电力系统分析课件 4.第四单元 电力系统三相对称短路的分析计算

电力系统分析§4-1

短路的基本概念第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念§4.1知识点：§4.1重点：§4.1难点：1.短路概念及分类2.短路的原因及危害3.短路电流计算目的1.短路概念及分类2.短路电流计算目的一、短路的概念和类型所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的非正常连接。短路种类示意图表示符号（用K，f，d表示）三相短路两相短路单相接地短路两相接地短路表4-1各种短路的示意图和表示符号对称短路不对称短路接地短路相间短路第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念一、短路的概念和类型第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念根据统计结果：三相短路（5％）、两相短路（10％）、单相接地短路（65％）、两相短路接地（20％）。短路类型还可分：瞬时性/永久性短路，金属性/非金属性短路。故障：短路/断线（或非全相运行）。电力系统的运行状态可分：正常运行、不正常运行（异常运行）和故障。二、短路原因及后果(一)发生短路的原因:1）绝缘材料的损坏：绝缘材料自然老化，或者设计、安装及维护不良所带来的设备绝缘击穿。绝缘老化绝缘击穿绝缘破损第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念(一)发生短路的原因:2）恶劣的自然条件：如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等所造成短路。第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念3）人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路等。第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念4）其他原因：例如电力系统运行时内部过电压引起的绝缘击穿，人为破坏引起杆塔倒塌等。第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念1）短路回路中的电流剧增。短路点的电弧有可能烧坏电气设备，其热效应会引起导体及其绝缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。（二）短路的危害第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念2）短路还会引起电压降低。特别是靠近短路点处的电压下降得最多，可能使部分用户的供电受到影响。（二）短路的危害3）破坏系统运行的稳定性。短路发生时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大片区停电，这是短路最严重的后果。4）干扰通讯。发生不对称短路时，三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势，对通信系统产品强烈干扰。大面积停电第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念1）电气设备的选择：选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备，例如断路器、互感器、母线、电缆等一次设备，验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流，必须以短路计算的数据为依据。三、计算短路电流的目的第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念三、计算短路电流的目的2）继电保护的参数整定：合理的配置继电保护及自动装置，进行整定计算，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念3）电气主接线选择：比较和选择发电厂和电力系统电气主接线，选择最佳的主接线方案，确定中性点运行方式等必须以短路计算的数据为依据。三、计算短路电流的目的第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念4）电力系统稳定性计算：进行电力系统稳定性的分析计算，也必须以短路计算的数据为依据。三、计算短路电流的目的5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等。第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题一短路的基本概念电力系统分析§4-2

无限大功率电源供电的三相短路第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路§4.2知识点：§4.2重点：§4.2难点：1.无限大容量系统概念2.无限大容量系统三相短路暂态过程分析3.冲击电流、短路电流最大有效值、短路容量的概念1.无限大容量系统三相短路暂态过程分析2.冲击电流、短路电流最大有效值、短路容量的概念无限大容量系统三相短路暂态过程分析第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路一、无限大功率电源所谓无限大功率电源，即：1.S→∞2.Xd=03.UG恒定,(f恒定)具有无限大功率电源的系统，即称谓无限大容量系统，系统内发生三相短路，短路电流周期分量的计算可用欧姆定律，即：无限大容量系统无限大容量系统实际意义:第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路无限大功率电源是个相对概念，真正的无限大功率电源是不存在的。当短路点距电源电气距离较远时，可认为此电源为无限大容量。【若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可认为电源为无限大电源，即Xd≤0.1XΣ。】k1k2例如：当K1点短路即可认为电源G为无限大功率电源；而K2点短路则电源G为有限功率电源，短路时UG电压不再恒定！二、暂态过程分析（一）解析分析1.正常运行时（短路前）2.t=0短路时第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路二、暂态过程分析解此一阶常系数线性非齐次微分方程可得，它包括稳态分量与暂态分量。1.稳态分量电路达到稳态时的短路电流

，又称交流分量、强制分量或周期分量。其特解为：其中：第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路

2.暂态分量又称自由分量、直流分量或非周期分量，是按指数规律不断衰减的电流，衰减的速度与时间常数成正比，其为

其一般解为：∴总的短路电流：其中Ta为时间常数：第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路（二）图解分析如左图，在u过0发生短路:ip周期分量非周期分量短路全电流短路前电压∴短路全电流=周期分量+非周期分量第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路

意义：校验电气设备和载流导体的动稳定度。三、短路冲击电流短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流。在某种条件下，当t=T/2时，可能出现第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路

为冲击系数,冲击系数的变化范围是:例如：在变压器高压侧线路末端发生短路时，取kim=1.8时，第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路

四、短路电流的最大有效值意义：在校验电气设备的断流能力或耐力强度时，还要计算短路电流的最大有效值。即热稳定短路全电流的最大有效值也是发生在短路后的半个周期t=0.01s=10ms时。例如当时：第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路

五、短路功率（短路容量、遮断容量）意义：短路容量主要用于校验开关的切断(遮断)能力，在选电气设备时，断开容量应大于短路容量。第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路短路功率也称短路容量，等于短路电流有效值与短路点处的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积。

第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题二无限大功率电源供电的三相短路例1：如图所示电路中各元件参数的标幺值已知，试求：⑴d1或d2点三相短路时短路电流（即周期分量）的大小。⑵d1三相短路时流过110kV线路始端开关中的短路容量的大小。(3)d2三相短路时,110kV线路的冲击电流。（令)电力系统分析§4-3

电力系统三相短路的实用计算第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算§4.3知识点：§4.3重点：§4.3难点：

用运算曲线计算短路电流第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算三相短路电流实用计算的任务：1.计算短路电流周期分量起始值，即起始次暂态电流

。用于继电保护的整定计算、校验断路器的开断容量。同时由周期分量起始值，可根据冲击系数计算冲击电流和最大有效值电流，满足电气设备选择的需要。有限容量系统三相短路暂态过程曲线2.对于有限容量系统，应用运算曲线求任意时短路电流周期分量有效值It。

用于电气设备热稳定性的校验等。短路电流周期分量有效值不恒定！一、起始次暂态电流的计算

第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算应用运算曲线计算任意时刻短路电流周期分量。问题提出？有限容量系统发生短路，发电机参数变化：EG和UG不再恒定，其随机组型号、结构不同而变化的函数！

(一)运算曲线的概念二、有限容量系统短路电流的计算第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算1.运算曲线？由国家制定，考虑不同类型发电机、不同短路时间，电力系统发生三相短路，发电机短路电流周期分量的标么值与计算电抗和时间的函数曲线，叫运算曲线（计算曲线），即归算到发电机额定容量下（SN）的短路点到发电机之间总电抗的标幺值，即：

2.计算电抗?第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算例如:某汽轮发电机供电系统如下图，在f点发生三相短路，若此计算电抗Xjs=0.32，试求t=2s时短路电流周期分量有效值。

查P262图F-2曲线，可得再根据发电机SN、UN即可求出短路电流周期分量的有名值，即第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算

【例4-4】如图4-8a所示电力系统，试分别计算当f点发生三相短路后0.2S和2S时短路电流。第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算V

第四单元电力系统对称短路的分析计算

课题三电力系统三相短路的实用计算用运算曲线电源分类的原则：1.无穷大电源单独分一组；2.按不同类型发电机分组；3.根据短路点远近分组。用运算曲线计算短路电流近似处理：1.当Xjs>3.5,按无穷大电源处理；2.