電流后，按照各個(gè)序網(wǎng)逆著簡(jiǎn)化的順序，在網(wǎng)絡(luò)還原過程中逐步算出各支路電流和有關(guān)各節(jié)點(diǎn)的電壓。對(duì)于給定的短路點(diǎn)，負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)中各支路的電流分布系數(shù)都是確定的?？梢詰?yīng)用分布系數(shù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的電流分布。例如：某節(jié)點(diǎn)h在正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)中，分別經(jīng)電抗X1,X2和X0與短路點(diǎn)f相聯(lián)，該點(diǎn)的各序電壓分別為：負(fù)序和零序電壓短路點(diǎn)最高，離短路點(diǎn)愈遠(yuǎn)，電壓愈低。負(fù)序電壓在電源點(diǎn)等于零；零序電壓一般在未到電源點(diǎn)時(shí)就已經(jīng)降至為零了。正序電壓在短路點(diǎn)最低，愈靠近電源點(diǎn)，正序電壓愈高。各種不對(duì)稱短路時(shí)各序電壓的分布網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓的不對(duì)稱程度主要由負(fù)序分量決定。負(fù)序分量愈大，電壓愈不對(duì)稱。負(fù)序電壓在短路點(diǎn)最大，故短路點(diǎn)的電壓最不對(duì)稱，隨著離短路點(diǎn)的距離增大，負(fù)序電壓不斷降低，電壓不對(duì)稱程度也逐漸減弱。說明：上述非故障點(diǎn)的電壓、電流的計(jì)算方法，只對(duì)與短路點(diǎn)有直接電氣聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)才是正確的。如果經(jīng)過變壓器聯(lián)系的兩個(gè)電路，由于變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式的不同，可能會(huì)引起變壓器兩側(cè)序分量相位的不同變化，故合成求相電流和相電壓時(shí)必須按變壓器移動(dòng)相位后再合成，否則，計(jì)算結(jié)果會(huì)出錯(cuò)。例3-4如圖所示系統(tǒng)中，f點(diǎn)兩相短路接地，其參數(shù)如下：注意：正序網(wǎng)絡(luò)對(duì)于短路點(diǎn)對(duì)稱，故115kV側(cè)電抗不畫入網(wǎng)絡(luò)中。(1)(2)(3)求各序輸入電抗正負(fù)序網(wǎng)絡(luò)零序網(wǎng)絡(luò)(4)(5)計(jì)算短路點(diǎn)故障相電流零序網(wǎng)絡(luò)（6）計(jì)算零序電流及其分布（7）＝19.3ej90kV＝13.89e-j39.1kV＝13.89ej219.1kV4電壓和電流對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換電壓和電流對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后，可能要發(fā)生相位移動(dòng)，這取決于變壓器繞組的聯(lián)接組別。（1）Y,y0聯(lián)接法的變壓器Y,y0接法變壓器兩側(cè)電壓的正、負(fù)序分量的相位關(guān)系對(duì)于Y,y0變壓器，當(dāng)所選擇的基準(zhǔn)值使k*=1.0,兩側(cè)相電壓的正序分量或負(fù)序分量的標(biāo)么值分別相等，且相位相同，即如果變壓器接成YN,yn0,而又存在零序電流的通路時(shí)，則變壓器兩側(cè)的零序電流（或零序電壓）亦是相同的。結(jié)論：電壓和電流的各序?qū)ΨQ分量經(jīng)過Y,y0聯(lián)接的變壓器時(shí)，并不發(fā)生相位移動(dòng)。（2）Y,d11聯(lián)接法的變壓器Y,y0接法變壓器兩側(cè)電壓的正、負(fù)序分量的相位關(guān)系變壓器兩側(cè)相電壓的正序和負(fù)序分量（用標(biāo)么值表示且k*=1）存在以下關(guān)系電壓d側(cè)的正序線電流超前Y側(cè)正序線電流30。，d側(cè)的負(fù)序線電流則落后于Y側(cè)負(fù)序線電流30。，當(dāng)用標(biāo)么值表示電流且k*=1時(shí)便有Y,d聯(lián)接的變壓器，在三角形側(cè)的外電路中總不含零序分量。電流結(jié)論：經(jīng)過Y,d11接法的變壓器并且由星側(cè)到三角形側(cè)時(shí)，正序系統(tǒng)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過30度，負(fù)序系統(tǒng)順時(shí)針轉(zhuǎn)過30度。反之，由三角形側(cè)到星側(cè)時(shí)，正序系統(tǒng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過30度，負(fù)序系統(tǒng)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過30度。當(dāng)已求得星形側(cè)的序電流時(shí)，三角形側(cè)各相（不是各繞組）電流分別為例3-5簡(jiǎn)單系統(tǒng)如圖所示。發(fā)電機(jī)：SN=50MVA,Xd’’=x(2)=0.2,E’’[0]=1.05,變壓器:SN=50MVA，Vs%=10.5，Y,d11接法，中性點(diǎn)接地電抗22Ω。f點(diǎn)發(fā)生兩相短路接地，試計(jì)算（1）短路點(diǎn)各相電流及電壓的有名值；（2）發(fā)電機(jī)端各相電流及電壓的有名值；（3）變壓器低壓繞組中各繞組電流的有名值；（4）變壓器中性點(diǎn)電壓的有名值。例3-6：下圖所示網(wǎng)絡(luò)，f點(diǎn)發(fā)生兩相短路。試計(jì)算變壓器T-1d側(cè)的各相電壓和各相電流。變壓器T-1是Y,d11接法。（1）正序網(wǎng)絡(luò)的化簡(jiǎn)過程正序網(wǎng)絡(luò)（2）負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的化簡(jiǎn)過程負(fù)序網(wǎng)絡(luò)（3）計(jì)算短路點(diǎn)的各序電流和電壓（4）從輸電線流向f點(diǎn)的各序電流為(5)變壓器T-1d側(cè)的各序電流為(6)變壓器T-1d側(cè)的各序電壓為(7)用對(duì)稱分量法合成變壓器T-1d側(cè)的各相電壓和電流的標(biāo)么值為(8)換算為有名值5非全相斷線的分析計(jì)算非全相運(yùn)行的分析電力系統(tǒng)故障橫向故障：縱向故障：指在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)f處出現(xiàn)了相與相之間或相與零電位點(diǎn)之間不正常接通的情況。短路：通常也稱為橫向故障。發(fā)生橫向故障時(shí)，由故障節(jié)點(diǎn)f同零電位節(jié)點(diǎn)組成故障端口。指的是網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)q和k(都不是零電位節(jié)點(diǎn))之間出現(xiàn)了不正常斷開或三相阻抗不相等的情況。發(fā)生縱向故障時(shí)，由q和k兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成故障端口?？v向故障，只是在故障口出現(xiàn)了某種不對(duì)稱狀態(tài)，系統(tǒng)其余部分的參數(shù)還是三相對(duì)稱的，可以應(yīng)用對(duì)稱分量法進(jìn)行分析。首先在故障口ff’插入一組不對(duì)稱電勢(shì)源來代替實(shí)際存在的不對(duì)稱狀態(tài)，然后將這組不對(duì)稱電勢(shì)源分解成正序、負(fù)序和零序分量。根據(jù)疊加原理，可分別作出各序的等值網(wǎng)絡(luò)。用對(duì)稱分量法分析非全相運(yùn)行各序網(wǎng)絡(luò)故障端口的電壓方程式Uff’(0)是故障口ff’的開路電壓，即當(dāng)f,f’兩點(diǎn)間三相斷開時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電源在端口ff’產(chǎn)生的電壓；而Zff(1),Zff(2),Zff(0)分別為從正序網(wǎng)絡(luò)，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)和零序網(wǎng)絡(luò)從故障端口ff’看進(jìn)去的等值阻抗。1）一相斷線（a相斷線）故障處相電壓、相電流的邊界條件為該邊界條件與兩相短路接地的邊界條件相似，得各序分量的邊界條件為：?jiǎn)蜗鄶嗑€的復(fù)合序網(wǎng)圖故障處各序電流、各序電壓故障相斷口電壓為2）兩相斷線（b、c相）故障處相電壓、相電流的邊界條件為該邊界條件與單相接地短路的邊界條件相似，邊界條件為圖兩相斷線的復(fù)合序網(wǎng)圖故障處各序電流、各序電壓為：非故障相電流：

故障相的斷口電壓：【例5-12】某電力系統(tǒng)如圖所示，當(dāng)在線路末端q、k點(diǎn)發(fā)生a相斷線故障時(shí)，試計(jì)算斷開相a相的斷口電壓和非斷開相b、c相的電流。圖中系統(tǒng)各元件參數(shù)為標(biāo)幺值。解：線路末端q、k點(diǎn)發(fā)生a相斷線故障時(shí)，各序等值電抗為：q、k點(diǎn)間的開路電壓為：故障處三序電流為：b、c相電流為斷口三序電壓為a相斷口電壓6.高/低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計(jì)算:三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：（對(duì)高壓系統(tǒng)）（對(duì)低壓系統(tǒng)）1）三相短路電流的計(jì)算

三相短路容量：

若在靠近短路點(diǎn)處有大容量的交流電動(dòng)機(jī)時(shí)：電動(dòng)機(jī)反饋電流例1：某廠一10/0.4kV車間變電所裝有一臺(tái)S9－800型變壓器（△uk%=5），由廠10kV高壓配電所通過一條長(zhǎng)0.5km的10kV電纜（x0＝0.08Ω/km）供電。已知高壓配電所10kV母線k-1點(diǎn)三相短路容量為52MVA，試計(jì)算該車間變電所380V母線k-2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流。解：1.確定基準(zhǔn)值2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值2）電力線路的電抗標(biāo)幺值3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值3．求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值和三相短路電流1）總電抗標(biāo)么值2)三相短路電流周期分量有效值3)其他三相短路電流某供電系統(tǒng)如圖所示。己知電力系統(tǒng)出口處的短路容量為Sk=250MVA，試求工廠變電所10kV母線上k-1點(diǎn)短路和兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行、分列運(yùn)行兩種情況下低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。例2解：1.確定基準(zhǔn)值（x0＝0.35Ω/km）（△uk%=5）2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值2）電力線路的電抗標(biāo)幺值3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值3.求k-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)么值2）三相短路電流周期分量有效值3）其他三相短路電流4）三相短路容量4．求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值三相短路電流的短路容量?jī)膳_(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下：

1）總電抗標(biāo)么值2)三相短路電流周期分量有效值3)其他三相短路電流4）三相短路容量?jī)膳_(tái)變壓器分列運(yùn)行情況下：

1）總電抗標(biāo)么值2)三相短路電流周期分量有效值3)其他三相短路電流4）三相短路容量2）低壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算低壓電網(wǎng)短路計(jì)算的特點(diǎn)：1、配電變壓器一次側(cè)可以作為無窮大容量電源供電來考慮；2、電阻值較大，不能忽略電阻；3、低壓系統(tǒng)元件的電阻多以毫歐計(jì)，因此用有名值法比較方便；4、單相短路電流計(jì)算要考慮N線和PE線阻抗的影響。（1）三相短路電流的計(jì)算

電源至短路點(diǎn)的總阻抗包括變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)、變壓器、低壓母線及配電線路等元件的阻抗；開關(guān)電器及導(dǎo)線等接觸電阻可忽略不計(jì)。1．高壓側(cè)系統(tǒng)的阻抗2．變壓器的阻抗應(yīng)計(jì)及的電阻、電抗（單位均為）有歸算到低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算：歸算到低壓側(cè)的變壓器阻抗可按下式計(jì)算：3．低壓配電電網(wǎng)母線短路阻抗4．低壓配電電網(wǎng)線路短路阻抗計(jì)算原理上與母線相似。在工程應(yīng)用中，一般在手冊(cè)中查閱電位長(zhǎng)度值進(jìn)行計(jì)算。二、單相短路電流的計(jì)算根據(jù)對(duì)稱分量法，單相短路電流為工程計(jì)算公式為高壓系統(tǒng)的相－零電阻變壓器的相－零電阻線路的相－零電阻正序阻抗負(fù)序阻抗零序阻抗低壓側(cè)單相短路電流的大小與變壓器單相短路時(shí)的相零阻抗密切相關(guān)。1、高壓側(cè)的相阻抗變壓器通常一次側(cè)不接地，故零序阻抗為零。一般可取2、變壓器的相阻抗零序阻抗一般通過試驗(yàn)確定，通常由產(chǎn)品手冊(cè)提供。若手冊(cè)未提供，則認(rèn)為零序阻抗與正序阻抗相等。（D，yn11連接組別）3、低壓配電網(wǎng)線路的相阻抗N線或PE線中的正、負(fù)序電流為零，而流過零序電流是三個(gè)零序電流分量之和，故線路的零序阻抗為：相阻抗為：，

某用戶10/0.38kV變電所的變壓器為SCB10-1000/10型，Dyn11聯(lián)結(jié)，已知變壓器高壓側(cè)短路容量為150MVA，其低壓配電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算電路如圖所示。求短路點(diǎn)k-1處的三相和單相短路電流。例題3解：1、計(jì)算有關(guān)電路元件的阻抗1)高壓系統(tǒng)阻抗（歸算到400V側(cè)）相阻抗(Dyn11聯(lián)接)2）變壓器的阻抗（歸算到低壓側(cè)）因零序電流不能在高壓側(cè)流通，故高壓側(cè)系統(tǒng)的相阻抗按每相阻抗值的2/3計(jì)算，即2.三相短路回路總阻抗及三相短路電流相阻抗為3)母線的阻抗

3.單相短路回路總相零阻抗及單相短路電流單相短路電流為

單相短路回路總相零電抗為單相短路回路總相零電阻為一、電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式二、三相短路故障的計(jì)算三、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算四、簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析五、自起動(dòng)電流的計(jì)算四、電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流的計(jì)算4.1廠用電動(dòng)機(jī)設(shè)備的機(jī)械特性4.3電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流的計(jì)算4.2電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)校驗(yàn)基本概念

1.自啟動(dòng)電流計(jì)算2.母線壓降計(jì)算3.自啟動(dòng)容量的確定

4.1廠用電動(dòng)機(jī)設(shè)備的機(jī)械特性一、廠用設(shè)備的機(jī)械特性發(fā)電廠中廠用機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性可歸納為兩種類型示。⑴恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：即該設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(阻轉(zhuǎn)矩)M*m與轉(zhuǎn)速n*無關(guān)，M*m＝f(n*)特性為一水平直線。(碎煤機(jī)、磨煤機(jī)、絞車、起重機(jī)等)例如：通風(fēng)型負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成比例，如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、油泵等。該類設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方或高次方成比例。非線性負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性可表示為式中

M*m0——與轉(zhuǎn)速無關(guān)的摩擦起始負(fù)載轉(zhuǎn)矩標(biāo)幺值，一般取0.15；

a——指數(shù)，與機(jī)械設(shè)備型式有關(guān)。⑵非線性轉(zhuǎn)矩負(fù)載：動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Me(N*m)克服機(jī)械負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩Mm(N*m)后的剩余轉(zhuǎn)矩，便會(huì)使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械角速度機(jī)組旋轉(zhuǎn)角速度Ω(rad/s)＝2πn/60，機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J(kg·m2)用飛輪慣量GD2(n·m2)來表示，即⑶電力拖動(dòng)方程a)Me＝Mm時(shí)，dn/dt=0，則n=0或n=常數(shù)，拖動(dòng)系統(tǒng)(電動(dòng)機(jī))處于靜止或穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)(等速旋轉(zhuǎn))；b)Me>Mm時(shí)，dn/dt>0，拖動(dòng)系統(tǒng)處于加速狀態(tài)；c)Me＜Mm時(shí)，dn/dt＜0，拖動(dòng)系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)中使用的電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)三類。1.異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Me與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，即M*e＝f(n*)。異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械設(shè)備的機(jī)械特性曲線二、廠用電動(dòng)機(jī)的類型及其特點(diǎn)

(1)異步電動(dòng)機(jī)能夠順利啟動(dòng)的條件是：

1）異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，一般采用直接啟動(dòng)方式。該啟動(dòng)方式啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流也大，會(huì)引起廠用系統(tǒng)電壓下降和電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱，所以需進(jìn)行啟動(dòng)校驗(yàn)。2）鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)分為單鼠籠式（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，啟動(dòng)電流大），深槽式和雙鼠籠式。后兩種具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)電流小等較好的啟動(dòng)性能。3）繞線式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能好，可采用轉(zhuǎn)子電路內(nèi)引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速，也可采用在轉(zhuǎn)子電路串接調(diào)節(jié)電阻，借調(diào)節(jié)電阻在一定范圍內(nèi)調(diào)整轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流。缺電啟動(dòng)電流大。①n*＝0時(shí)，M*e0>M*m0；②在啟動(dòng)過程中的任一轉(zhuǎn)速下，M*e＞M*m。(2)異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：（1）同步電動(dòng)機(jī)有一套勵(lì)磁系統(tǒng)，可以工作在“超前”或“滯后”的不同工作狀態(tài)，可調(diào)整廠用電系統(tǒng)的功率因數(shù)；（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并需附加一套勵(lì)磁系統(tǒng)；（3）對(duì)電壓波動(dòng)不太敏感，運(yùn)行穩(wěn)定性好。2）同步電動(dòng)機(jī)但同步電動(dòng)機(jī)價(jià)格較高，且啟動(dòng)、控制較麻煩。所以，在廠用電系統(tǒng)中，只在大功率低轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備上有時(shí)采用。（1）借助調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流，可在大范圍內(nèi)均勻而平滑的調(diào)速；（2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；（3）不依賴廠用交流電源。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維護(hù)量大和工作可靠性較差。所以，直流電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)對(duì)調(diào)速性能和啟動(dòng)性能要求較高的廠用機(jī)械。3）直流電動(dòng)機(jī)a)廠用電動(dòng)機(jī)一般采用交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)；b)對(duì)于反復(fù)、重載啟動(dòng)或小范圍內(nèi)調(diào)速的機(jī)械，如吊車，抓斗機(jī)等可選用線繞式異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)；c)對(duì)于要求在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或當(dāng)廠用交流電源消失后仍要求工作的設(shè)備采用直流電動(dòng)機(jī)。廠用電動(dòng)機(jī)選擇考慮因素4.2電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)校驗(yàn)基本概念

1.電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)及其分類和要求當(dāng)電源突然消失或廠用電壓降低時(shí)，一些重要機(jī)械的電動(dòng)機(jī)并不立即斷開，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)下降(稱為惰行)，甚至停轉(zhuǎn)，若在很短時(shí)間(一般為1s左右)內(nèi)，廠用電壓又恢復(fù)或備用電源自動(dòng)投入，電動(dòng)機(jī)從惰行又自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這一過程稱為電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)。1）電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)：2）自啟動(dòng)分類失壓自啟動(dòng)：運(yùn)行中突然出現(xiàn)事故，電廠電壓降低，當(dāng)事故消除、電壓回復(fù)時(shí)形成自啟動(dòng)；空載自啟動(dòng)：設(shè)備電源處于空載狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)投入失去電源的工作母線時(shí)形成的自啟動(dòng)；帶負(fù)荷自啟動(dòng)：備用電源已帶一部分負(fù)荷，又自動(dòng)投入失去電源的工作母線段時(shí)形成的自啟動(dòng)。參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量過多，容量過大時(shí)，總的啟動(dòng)電流將很大，在廠用變中產(chǎn)生較大壓降，使廠用母線電壓明顯降低，自啟動(dòng)時(shí)間拉長(zhǎng)，可能發(fā)生電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和繞組過熱甚至燒毀的事故。因而危機(jī)廠用系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和電動(dòng)機(jī)的安全與壽命。為保證自啟動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)，必須驗(yàn)算廠用母線電壓，或根據(jù)母線電壓的限制條件，計(jì)算能進(jìn)行自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量。3)自啟動(dòng)校驗(yàn)的原因：4)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)的分類電壓校驗(yàn)容量校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的廠用母線電壓校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn)廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動(dòng)，而廠用備用電源或啟動(dòng)電源則需要考慮失壓自啟動(dòng)、空載自啟動(dòng)及帶負(fù)荷自啟動(dòng)等三種形式。2、電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)過程的分析（1）異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接三相電源時(shí)，定子繞組中流過三相對(duì)稱電流，從而在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其同步轉(zhuǎn)速n1決定于電網(wǎng)頻率f1和繞組的極對(duì)數(shù)p。這個(gè)基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在短路的轉(zhuǎn)子繞組（若是籠型繞組則其本身就是短路的，若是繞線式轉(zhuǎn)子則通過電刷短路）中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的電流，該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩Tem。轉(zhuǎn)差：（2）異步電動(dòng)機(jī)的等值電路其中，R1,R2’分別為定、轉(zhuǎn)子電阻；X1σ,X2σ’分別為定、轉(zhuǎn)子漏電抗；s為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差；Rm,Xm分別為勵(lì)磁電阻和勵(lì)磁電抗；U1為機(jī)端電壓。由等效電路電磁功率(m1為定子相數(shù))其中，Ω1為同步機(jī)械角速度，且電磁轉(zhuǎn)矩結(jié)論由電磁功率Pem(或電磁轉(zhuǎn)矩Tem)的表達(dá)式可知：Pem（或Tem）正比于電動(dòng)機(jī)端電壓U1的平方，當(dāng)端電壓U1下降時(shí)，電磁功率或電磁轉(zhuǎn)矩將急劇下降。（3）異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓、轉(zhuǎn)速的關(guān)系Me—轉(zhuǎn)軸上輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；Mm

—恒定負(fù)載轉(zhuǎn)矩；Memax—最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；由于Me*正比于U*2,故當(dāng)U*下降時(shí)，Me*曲線急劇下降。通常電動(dòng)機(jī)在額定電壓（U*＝1）下運(yùn)行時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，即Memax*＝2。任意U*下最大轉(zhuǎn)矩約為U*2×2。當(dāng)U*下降較多時(shí)，例如下降至0.7(下降至70％UN)，則最大轉(zhuǎn)矩約為0.72×2＝0.98<1,即電動(dòng)機(jī)的整個(gè)特性曲線下降至負(fù)載的特性曲線以下，電動(dòng)機(jī)減速，直至轉(zhuǎn)矩的最高點(diǎn)仍不能平衡，因而繼續(xù)減速，最終停轉(zhuǎn)。如果U*下降到某一數(shù)值時(shí)，恰好使電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩等于額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則此電壓稱為臨界電壓Ucr*,即or異步電動(dòng)機(jī)的Memax*與型式和種類有關(guān)，約為1.8～2.4,相應(yīng)地，Ucr*＝0.75～0.64，即電壓降低到額定電壓的75％～64％，電動(dòng)機(jī)就開始惰行。對(duì)廠用電動(dòng)機(jī)，規(guī)定電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)時(shí)，廠用母線電壓的最低允許值為額定電壓的80％；電動(dòng)機(jī)端電壓最低值為額定電壓的70％。自啟動(dòng)時(shí)雖然電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩隨電壓的下降而立即下降，而由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在短時(shí)間內(nèi)未有很大降低，故自啟動(dòng)時(shí)，廠用母線電壓的最低限值規(guī)定得比正常起動(dòng)時(shí)稍低一些。（4）異步電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)過程的分析當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)端電壓降低，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩平方倍下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低是這時(shí)的主要特點(diǎn)，電機(jī)逐漸降速的過程稱為“惰行”。如果電壓不恢復(fù)，電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)；如果電壓恢復(fù)，電動(dòng)機(jī)可能恢復(fù)到額定轉(zhuǎn)速，也可能繼續(xù)降速而停轉(zhuǎn)。只要恢復(fù)供電后的電壓還能保持使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩水平，電動(dòng)機(jī)就能夠順利的自啟動(dòng)，一直恢復(fù)到額定轉(zhuǎn)速，繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為最大轉(zhuǎn)矩M

*emax等于額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩（M*m＝1）的電壓，又稱為臨界電壓U*cr，即異步電動(dòng)機(jī)的M*emax約為1.8～2.4，所以臨界電壓U*cr為0.64～0.75，即電壓下降到額定值的64%～75%時(shí)，電動(dòng)機(jī)就開始惰行。3、電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)廠用母線電壓最低限值名稱類型自啟動(dòng)電壓為額定電壓的百分比（%）廠用高壓母線高溫高壓電廠60～70①中壓電廠60～65廠用低壓母線由低壓母線單獨(dú)供電電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)60由低壓母線與高壓母線串接供電電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)55①對(duì)于廠用高壓母線，失壓或空載啟動(dòng)時(shí)取上限，帶負(fù)荷自啟動(dòng)時(shí)取下限。表電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)要求的廠用母線最低電壓自啟動(dòng)時(shí)，有成組電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，被拖動(dòng)設(shè)備飛輪轉(zhuǎn)矩GD2很大，具有慣性。當(dāng)電壓降低后，電磁轉(zhuǎn)矩立即下降，而機(jī)械轉(zhuǎn)速又與慣性造成的延遲，在短時(shí)內(nèi)幾乎不變化。為了保證廠用I類負(fù)荷自啟動(dòng)且考慮到機(jī)械的因素，規(guī)定廠用母線電壓在電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，不應(yīng)低于表所列數(shù)值。4.3電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流的計(jì)算從等效電路可得：1)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)或成組電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)廠用母線電壓校驗(yàn)。廠用電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的電路及其等效電路推出