电力系统三相短路电流的实用计算.ppt

,第三讲电力系统三相短路电流的实用计算,3-3短路电流运算曲线法及其应用,3-1短路计算的基本假设,3-2起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,1、在一定计算条件下，计算三相短路电流交流分量的初始值，同时分析了异步电动机的短路反馈电流；,2、针对不同系统，利用等效化简、叠加原理或计算曲线，求解起始次暂态电流；,3、利用转移阻抗，求解短路电流在网络中的分布。,重点,引言,对于包含有多台发电机的实际电力系统，短路电流的工程实用计算，一般需要计算：1、短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电流：用于继电保护的整定计算、校验断路器的开断容量等；2、任意时该周期分量电流的有效值：用于电气设备热稳定性的校验；3、冲击电流：用于电气设备动稳定性的校验。,10-1短路计算的基本假设,一同步发电机的短路计算条件,1、假设发电机d轴和q轴等值电抗相等，以作为等值电抗，得,近似认为次暂态电动势在短路前后不变，可以通过短路前的运行参数求取。,表10.1同步发电机和的平均值,2、短路过程中各发电机之间不发生摇摆，并认为所有发电机的电势都同相位。,若在计算中忽略负荷，所有电源的次暂态电势可以取为额定电压，即标幺值为1，相位相同。,当短路点远离电源时，可以将发电机端电压母线看作恒定电压源，电压值取为额定电压。,二变压器、电抗器、输电线的短路计算条件,静止元件，如变压器、电抗器、输电线等，次暂态电抗等于稳态电抗。,建立系统的电路模型时，一般可以：,忽略线路对地电容和变压器的励磁回路;,高压电网可以忽略线路电阻;,标幺值计算不考虑变压器的实际变比，认为变压器的变比k均为平均额定电压之比。,三负荷对短路电流的影响,1、如果正常情况下的负荷电流远小于短路电流，可以在计算用的等值网络中忽略负荷。若需要计及，则,短路前计及负荷，发电机的次暂态电势根据潮流计算所得的发电机端电压Ui(0)和发电机注入功率Si(0)决定：,短路后电网中的负荷可以利用恒定阻抗近似表示，阻抗值由短路前潮流计算结果中的负荷端电压UDi(0)和负荷功率SDi(0)求得：,2、异步电动机的短路反馈电流分析,短路反馈电流周期分量的初始值计算,式中，为正常运行时电动机端电压与电流为次暂态电抗。,电动机一般情况下次暂态电抗可近似与起动电抗相等，其标幺值约为0.2；次暂态电势约为0.9；机端短路的交流电流初始值约为其额定电流的4.5倍。,短路冲击电流的计算,异步电动机供给的短路冲击电流中，其周期分量和非周期分量都是自由分量，按各自的时间常数衰减到零。,不计磁路饱和，异步电动机供给的冲击电流为：,式中反馈电流周期分量起始有效值；反馈电流周期分量幅值；电动机的冲击系数。,如果数据不确定，冲击系数可参考表10-2取值。,一般情况下a、如果电动机的次暂态电势大于机端电压，且电动机距离短路点较近，需要考虑其向短路点提供的反馈电流；b、反之，则忽略电动机对短路电流的影响。,表10-2电动机的冲击系数,四其他假设,对称的三相系统;,金属性短路;,不计磁路饱和等。,3-2起始次暂态电流和冲击电流的实用计算,根据不同的要求，将的计算分为精确计算和近似计算两种。,一简单系统的计算,近似计算是工程上常用的计算方法。常采用网络化简的方法或者应用叠加原理对网络进行分解合成。,近似计算:；忽略负荷，将网络化简。,图10-1简单系统的计算,例10-1,短路点的电流为：,采用叠加原理，短路点电流为正常分量与故障分量的叠加。,图10-2叠加原理的应用,发电机提供的短路冲击电流为：,如果短路为非金属性短路，设经过发生短路，则短路点电流的相量形式为：,由于正常分量比故障分量小很多，在实用计算中可以忽略不计。因此，短路点的电流为：,不同短路点的冲击系数可以按照表10-3选取：,表10-3发电机的冲击系数,式中：第一项为同步发电机提供的冲击电流；第二项为负荷提供的冲击电流，包括异步电动机、同步电动机和同期调相机供给的冲击电流。,当短路点附近有大容量的异步电动机时，应计入它能提供的冲击电流；,系统中的同步电动机和同期调相机也可能会向系统供给冲击电流。,冲击电流的表达式如下：,二复杂系统计算,复杂系统起始次暂态电流的计算原则与简单系统相同。,计算步骤：,作出短路电路图;,计算各元件电抗标么值;,根据短路点作出等值电路图；,给元件编号，并标注于等值电路图；,根据短路电流求取其它短路量，如。,网络化简，求短路点的等值电抗；,由求出短路点的短路电流；,10-3短路电流运算曲线法及其应用,一运算曲线的制定,1、运算曲线法是计算电力系统暂态过程中电流和电压的一种实用计算法；,2、可以利用运算曲线查出短路瞬间和短路后任意时刻该电源向短路点提供的短路电流周期分量的大小。,3、计算电抗,归算到发电机额定容量的发电机纵轴次暂态电抗标幺值和发电机端到短路点的外接电抗标幺值之和。即：,短路电流周期分量标幺值与计算电抗标幺值（常略去下标*）与时间t的函数表达式：,4、运算曲线,针对不同的时刻，绘制出与关系的曲线，即为计算曲线。,当计算电抗时，短路点较远，短路电流周期分量的大小已与时间t的增加无关，发电机可以看作无限大功率的电源来处理，它的机端电压。即,计算曲线只需做到。,3、按时刻t和查运算曲线得到各电源送到短路点f的短路电流标么值；,二运算曲线的计算步骤,注意,必要时应作修正计算;,为化简计算，可将短路电流变化规律大致相同的发动机合并成等值机以减少计算工作量;,1、计算各电源电动势对短路节点间的转移电抗；,2、按发动机额定功率为基准，将归算成各电源的计算电抗；,4、求3中各电流有名值，故。,无限大功率母线，由直接求取。,如果除电动势Ei以外，其它电动势皆为零，则Ei与此时f点的电流的比值即为该电源与短路点间的转移阻抗zif。,1