电力系统三相短路电流的实用计算教学.ppt

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1、第三章电力系统三相短路电流的实用计算一、教学目的通过学习本章内容，要求学生掌握在电力系统短路计算的工程计算中，计算短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电流。此外，。以及在工程设计中，计算出不同时候的短路电流交流分量的有效值。二、教学要求1、了解电力系统故障的概念及其分类；2、熟练掌握电力系统中标幺值的计算方法；3、掌握如何分析三相短路的暂态过程三教学重点。三、教学重点计算短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电流；四、教学难点计算短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电流；计算出不同时候的短路

2、电流交流分量的有效值。第一节短路电流交流分量初始值计算一、计算的条件和近似1、发电机和调相机因为发电机的直轴和交轴电流、电压量都不便于分解，所以近似用d轴和q轴等值发电机，相应等值电路：调相机实质上是空转运行的同步电动机。对于普通电动机，由定子三相绕组的电流建立气隙磁通，为了建立这个磁通，要从系统吸收无功。但调相机的转子励磁电流可调，励磁电流产生的磁通和定子侧磁通的方向相反。如果是欠励运行，调相机仍然吸收系统无功；但如果是过励运行，调相机反过来向系统发出无功。短路后瞬间调相机的转子由于惯性而保持

3、旋转，旋转，励磁磁通与定子交链，定子侧产生感应电流。如果短路前调相机欠励运行，那么这个电流方向是从短路点流向调相机；如果短路前调相机过励运行，电流就应该从调相机流向短路点，这个电流就是调相机向短路点送去的短路电流。可见短路后瞬间调相机产生的短路电流和发电机产生的短路电流从产生机理来看完全相同，那么也可以用一样的等值方法。如果在计算中忽略负荷，则短路前为空载状态，所有电源的次暂态电动势均取为额定电压，即标幺值为1，而且同相位。当短路点远离电源时，可将发电机端电压母线看作是恒定电压源，电压值取额定电

4、压。2、电网在电网方面，作短路计算时可以比潮流计算简单。认为变压器的变比k＝1，一般可忽略线路对地电容和变压器的励磁回路，因为短路时电网电压较低，这些对“地”支路的电流较正常运行时更小，而短路电流很大。另外，在计算高压电网时还可以忽略电阻。对于记及电阻的低压电网或电缆线路，为了避免复数运算可以用阻抗模值进行计算。标幺值计算采用近似法，变压器变比均为平均额定电压比。3、综合性负荷的影响综合性负荷对短路电流的影响是很难准确记及的。的。最简单和粗略的处理方法是不记负荷，即短路前按空载情况决定次暂态电动

5、势，短路后电网依旧不接负荷。这样的近似的可行性是由于短路后电网电压下降，负荷电流较短路电流小得很多的缘故，但对于计算远离短路点的支路电流可能会有较大的误差。若要记及负荷，则需要应用潮流计算所得的发电机端电压和发电机注入功率。计算发电机的次暂态电动势的计算式为（3—2）式中：G为发电机台数短路后电网的复合可近似用恒定阻抗表示，阻抗值短路前潮流计算结果中的负荷端电压和负荷功率求得（3—3）式中：L为负荷总数。4、短路点附近的电动机对于短路点附近的电动机，例如发电厂内部发生短路时，其厂用电的电动机，特

6、别是大、中型电动机，必须记及短路后电动机倒送短路电流，又称反馈电流现象。这是由于它的机械惯性和电磁惯性。这时同样可以用一个次暂态电势和次暂态电抗（d，q轴相同）来等值这个电动机，次暂态电动势在短路前后瞬间不变，等值电路图3—1。同样可以用和计算短路初始电流.如果短路瞬间异步电动机出口电压低于，则异步电动机变成了一个暂时性电源，送出短路电流。图3—1短路瞬时等值电路5、电弧的影响一般假设短路处为直接短路，即t=0，这样的计算结果当然偏于保守。实际上短路处有电弧的，电弧主要消耗有功功率，其等值电阻与

7、电弧长度成比例，而且是短路电流（If）函数。因此，若要较准确地记及电弧的影响，必须用非线性问题的迭代求解方法。二、简单系统计算图3—2（a）所示出两台发电机经过线路向负荷供电的简单系统，母线1、2、3上均接有综合性负荷，现分析母线3上发生三相短路时，流到短路点的周期电流起始值。图(b)是系统的等值电路。采用了和忽略负荷电流的假设后，计算用等值电路如图(c)所示。对于这样简单的电路，只需分别计算每台发电机达到短路点的电源，然后相加即得短路点的电流(a)（b）（c）（正常情况）（故障情况）(d)图3

8、—2简单系统等值电路（a）系统图（b）等值电路（c）简化等值电路（d）应用叠加定理的等值电路另一种方法是应用叠加定理，其等值电路图如图3—2（d）所示，则短路点电流可直接由故障分量求得，即又短路点短路前开路电压除以电网对该点的等值阻抗。式中：为网络对短路点的等值阻抗。这种分析方法实际就是应用戴维南定理的结果。这个式子显然具有一般的意义，即系统中任一点的短路电流交流分量初始值等于该点在短路前的电压除以网络对该点的等值阻抗(或者说是该与向网络看进去的等值阻抗)，这时所有的发电机电电抗为。如果经过阻抗