陕西科技大学电力系统暂态分析第三章

引言:

上一章讨论了一台发电机三相短路电流,分析过程复杂，很难在实际工程中应用。本章将介绍在实际工程中求解三相短路电流的有关方法。

第三章电力系统三相短路的实用计算一、各个元件的简化模型

1:发电机参数用次暂态参数表示其中:为次暂态电势,为次暂态电抗为初始状态的对应值

第一节短路交流电流初始值计算2：电网方面变压器：忽略对地支路，即忽略励磁支路。输电线路：忽略对地电容支路;高压电网忽略电阻的影响。忽略原因：短路之后，母线电压降低，对地支路的电流非常小。３:负荷由于负荷电流远小于短路电流，忽略负荷的影响，认为短路前空载。４:标幺值采用近似的方法变压器变比用平均额定电压之比；短路电流的计算主要是求短路电流周期分量的起始值，即次暂态电流计算方法主要有等值法叠加原理法运算曲线法转移阻抗法第一节短路交流电流初始值计算二、简单系统计算—等值法计算故障前正常运行时的潮流分布。首先求得各发电机（包括短路点附近的大型电动机）的端电压和定子电流，然后计算它们的次暂态电动势。近一步简化计算时可认为：以短路点为中心，将网络化简为用等值电动势和等值电抗表示的等值电路，由此求出起始暂态电流。对于发电机有：对于电动机有：三、多电源系统计算—叠加原理法如图所示的简单系统

为负荷短路发生在点

GG发生三相短路后的等效电路图短路点电势等效为

上图可以等效为

故障后网络=正常分量＋故障分量

+

正常分量

故障分量

采用和忽略负荷的近似后或者应用叠加原理，直接由故障分量求得

其中为从短路点看进去的整个电路的等值电抗如果是经阻抗接地短路的，则短路点电流为

三、多电源系统计算—叠加原理法GM（a）j0.2j0.1j0.2k(b)j0.2j0.1j0.2k(c)j0.2j0.1j0.2k(d)图(a)所示系统K点发生短路时，短路点电压为零，可等值为图(b)。利用叠加原理可将图(b)分解为：正常运行等值电路(c)＋故障分量等值电路(d)，分别求解可得最终结果。+=由正常运行等值电路(c)，求出网络中各节点的正常电压和各支路的正常电流，如：利用叠加原理的解题步骤：由故障分量等值电路(d)，求出网络中各节点电压变化量和各支路电流的变化量，如：将正常和故障分量相叠加，可得故障后各节点电压和各支路电流，如：运算曲线的概念

在发电机的参数和运行初态给定后，短路电流仅是电源到短路点的距离和时间的函数。定义计算电抗

则第二节应用运算曲线求任意时刻短路点的短路电流目的：由于运算中求任意时刻的短路电流比较烦琐，在实际计算中引入了运算曲线。

2.运算曲线的制作

汽轮发电机(18种):12MW~200MW

水轮发电机(17种):12.5MW~225MW

当Xjs≥3.45时

正常运行的系统，在额定电压和额定功率时，按50%的负荷接在变压器的高压母线上，50%的负荷在短路点外。Ｇ

为50%负荷接50%负荷应用运算曲线计算短路电流的方法如图多机系统ＧＧＧＧ消除短路点和发电机电动势以外的所有节点后得到如下网络由图可见，各电源送到短路点的电流由各电源电动势和短路点的电抗决定，这个电抗叫转移电抗。然后转化为以各电源自身容量为基准的标么值电抗。此电抗称为计算电抗。3.应用运算曲线法的步骤（1）绘制等值网络；（2）求转移电抗：Xif(i=1,2,…,g)（3）求计算电抗；（4）查表：

Ipt1*，Ipt2*，…，Iptg*。无限大功率电源供给的短路周期电流

(5)计算各短路电流周期分量的有名值,其和即为短路点短路电流的有名值。第i台等值发电机提供的短路电流有名值为：无限大功率电源提供的短路电流有名值为：

短路点周期电流的有名值为：例题4.计算曲线的应用

电源合并的原则：把短路电流变化规律大体相同的发电机合并起来。（3)远离短路点的同类型发电厂合并；（4)无限大功率电源（如果有的话）合并成一组。

（1)与短路点电气距离相差不大的同类型发电机合并；

（2)直接接于短路点的发电机（或发电厂）单独考虑；转移阻抗Zif的定义：任一复杂网络，经网络化简消去了除电源电势和短路点以外的所有中间节点，最后得到的各电源与短路点之间的直接联系阻抗为转移阻抗。转移阻抗Zif的物理意义：除Ei外，其余电动势均为零（短路接地），则Ei与此时f点电流之比值即为电源i与短路点f之间的转移阻抗。（1）、网络化简法消去除电源电势和短路点以外的所有中间节点，最后得到各电源与短路点之间直接联系的阻抗即为转移阻抗。可以采用串并联等效、三-星变换、星-网变换等简化方法。5、转移阻抗的求取（2）、单位电流法对辐射形网络，用该方法最好ba第三节计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理一、等值网络应用叠加原理可以短路网络分解成正常运行和故障分量两个网络，其中正常运行网络用潮流计算求解，故障分量的计算由短路电流计算程序完成。在短路计算中如果忽略电阻和电纳，不计变压器的实际变比。则网络为纯感性网络，比潮流计算网络简化。

对于故障分量网络，一般用节点方程来描述,也就是节点阻抗矩阵和节点导纳矩阵.二、短路发生在节点处的计算方法

1、节点阻抗矩阵计算法节点电压方程为

电压相量为网络节点对地电压；电流相量为网络外部向节点注入的电流；系数阵为节点阻抗矩阵矩阵的对角元素称为自阻抗

矩阵中的称为互阻抗

i点加入单位电流，其余节点开路时的电压i点加入单位电流，其余节点开路时，j点的电压

如果形成了故障分量网络（短路支路阻抗不包括在内）的节点矩阵．该网络只有短路点注入电流故节点电压方程为

短点电压故障分量：由此的短路点的电流：

２、用节点导纳矩阵计算节点导纳矩阵网络方程为自导纳

i点加入单位电压，其余节点短路时的电流互导纳：

形成故障网络后在短路点f通入单位电流可以求得即为计算导纳阵有现成的计算方法和程序，如高斯消去法等．一般电力系统短路要计算的不是一个节点而是一批节点．因而要采用其它的方法，这里不再作介绍．i点加入单位电