电力系统的短路电流的计算.pptx

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1、3电力系统的短路电流的计算表1短路电流计算概述概念电力系统中相与相之间或者相与地之间的非正常连接原因绝缘破坏而构成通路（绝缘材料的自然老化，机械损伤，雷电造成的过电压等；此外还包括运行人员的误操作等类型三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地危害导体及绝缘严重发热；导体或线圈变形；影响用户用电设备的正常工作；不对称接地短路产生不平衡磁通，对通讯系统造成干扰，甚至危及设备和人生安全预防措施限制短路电流（装设电抗器）；迅速将短路部分隔离（依靠继电保护装置）；采用自动重合闸装置目的选择电气设备；校验电气设备的热稳定和动稳定；进

2、行继电保护设计和调整无限大功率电源供电的三相短路电流分析1.三相短路的暂态过程无论由此电源供电的网络中发生什么扰动，电源的电压幅值和频率均为恒定的电源对于A相，其微分方程式为：求解这样一个一阶常系数线性非齐次微分方程，得到A相的短路电流为：其中：B，C的短路电流表达式参见式(3-7)。三相短路电流的稳态分量为幅值相等，相位相差120度的交流分量。每相中都包含有逐渐衰减的直流分量，在每一时刻三相都不相等。短路冲击电流和最大有效值电流三相短路电流波形图由于存在直流分量，短路后将出现比短路电流交流分量幅值很大的短路电流最大瞬时值，此

3、电流称为短路冲击电流为了校验电气设备的动稳定性，必须计算短路冲击电流。从上式可以看出，短路冲击电流的大小取决于电源电压初始角α及短路前回路中电流值Im及φ角等有关。从分析来看，若短路前输电线路空载运行，当电源电压正好过零，即α＝0，且电路为纯电感电路时（φ＝900），短路瞬时直流分量有最大的起始值，即等于交流分量的幅值。将这些条件代入上式，可得到A相全电流的表达式：*三相短路电流中的直流分量起始值不可能同时最大或同时为零。在任意初相角下，总有一相的直流分量起始值最大。由图3-4可见，短路电流的最大瞬时值——短路冲击电流，

4、将在短路发生后的半个周期时出现。在f＝50Hz的情况下，大约为0.01s。由此得到短路冲击电流值为：当短路发生在单机容量为12MW及以上的发电机母线上时，取KM＝1.9当短路发生在其它地点时，取KM＝1.8当短路发生在发电厂高压侧母线时，取KM＝1.85。KM：冲击系数，范围在1和2之间短路冲击电流和最大有效值电流短路冲击电流和最大有效值电流短路电流的最大有效值：在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值It，是以时刻t为中心的一个周期T内瞬时电流的方均根值。其表达式为：当KM＝1.8时，IM＝1.075Ipm；当KM＝1.9时

5、，IM＝1.145Ipm；短路电流的最大有效值常用来校验断路器的断流能力。3.3同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流的分析静止的部分称为定子，定子上有许多槽，槽中放置导体。有时也称为电枢；旋转的部分称为转子，这部分是磁极，以恒定不变的速度在旋转，转子上有绕组，绕组中通一直流电流后便可激励一磁场；当转子旋转时，磁通切割定子导体而在其中感应电势。磁通首先切割A相导体，当转子转过120度及240度，磁通再一次切割B相导体和C相导体。因此，A相感应电势超前B相120度，B相超前C相120度。同步发电机的工作原理图凸极式隐极式同

6、步发电机空载时突然三相短路的物理过程当发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其他自由分量产生，从而引起电枢反应的磁通变化。这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。3.3同步发电机突然三相短路的物理过程电枢反应：同步电机在空载时，定子电流为零，气隙中仅存在着转子磁势。负载后，除转子磁势外，定子三相电流也产生电枢磁势。同步电机在负载时，随着电枢磁势的产生，使气隙中的磁势从空载时的磁势改变为负载时的合成磁势。因此，电枢磁势的存在，将

7、使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象称之为电枢反应。A—X，B—Y，C—Z分别表示三相绕组d——转子极中心线，称为纵轴或直轴q——极间轴线，称为横轴或交轴ff‘——励磁绕组，轴线与d重合，直流电励磁DD’，QQ‘——阻尼绕组，轴线分别与d，q重合xA，yB，zC—分别为A，B，C三相绕组的轴线3.3同步发电机突然三相短路的物理过程1.空载时定子回路短路电流3.3同步发电机突然三相短路的物理过程其中θ0为转子d轴与A相绕组轴线的初始夹角从上式可以看出，定子短路电流中含有基波交流分量和直流分量。基波交流分量是三相对称的，直流

8、分量是三相不相等的。另外，在定子的三相短路电流中还应有2倍同步频率的电流，但其值一般不大。在凸极电机中，由于短路电流滞后发电机的端部电势90度，所以短路电流全是直轴分量（d），而横轴分量为零（q）。2.空载时励磁回路（位于转子上）短路电流3.3同步发电机突然三相短路的物理过程