电力系统三相短路电流的实用计算相关资料

第三章电力系统三相短路电流实用计算Dr.TangYitangyi@电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第1页第三章电力系统三相电路短路实用计算其中，直轴和交轴次暂态电动势分别为：电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第2页电力系统短路电流工程计算只要求计算短路电流基频交流分量初始值，即次暂态电流。WHY?因为使用快速保护和高速断路器以后，断路器开断时间小于0.1SQ:各种电机时间常数大致范围为多少？P32表2-2电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第3页第一节短路电流交流分量初始值计算第二节计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值原理第三节其它时刻短路电流交流分量有效值计算第三章电力系统三相短路电流实用计算电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第4页第一节短路电流交流分量初始值计算一、计算条件和近似二、简单系统计算三、复杂系统计算电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第5页一、计算条件和近似(1)电源：等值电动势和等值电抗；(2)电网：电网简化；(3)负荷：不计及负荷；(4)电动机：计及短路点附近电动机；(5)短路类型：直接短路；电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第6页计算条件和近似：电源发电机等值电动势为次暂态电动势；

等值电抗为直轴次暂态电抗；若忽略负荷，则短路前为空载状态，全部电源等值电动势标幺值均为1，且同相位。当短路点远离电源时，发电机端电压母线看作恒定电压源。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第7页忽略线路对地电容和变压器励磁回路计算高压网时忽略电阻，低压网和电缆线路用阻抗模值计算标幺值计算中取变压器变比为平均额定电压之比计算条件和近似：电网电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第8页不计负荷（均断开）。短路前按空载情况决定次暂态电动势，短路后电网上依旧不接负荷。近似可行性是因为短路后电网电压下降，负荷电流<<短路电流。计算条件和近似：负荷电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第9页计算条件和近似：电动机短路后瞬间电动机倒送短路电流现象：图3-1

异步电动机在失去电源后能提供短路电流:

机械惯性和电磁惯性。异步电动机短路电流中有交流分量和直流分量。因为次暂态电动势在短路前后瞬间不变，所以可用和来计算短路初始电流。当短路瞬间异步电动机端电压低于时，异步电动机就变成了一个暂时电源向外供给短路电流。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第10页实际上，负荷是综合性，极难准确计及电动机对短路电流影响，而且普通电动机距短路点较远，提供短路电流不大，所以在实用计算中只对短路点附近，显著供给短路电流大容量电动机，才按上述方法以、作为电动机等值参数计算。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第11页短路电流计算发电机电流电动机电流电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第12页电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第13页假设短路处为直接短路，即直接接地短路，实际上短路处有电弧，要准确计及电弧影响，则需用非线性问题迭代求解方法。计算条件和近似：短路类型电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第14页二、简单系统次暂态电流计算图所表示为两台发电机向负荷供电简单系统。母线上均接有综合性负荷，现分析母线3发生三相短路时，短路电流交流分量初始值。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第15页(1)直接计算法电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第16页短路电流为：电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第17页(2)叠加原理法电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第18页电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第19页电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第20页短路点电流直接由故障分量求得，即由短路点短路前开路电压除以电网对该点等值阻抗。电网对短路点等值阻抗电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第21页叠加原理计算短路电流：电网中任一点短路电流交流分量初始值等于该点短路前电压（开路电压）除以电网对该点等值阻抗（该点向电网看进去等值阻抗），这时全部发电机电抗为假如经过阻抗后发生短路，则短路点电流为：电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第22页复杂系统计算方法标准和简单系统相同，但电网结构非常复杂，所以必须化简。复杂系统次暂态电流计算电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第23页电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第24页电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第25页电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第26页电网络变换基本公式详细见P238，有：有源电动势支路并联，三角形变星形，星形变三角形，多支路星形变为对角连接网形。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第27页普通而言，若要计及负荷，则应用叠加原理方便些，从已知正常运行情况求得短路点开路电压，然后将全部电源短路接地，化简合并网络求得网络对短路点等值电抗，则可得短路点电流。若要求其它支路电流，还必须计算故障分量电流分布，然后与对应正常电流相加。假如忽略负荷，且认为电源电动势均相等，则直接将短路点接“地”。电源合并，经过网络化简求得电源对短路点电抗，短路电流即等于电源电压除以。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第28页叠加原理计算短路电流步骤(1)作出系统在短路前等值电路图；(2)分析计算短路前运行情况以确定短路点开路电压和各代求量正常分量值；(3)计算短路后各代求量故障分量；(4)将步骤2和步骤3计算结果叠加，得到各待求量值；电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第29页三相短路计算原理和方法1、叠加原理2、电流分布系数3、网络等值变换电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第30页1、叠加原理该网络中，节点1~n为电源节点，电流以流入网络为正。依据叠加原理，网络中每一处电流应等于n个电势源分别单独作用时所产生n个分量代数和。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第31页只有第i个电势源单独作用时电流分布表示第i个电势源单独作用时从节点i流入网络电流

表示第j个电势源单独作用时从节点i流出网络电流

第i个电源节点电流能够表示为：电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第32页——节点i输入阻抗；当电势，其余电源节点电势均为零时，电势与从节点i注入网络电流之比即等于。——节点i、j之间转移阻抗；当电势，其余电源节点电势均为零时，电势与从节点i流出网络电流之比即等于依据互易定理：电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第33页依据基尔霍夫电流定律可知：即节点i输入阻抗等于节点i对其余全部电源节点转移阻抗并联值。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第34页网络中存在节点f为短路点时，可把短路点看成电势为零电源点。短路点输入阻抗电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第35页第二节计算机计算复杂系统短路电流

交流分量初始值原理实际系统结构复杂，需要计算机进行计算(1)依据计算原理选择计算用数学模型和计算方法；(2)依据所选定数学模型和计算方法编制计算程序；电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第36页计算短路电流，实质就是求解交流电路稳态电流数学模型数学公式网络线性代数方程组，普通选取网络节点方程。——节点阻抗矩阵或节点导纳矩阵描述。用节点阻抗矩阵计算方法；用节点导纳矩阵计算方法；电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第37页一、计算短路电流所用等值网络G——发电机端电压节点；D——恒定阻抗代表负荷；电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第38页正常运行时网络故障分量网络应用叠加原理分解为正常运行和故障运行两个网络时尚计算求解短路电流程序求解电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第39页近似实用计算中不计负荷影响时等值网络叠加原理电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第40页电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第41页故障分量网络与时尚计算时网络差异：(1)发电机节点上多接了对地电抗；(2)负荷节点上多接了对地阻抗（实用计算中无）；(3)通常短路计算中可忽略线路电阻和电纳，且不计变压器实际改变；电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第42页二、节点阻抗矩阵计算方法任一网络用节点阻抗矩阵表示节点电压方程为：网络各节点对“地”电压网络外部向各节点注入电流电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第43页矩阵对角元素称为自阻抗：当除i节点外全部其它节点注入电流均为零时，i节点电压与其注入电流之比，也就是从i节点看进网络等值阻抗，或者说网络对i节点等值阻抗。电力系统三相短路电流的实用计算相关资料第44页矩阵非对角元素称为互阻抗即当除i节点外全部其它节点注入电流均为零时，j节点与i节点电流之