電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第三章-三相短路的實用計算

第三章三相短路的實用計算3.1周期電流起始值的計算周期電流：知道周期電流，可根據(jù)沖擊系數(shù)計算沖擊電流和最大有效值電流，滿足電氣設備選擇的需要起始值：知道起始值，可作繼電保護整定值的計算。三相短路:對稱短路，可用單相電路表示.結(jié)論：三相短路的周期分量起始值計算是應用廣泛、涉及基本方法、概念的短路計算?！珜嵱糜嬎阒械募俣ā喕娫础侔l(fā)電機用E”|0|、x”d表示；②假設各電勢E”|0同相③可取E”|0=1，空載。簡化網(wǎng)絡不計接地支路：，,不計負載（負載開路）等值電路結(jié)論：①簡化后，計算所得結(jié)果偏保守值；②簡化后，是純電抗網(wǎng)絡，且是已知電勢、求電流的直流電路問題。二.周期電流起始值的計算是直流網(wǎng)絡中求某一支路電流的問題1.直接法：短路電流是各電源提供電流之和,通過網(wǎng)絡化簡求出各電源對故障點的轉(zhuǎn)移電抗Xif,即可方便地求出各電源提供的電流，從而求出故障點短路電流。f::：第一步：作近似等值電路：各電源用表示，網(wǎng)絡元件用其電抗表示，用選定的基準功率、平均額定電壓計算元件參數(shù)標幺值；第二步：網(wǎng)絡化簡：保留電源節(jié)點和故障點，消去中間節(jié)點（串并聯(lián)、星三角互換等），得輻射形網(wǎng)絡，求出各電源對故障點的轉(zhuǎn)移電抗Xif；第三步：求各電源點提供的電流和故障點的故障電流：，2．疊加法：應用疊加原理將短路電流的求解分解為正常分量（潮流計算）和故障分量的求解（用戴維南定理，求故障點看等值電抗Zf∑,）f短路正常分量網(wǎng)絡f故障分量網(wǎng)絡例3-1：說明計及負荷的短路計算是復數(shù)計算；例3-3：說明短路計算的基本步驟第一步：用近似法作標幺值等值電路；第二步：網(wǎng)絡化簡①串聯(lián)；②并聯(lián)；③星網(wǎng)變換對于疊加法：將電源接地，求等值電抗對于直接法：保留電源節(jié)點和短路點，化為輻射形網(wǎng)絡解：1.由例3-3得等值網(wǎng)絡為：第一步：作系統(tǒng)的等值電路。畫系統(tǒng)等值電路圖和作標幺值計算三相短路，系統(tǒng)等值電路同潮流計算等值電路，標幺值計算采用近似法：系統(tǒng)1：提供的短路電流為13.2經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)后，求短路點的等值電抗S1,G1合并：星網(wǎng)變化的一般形式為：多條支路接于一個節(jié)點n，消去節(jié)點n后，得兩兩相聯(lián)的新網(wǎng)絡，其任兩點間相聯(lián)的電抗為：，即與節(jié)點n相聯(lián)支路的導納和消去節(jié)點A，相關節(jié)點S1G1、=1\*GB3①、f。新增支路xS1G1-=1\*GB3①、xS1G1-f、x=1\*GB3①-f消去節(jié)點B，相關節(jié)點S2、=1\*GB3①、f。新增支路xS2-=1\*GB3①、xS2-f、x=1\*GB3①-f節(jié)點=1\*GB3①f間的支路并聯(lián)：電源S1G1與S2合并電源S1S2G1與G2合并，得圖（f），最后得等值電抗短路電流標幺值：短路電流有名值：～名詞：～短路容量：①由系統(tǒng)提供的短路容量估算系統(tǒng)電抗：②由出口斷路器的遮斷容量S，估算系統(tǒng)電抗其他時刻短路電流交流分量有效值的計算(運算曲線)在進行設備選擇和繼電保護整定計算中，不僅需要計算次暫態(tài)電流還需要用運算曲線法計算指定時刻短路電流交流分量的有效值。運算曲線法的基本原理對于復雜電力系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡化簡，將網(wǎng)絡化簡為只含故障節(jié)點和電源或等值電源節(jié)點的網(wǎng)型網(wǎng)絡，在此網(wǎng)絡中略去各電源節(jié)點之間的支路，就形成一個以短路節(jié)點為中心的輻射型網(wǎng)絡，每一條輻射支路只含一個電源，經(jīng)一轉(zhuǎn)移電抗Ｘif與故障點相聯(lián)。顯然故障點的短路電流就等于各電源向故障節(jié)點提供的短路電流之和，每個電源提供的短路電流周期分流有效值是時間和電源點對故障點計算電抗Ｘjs的函數(shù)，即Iif=f(t,xjs)。因此，只要提供一種比較通用的、反映不同時刻電源提供的短路電流的大小與計算電抗之間關系的曲線（或數(shù)字表），則任何復雜的電力系統(tǒng)，只要化簡為前述的輻射型網(wǎng)絡，即可按照不同時刻以及電源對短路點計算電抗的大小查曲線以求得各電源支路在該時刻提供的短路電流，它們的總和即為總的短路電流。轉(zhuǎn)移電抗Ｘif：電源與故障點之間電抗在選定的基準值下的標幺值；計算電抗Ｘjs：電源與故障點之間電抗以各電源額定容量為基準值的標幺值；運算曲線的制定制作條件計算了１８種汽輪發(fā)電機和１７種水輪發(fā)電機，將計算結(jié)果分別取平均值后，分別得到汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機的運算曲線（以發(fā)電機的額定容量為基準值的標幺值）電源分組的原則為了減少計算工作量，可以適當?shù)貙Πl(fā)電機進行分類：無窮大電源要單獨考慮（其交流分量不衰減）短路點附近的發(fā)電機要單獨考慮同一母線上的發(fā)電機可以合并；距短路點距離相近的同一類型發(fā)電機可以合并。應用運算曲線計算If(t，xjs)的步驟建立等值電路，選定基準功率ＳＢ和基準電壓ＶＢ＝Ｖａｖ，計算元件參數(shù)；將電源適當分組后，對網(wǎng)絡進行化簡，求各電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗Ｘif；求各電源的計算電抗：由電源類型，按指定時刻ｔ和計算電抗Ｘiｊｓ查運算曲線得到各電源送至短路點的短路電流標幺值Ｉif*（分別以各電源的額定功率為基準值）；相應的有名值為：，無窮大電源提供的短路電流為：將４）中的各電流有名值相加，其和即為短路點短路電流的有名值。應用舉例§3-2運算曲線法運算曲線的制定①運行方式：50%～50%～50%50%②參數(shù)：根據(jù)汽輪發(fā)電機（12～200MW）、水輪發(fā)電機（12.5～225MW），用誤差平方和最小為目標，估計得標準電機參數(shù)：XdX’dX”dxqT’doT”doT”qoTacos汽輪機1.90400.21500.13851.90409.02880.18192.01250.25600.805水輪機0.98510.30250.20550.64235.90000.06730.15810.21240.85③數(shù)學模型：考慮勵磁調(diào)節(jié)的嚴格模型④結(jié)果：以SGN、IGN為基準的各電氣距離下的短路電流周期分量值Igxjs⑤使用：根據(jù)電氣距離查曲線得計及負荷及勵磁調(diào)節(jié)影響的周期分量電流?！?-4計算機算法原理等值網(wǎng)絡根據(jù)疊加原理：短路分量=正常運行分量+故障分量正常運行分量可由潮流計算得；空載條件下，E”=1,Uf|0|=1二.短路電流的計算故障分量網(wǎng)絡為：網(wǎng)絡可用ZB表示，則故障分量網(wǎng)絡的方程為：則三.利用YB形成ZBZB=Y-1B，根據(jù)節(jié)點導納矩陣，利用數(shù)值解法求逆矩陣的方法，稱為三角分解法（因子表法）根據(jù)乘法，Y陣已知，用加減消去法求解上式線性方程，可得Z陣中的第f列元素