6-9章电力系统分析理论

1、电力系统分析理论 Theory of Power System Analysis Autum 2010 Liu Tianqi 2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu第六章 电力系统三相短路的分析计算短路的一般概念 恒定电势源电路的三相短路同步发电机的基本方程同步电机的三相短路电力系统三相短路的实用计算 2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu6.1 短路的一般概念短路类型2. 产生短路的主要原因3. 短路的危害4. 计算短路电流的目的和用途短路:一切不正常的相间或相与地之间的通路2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu6.2 恒

2、定电势源电路的三相短路2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu短路瞬间前后电流相等：（t=0)t=0时 的投影t=0时 的投影2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu短路冲击电流：短路电流的最大可能瞬时值 恒定电势源:周期分量的幅值一定,非周期分量有最大初始值的条件： （1） 最大 短路前一瞬间电路为空载，Im=0（2）t=0时 与时间轴平行 t=0时刻，短路电流取幅值，电势源刚 好过零 =0，90（6-8）短路电流的有效值：以该时刻t为中心的一个周 期内瞬时电流的均方根假定： 则t时刻短路电流的有效值为：2006-05SCU-SEEI

3、-Tqliu(6-10)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu第一个周期的中心点为 t=0.01在最不利的的情况下发生短路短路电流的最大有效值：(6-12)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu短路功率(短路容量)：短路电流的有效值与短路处正常工作电压的乘积标幺值：2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu6.3 同步发电机的基本方程同步发电机的原始方程 同步发电机的对称稳态运行 派克变换同步发电机的基本方程2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu1. 同步发电机的原始方程(6-15)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu1. 同步发电机的原始方程(6-17)

4、2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu2. 派克变换-同步电机的基本方程派克变换用通用旋转向量表示定子电流2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu由此得式（6-27）(6-29)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu派克变换 Pii2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu派克变换 P-1ii2022/9/12SCU-SEEI-Tqliudq0分量表示的定子电势方程(6-39)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliudq0分量表示的磁链方程 The flux linkage equations in dq0 comp

5、onents (6-44)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu3. 同步发电机的对称稳态运行(6-45)(6-46)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu向量图中反映了各变量之间的关系qd同步电机稳态运行向量图2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu6.4 同步电机的三相短路暂态过程的特点无阻尼绕组同步电机三相短路的物理分析同步发电机的暂态电势和暂态电抗同步发电机的次暂态电势和次暂态电抗2022/9/12SCU-SEEI-TqliuEQE2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu次暂态电势和次暂态电抗的定义(6-64)(

6、6-65)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu(6-66)(6-67)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu稳态同样可得向量图6-262022/9/12SCU-SEEI-Tqliu例 6-4 利用例6-2和6-3的计算结果：(6-70)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu近似公式（6-72）计算2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu6.5 电力系统三相短路的实用计算三相短路实用计算的基本假设网络变换与化简起始次暂态电流和冲击电流的实用计算短路电流计算曲线的应用短路电流周期分量的近似计算2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu1、三相短路实用计算的基本假

7、设短路过程中发电机间不发生摇摆负荷只作近似估计系统各元件参数恒定, 可应用迭加原理对称三相系统发输变用电元件均用纯电抗表示金属性短路NEXT2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu2、网络的等值变换和简化 分别为各电源到短路点的转移阻抗。 为等值的组合电势， 为短路点的组合阻抗或输入阻抗。2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu星网变换有源网络的等值变换电源分裂和短路点的分裂利用网络的对称性简化网络电流分布系数常用变换和简化方法2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu星网变换2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu1i32j .n2022/9/12SCU-SEEI-Tq

8、liu有源网络的等值(图6-32) 电源的合并2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu只有两条有源支路2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu 电流分布系数法电流分布系数的用途：求转移阻抗 电流分布系数：网络中各发电机电势为零，仅在网络中某一支路（如短路支路）施加电势，这时，各支路电流与电势所在支路电流的比值，用c表示。2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu电流分布系数 定义 2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu电流分布系数与转移阻抗的关系(6-85)(6-82)(6-83)(6-84)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu3.起始次暂态电流和冲击电流的实

9、用计算 起始次暂态电流：短路电流周期分量（基频）的初值I（ ） 起始暂态电流 I （ ） 2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu(2)同步电机: 元件的等值(1)静止元件:次暂态或暂态参数都与其稳态参数相同2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu（3）异步电机 同样可用机端电压电流计算等值 次暂态电势，式（6-89）或近似取其中2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu（4）负荷按上述异步电动机处理直接取 以等值阻抗支路代替短路点以外的综合负荷纯电抗支路代替，其电抗标幺值取1.2远离短路点的负荷可忽略不计2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu 负荷提供的冲击电流 负荷

10、点的残余电压 (0.8)时向系统提供冲击电流2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu 计负荷影响的冲击电流(6-91)2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu短路冲击电流的计算步骤(1) 选取基准, 计算各元件标幺值,得出等值网络(2) 进行网络化简(3) 计算短路点的起始(次)暂态电流(4) 计算负荷点的残余电压(5) 计算短路点的冲击电流 2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu4. 短路电流计算曲线的应用 计算曲线 短路周期电流是很多参数的复杂函数.为便于计算,把短路电流的周期分量表示为计算电抗和时间的函数。 Xjs和Ip*都是以发电机额定容量和平均额定电压为基准的标幺

11、值图6-422022/9/12SCU-SEEI-Tqliu 曲线的制作条件汽轮发电机和水轮发电机分别制作短路前发电机额定满载运行，且都配有强励50%的负荷在发电厂高压母线其余负荷用恒定阻抗表示 时，近似认为短路周期电流的幅值不再随时间变化，且：2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu 计算曲线的应用（1）绘制等值网络（2）网络的等值变换合并电源等值变换 只有短路点和若干电源点的完全网形电路略去电源点之间的支路2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu（3）求各等值发电机对短路点的转移电抗（4）求各等值发电机对短路点的计算电抗无限大功率电源统一基准下的标幺值2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu（5）由Xjsi查找指定时刻短路周期电流的标幺值Ipti*（6）无限大电源提供的短路电流（7）计算短路周期电流的有名值Vav是短路点的平均额定电压2022/9/12SCU-SEEI-Tqliu合并电源的一般原则相距短路点电气距离相差不大的同类型发电机远离短路点的同类型发电厂直接接于短路点的发电厂或发电机应单独考虑功率为无限大的电源应单独考虑2022/