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短路電流計(jì)算1第1頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一4.5.1了解實(shí)用短路電流計(jì)算的近似條件

1.短路計(jì)算的基本假設(shè)條件

(1)磁路的飽和、磁滯忽略不計(jì)。系統(tǒng)中各元件的參數(shù)便都是恒定的,可以運(yùn)用疊加原理。(2)系統(tǒng)中三相除不對(duì)稱(chēng)故障處以外都可當(dāng)作是對(duì)稱(chēng)的。因而在應(yīng)用對(duì)稱(chēng)分量法時(shí),對(duì)于每一序的網(wǎng)絡(luò)可用單相等值電路進(jìn)行分析。(3)各元件的電阻略去不計(jì)。如果,即當(dāng)短路是發(fā)生在電纜線(xiàn)路或截面較小的架空線(xiàn)上時(shí),特別在鋼導(dǎo)線(xiàn)上時(shí),電阻便不能忽略。此外,在計(jì)算暫態(tài)電流的衰減時(shí)間常數(shù)時(shí),微小的電阻也必須計(jì)及。(4)短路為金屬性短路。

2第2頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

2.無(wú)限大功率電源所謂無(wú)限大功率電源,是指當(dāng)電力系統(tǒng)的電源距短路點(diǎn)的電氣距離較遠(yuǎn)時(shí),由短路而引起的電源輸出功率(電流及電壓)的變化(),遠(yuǎn)小于電源所具有的功率,即存在如下的關(guān)系,則稱(chēng)該電源為無(wú)限大功率電源,記作。無(wú)限大功率電源的特點(diǎn)是:(1)由于,所以可以認(rèn)為在短路過(guò)程中無(wú)限大功率電源的頻率是恒定的。(2)由于,所以可以認(rèn)為在短路過(guò)程中無(wú)限大功率電源的端電壓也是恒定的。(3)電壓恒定的電源,內(nèi)阻抗必然等于零。因此可以認(rèn)為無(wú)限大功率電源的內(nèi)電抗。

4.5.1了解實(shí)用短路電流計(jì)算的近似條件3第3頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一標(biāo)么值計(jì)算法計(jì)算短路電流的步驟如下:

1.選擇基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量基準(zhǔn)電壓可以選擇短路點(diǎn)所在的電網(wǎng)額定電壓?;鶞?zhǔn)容量可以選擇100MVA或系統(tǒng)短路容量。4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法4第4頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

2.求元件的電抗標(biāo)么值(1)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值()或(4-5-2)式中——基準(zhǔn)容量,MVA。

──系統(tǒng)高壓輸電線(xiàn)出口斷路器的啟斷容量,MVA;──系統(tǒng)短路容量,MVA。

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法5第5頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一(2)變壓器電抗標(biāo)么值(4-5-3)式中──變壓器的額定容量,kVA;──變壓器的百分阻抗值。4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法6第6頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一(3)架空、電纜線(xiàn)路電抗標(biāo)么值(4-5-4)式中──線(xiàn)路單位長(zhǎng)度的電抗值,

/km,可查找有關(guān)線(xiàn)路參數(shù);──線(xiàn)路長(zhǎng)度,km;──線(xiàn)路平均額定電壓,kV。4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法7第7頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一(4)電抗器電抗標(biāo)么值電抗器的百分比電抗()是以電抗器額定工作電壓和額定工作電流為基準(zhǔn)的,它歸算到新的基準(zhǔn)下的公式為(4-5-5)式中──電抗器的額定電壓,kV;──電抗器的額定電流,kA;──電抗器的百分阻抗值。

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法8第8頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

3.求短路回路總電抗標(biāo)么值從電源到短路點(diǎn)前的總電抗是所有元件的電抗標(biāo)么值之和。

4.求三相短路電流周期分量有效值

4.5.2了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法三相短路電流周期分量的標(biāo)么值為(4-5-7)

三相短路電流周期分量的有名值為

由上式可以看出,計(jì)算短路電流關(guān)鍵在于求出短路回路總電抗標(biāo)么值。9第9頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一4.5.3了解短路容量的概念短路容量數(shù)值為(4-5-8)式中——短路處的額定電壓,kV;

——t時(shí)刻短路電流周期分量的有效值,

kA。在標(biāo)么制中,若取,則(4-5-9)

短路容量的標(biāo)么值和短路電流的標(biāo)么值相等。

(4-5-10)

10第10頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一一、短路暫態(tài)過(guò)程分析短路前4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系11第11頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

a相短路電流4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系12第12頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一二、短路沖擊電流和最大有效值電流

短路沖擊電流ish——短路電流最大可能的瞬時(shí)值當(dāng)t=0.01s時(shí)出現(xiàn)最大值:出現(xiàn)條件:①φ≈90°②短路前空載(Im=0)

③α=04.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系13第13頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一沖擊系數(shù)Ksh:且有:1≤Ksh≤2ish用途:校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路時(shí)的電動(dòng)力穩(wěn)定度。工程計(jì)算時(shí):在發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)短路,取Ksh=1.9;在發(fā)電廠(chǎng)高壓側(cè)母線(xiàn)或發(fā)電機(jī)出線(xiàn)電抗器后發(fā)生短路時(shí),Ksh=1.8;在低壓地點(diǎn)短路時(shí),Ksh=1.34.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系當(dāng)Ksh=1.9時(shí),ish=1.9Ip=2.69Ip;

Ksh=1.8時(shí),ish=1.8Ip=2.55Ip;

Ksh=1.3時(shí),ish=1.3Ip=1.84Ip;14第14頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一短路全電流的最大有效值Ish

:出現(xiàn)在短路后的第一周期內(nèi),又稱(chēng)為沖擊電流的有效值。當(dāng)Ksh=1.9時(shí),Ish=1.62Ip;

Ksh=1.8時(shí),Ish=1.52Ip。

Ksh=1.3時(shí),Ish=1.09IpIsh用途:校驗(yàn)電氣設(shè)備熱穩(wěn)定。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系

最大有效值電流Ish——短路全電流的最大有效值15第15頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

【例】某供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)短路容量為500MVA,試求配電所10kV母線(xiàn)上k-1點(diǎn)短路,車(chē)間變電所低壓380V母線(xiàn)上k-2點(diǎn)短路時(shí),三相對(duì)稱(chēng)短路電流和短路容量。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系16第16頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一解:(1)選定基準(zhǔn)值已知=500MVA,為計(jì)算方便取=100MVA;對(duì)k-1點(diǎn)短路=10.5kV;

k-2點(diǎn)短路=0.4kV。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系17第17頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一(2)計(jì)算元件的電抗標(biāo)么值

1)電力系統(tǒng)

2)架空線(xiàn)路

3)電纜線(xiàn)路4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系18第18頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

4)電力變壓器5)繪出短路電路等效電路圖。4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系19第19頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一(3)求K-1點(diǎn)短路電路總電抗標(biāo)么值(4)求K-1點(diǎn)對(duì)稱(chēng)短路電流有效值4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系20第20頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一短路瞬時(shí)沖擊電流瞬時(shí)值為短路電流的最大有效值為(5)求K-1點(diǎn)短路容量4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系21第21頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一K-2點(diǎn):4.5.4了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系22第22頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路一、對(duì)稱(chēng)分量法任意一組不對(duì)稱(chēng)的三相相量可以分解成三組對(duì)稱(chēng)的三相相量。23第23頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一24第24頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一單相接地的故障報(bào)警啟動(dòng)信號(hào)由零序電壓獲知

4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路25第25頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一線(xiàn)路上不會(huì)有零序分量流通4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路26第26頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一27第27頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一28第28頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路29第29頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一=為簡(jiǎn)化,引入運(yùn)算符“a”,a=ej120°,則:矩陣形式:4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路30第30頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

分解:任一組不對(duì)稱(chēng)的三相相量可分解為三組對(duì)稱(chēng)的三相相量。

T=T-1==4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路31第31頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

靜止元件中(線(xiàn)路,變壓器等)正序和負(fù)序電量的自感與互感關(guān)系是一樣的.∴X1=X2≠X0

旋轉(zhuǎn)元件中(發(fā)電機(jī)﹑電動(dòng)機(jī)等),正﹑負(fù)序所形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向不一樣.∴X1≠X2≠X04.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路32第32頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一2.變壓器的各序電抗①正序電抗:X1=XT②負(fù)序電抗:X2=X1=XT

③零序電抗,X0≠X1。變壓器的零序電抗與變壓器的三相繞組接線(xiàn)方式和變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有關(guān)。4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路33第33頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

(b)(a)

(c)雙繞組變壓器接線(xiàn)4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路34第34頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一三繞組變壓器接線(xiàn)(b)(a)(c)要看外電路能否再提供一個(gè)接地點(diǎn)。35第35頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一(a)三相三柱式結(jié)構(gòu)(b)三相五柱式結(jié)構(gòu)在同一時(shí)刻,零序磁通在三柱中上下方向相同,不能在鐵心中構(gòu)成零序磁通回路,只能通過(guò)氣隙和鐵外殼構(gòu)成回路,由于磁阻很大,使得零序電流比正常勵(lì)磁電流大很多倍,從而使得互感器繞組過(guò)熱甚至燒毀。故三相三柱式電壓互感器不能用作絕緣監(jiān)視。36第36頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一變壓器中性點(diǎn)接地阻抗的處理:

中性點(diǎn)接地阻抗Xn接在哪一側(cè),就將3Xn的數(shù)值與該側(cè)漏抗串聯(lián)即可。例如:變壓器中性點(diǎn)采用Yn接線(xiàn)4.5.5了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線(xiàn)路的正、負(fù)、零序等值電路37第37頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一38第38頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一正序網(wǎng)絡(luò):與三相短路的等值線(xiàn)路相同,中性點(diǎn)接地阻抗和空載線(xiàn)路不計(jì)入。負(fù)序網(wǎng):與正序網(wǎng)基本相同。不同之處:發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件用負(fù)序電抗代替正序電抗;將電源點(diǎn)接地。零序網(wǎng):從短路點(diǎn)開(kāi)始尋找零序電流通路,流得通的地方畫(huà)下來(lái),流不通的地方去掉。

4.5.6掌握簡(jiǎn)單電網(wǎng)的正、負(fù)、零序序網(wǎng)的制定方法39第39頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一電力系統(tǒng)接線(xiàn)圖:零序網(wǎng)絡(luò)40第40頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一電力系統(tǒng)接線(xiàn)圖:正序網(wǎng)絡(luò)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)41第41頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

4.5.7了解不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)短路故障是指運(yùn)行中的電力系統(tǒng)或工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的相與相或相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接。

短路產(chǎn)生的原因主要是系統(tǒng)中帶電部分的電氣絕緣出現(xiàn)破壞。引起這種破壞的原因有過(guò)電壓、雷擊、絕緣材料的老化,以及運(yùn)行人員的誤操作和施工機(jī)械的破壞、鳥(niǎo)害、鼠害等。42第42頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一短路回路中流過(guò)很大的短路電流,故障相電壓為零

不對(duì)稱(chēng)短路

兩相短路接地

三相電路中都流過(guò)很大的短路電流,短路時(shí)電壓和電流保持對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)短路

三相短路

短路回路中流過(guò)很大的短路電流,電壓和電流的對(duì)稱(chēng)性被破壞

不對(duì)稱(chēng)短路

兩相短路

短路電流僅在故障相中流過(guò),故障相電壓下降,非故障相電壓會(huì)升高

不對(duì)稱(chēng)短路

單相短路

特點(diǎn)

短路性質(zhì)

表示符號(hào)

短路名稱(chēng)

短路種類(lèi)、表示符號(hào)、性質(zhì)及特點(diǎn)

43第43頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一利用戴維南定理,可得:

故障點(diǎn)的序電壓方程:方程中有短路點(diǎn)各序電流及各序電壓,共六個(gè)未知量,方程的求解還需要三個(gè)方程??捎晒收项?lèi)型的邊界條件而得。7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)44第44頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一1.

單相接地故障,邊界條件:轉(zhuǎn)化為序分量邊界條件:∴(a2-a)=(a2-a)∴=∴7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)45第45頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一復(fù)合序網(wǎng)由序網(wǎng)可以得序電壓,最后合成可得故障點(diǎn)的三相電壓。7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)1.單相接地故障,邊界條件:46第46頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一最后合成可以得到故障點(diǎn)三相電壓。

2.兩相短路復(fù)合序網(wǎng)7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)47第47頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一3.兩相短路接地7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)48第48頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)復(fù)合序網(wǎng)49第49頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一正序等效定則故障相電流各種短路正序電流的計(jì)算式可用一個(gè)通式表示:n----是代表短路類(lèi)型的符號(hào);

7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)-----附加電抗,其值隨著短路類(lèi)型不同而不同;-----比例系數(shù),其值視短路種類(lèi)而定。50第50頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一在簡(jiǎn)單不對(duì)稱(chēng)短路情況下,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,這就是正序等效定則。

正序等效定則7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)正序等效定則的圖形表示:51第51頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一正序等效定則7.1不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)簡(jiǎn)單短路時(shí)的和值52第52頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一

4.5.8了解不對(duì)稱(chēng)短路的電流、電壓計(jì)算

詳見(jiàn)歷年真題講解53第53頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一4.5.9了解正、負(fù)、零序電流、電壓

經(jīng)過(guò)Y/△-11變壓器后的相位變化

1.Y/Y-0

正序、負(fù)序情況下,兩側(cè)電流、電壓均為同相位(即不必考慮相位變化),如果是Y0/Y0

零序電流、電壓也不產(chǎn)生相位移動(dòng)54第54頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一4.5.9了解正、負(fù)、零序電流、電壓

經(jīng)過(guò)Y/△-11變壓器后的相位變化

55第55頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一三角側(cè)處短路中,不存在零序分量經(jīng)Y/△-11變壓器后,需作如下修正:2.Y/△-114.5.9了解正、負(fù)、零序電流、電壓

經(jīng)過(guò)Y/△-11變壓器后的相位變化

56第56頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一實(shí)戰(zhàn)題目:1.以下符號(hào)表示兩相短路接地的是()。A.f(1,1)B.f(1)

C.f(2)

D.f(3)答案A2.三相系統(tǒng)短路類(lèi)型中屬于對(duì)稱(chēng)短路的是()A.單相短路接地B.三相短路C.兩相短路D.A、B、C都不是答案B3.在短路的實(shí)用計(jì)算中,通常只用()的有效值來(lái)計(jì)算短路功率。A.非周期分量電流B.短路全電流C.短路電流自由分量D.周期分量電流答案D4.下列關(guān)于正序網(wǎng)絡(luò)說(shuō)法不正確的是()。A.正序網(wǎng)絡(luò)是個(gè)有源網(wǎng)絡(luò)B.正序網(wǎng)絡(luò)包括空載線(xiàn)路和變壓器C.電源的正序電勢(shì)不為零D.正序網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算對(duì)稱(chēng)短路時(shí)的網(wǎng)絡(luò)相同答案B5.在Y/△-11接法的變壓器的Y側(cè)施加負(fù)序電流,則在△側(cè)()。A.線(xiàn)電流超前于Y側(cè)的線(xiàn)電流300

B.線(xiàn)電流與Y側(cè)的線(xiàn)電流同相位C.線(xiàn)電流落后于Y側(cè)的線(xiàn)電流300

D.相電流超前于Y側(cè)的相電流300

答案:C4.5短路電流計(jì)算57第57頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一6.沖擊系數(shù)的數(shù)值變化范圍是()。

A.0≤≤1B.1≤≤2C.0≤≤2D.1≤≤3答案:B7.三相短路的短路電流只包含()。

A.正序分量B.負(fù)序分量C.零序分量D.反分量答案:A8.電力系統(tǒng)K點(diǎn)發(fā)生單相短路(A相)對(duì)稱(chēng)分量以A相為準(zhǔn),其電流之間關(guān)系為()式所示。A.B.C.D.答案:D9.電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路接地,其復(fù)合序網(wǎng)為()。120120012120

ABCD答案:A58第58頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一10.下圖系統(tǒng)在k點(diǎn)發(fā)生三相短路,各元件標(biāo)么值在元件下方,計(jì)算短路電流的總阻抗為()。A.xΣ=0.248B.xΣ=(0.125+0.105+0.08)∥(0.10)=0.075C.xΣ=0.41D.xΣ=0.31答案:D11.電力網(wǎng)某處的電流為2.5kA,當(dāng)取基準(zhǔn)值SN=100MVA,UN=10kV時(shí),則該處電流的標(biāo)么值應(yīng)為()。A.B.C.D.答案:C12.單相短路的短路電流為30A、則其正序分量的大小為()。

A.30AB.30C.10AD.15A答案:C59第59頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期一13.下列造成短路的原

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