电力系统分析第9章.ppt

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1、第9章电力系统三相短路电流的实用计算9.1交流分量电流初始值的计算9.2起始次暂态电流和冲击电流的计算9.3计算曲线法9.4转移阻抗及电流分布系数本章提示在一定计算条件下，计算三相短路电流交流分量的初始值，同时分析了异步电动机的短路反馈电流；针对不同系统，利用等效化简、叠加原理或计算曲线，求解起始次暂态电流；利用转移阻抗及电流分布系数，求解短路电流在网络中的分布。对于包含有多台发电机的实际电力系统，短路电流的工程实用计算，一般需要计算：短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电流：用于继电保护的整定计算、校验断路器的开断容量等任意时该周期分量电流的有效值：用于电气设备热稳定性的校验

2、。引言:由于实际的同步发电机具有阻尼绕组或等效阻尼绕组，减小了d、q轴的不对称性，倍频分量的幅值很小，工程上通常可以忽略不计。而直流分量衰减的时间常数很小，衰减很快，一般只在冲击电流计算和短路初期全电流有效值的计算中才予以考虑。9.1交流分量电流初始值的计算9.1.1计算条件9.1.2异步电动机的短路反馈电流分析9.1.1计算条件同步发电机的次暂态参数包括次暂态电抗和次暂态电势。假设发电机d轴和q轴等值电抗相等，以作为等值电抗。得：（9.1）近似认为次暂态电动势在短路前后不突变，可以通过短路前的运行参数求取。同步发电机的短路计算条件表9.1同步发电机和的平均值元件名称元件名称汽轮

3、发电机0.13831.09同步发电机0.201.20水轮发电机0.20531.12同步电动机0.201.10若在计算中忽略负荷，所有电源的次暂态电势可以取为额定电压，即标幺值为1，相位相同。当短路点远离电源时，可以将发电机端电压母线看作恒定电压源，电压值取为额定电压。2.变压器、电抗器、输电线的短路计算条件建立系统的电路模型时，一般可以：忽略线路对地电容和变压器的励磁回路。高压电网可以忽略线路电阻。标幺值计算不考虑变压器的实际变比，认为变压器的变比均为平均额定电压之比。静止元件，如变压器、电抗器、输电线等，次暂态电抗等于稳态电抗。3.负荷对短路电流的影响如果正常情况下的负荷电流远

4、小于短路电流，可以在计算用的等值网络中忽略负荷。短路后电网中的负荷可以利用恒定阻抗近似表示，阻抗值由短路前潮流计算结果中的负荷端电压和负荷功率求得：G为发电机数目，n为负荷数目。（9.2）短路前计及负荷，发电机的次暂态电势根据潮流计算所得的发电机端电压和发电机注入功率决定：正常运行时异步电动机转差率在（2~5）%左右，可近似看作同步转速运行。由于惯性，短路初期异步电动机的转速很小，可以视为欠励运行的同步发电机，要向短路点提供短路电流。与同步发电机相似，为保证磁链不突变，电动机转子和转子绕组中将感应出直流分量电流，可以用次暂态电动势E’’及相应的次暂态电抗x’’(d、q轴相同)作为

5、定子交流分量的等值电动势和电抗。9.1.2异步电动机的短路反馈电流分析1.短路反馈电流周期分量的初始值计算式中，——为正常运行时电动机端电压与电流——为次暂态电抗。异步电动机次暂态电抗x”的等值电路如图9.1。一般情况下次暂态电抗可近似与起动电抗相等，其标幺值约为0.2，约为0.9。电动机机端短路的交流电流初始值约为其额定电流的4.5倍。2.短路冲击电流的计算异步电动机供给的短路冲击电流中，其周期分量和非周期分量都是自由分量，按各自的时间常数衰减到零。不计磁路饱和，异步电动机供给的冲击电流为：（9.6）式中——反馈电流周期分量起始有效值；——反馈电流周期分量幅值；——电动机的冲击

6、系数。周期分量按转子绕组的时间常数Tr衰减；非周期分量按定子绕组的时间常数Ts衰减，假设Ts=Tr=T，则冲击系数可参考表9.2取值。电机容量（KW）200以下1200～5001.3～1.5500～10001.5～1.71000以上1.7～1.8一般情况下，如果电动机的次暂态电势大于机端电压，且电动机距离短路点较近，需要考虑其向短路点提供的反馈电流；反之，则忽略电动机对短路电流的影响。9.2起始次暂态电流和冲击电流的计算9.2.1简单系统的计算9.2.2复杂系统计算根据不同的要求，将的计算分为精确计算和近似计算两种。近似计算是工程上常用的计算方法。常采用网络化简的方法或者应用叠加

7、原理对网络进行分解合成。电力系统分为简单系统和复杂系统，首先分析简单系统发生三相短路时起始次暂态电流I’’的情况。9.2.1简单系统I’’的计算近似计算:；忽略负荷，将网络化简。图9.2简单系统的计算（9.7）短路点的电流为：假设在母线3处发生三相短路采用叠加原理，短路点电流为正常分量与故障分量的叠加。a)等值电路b）正常情况c）故障分量图9.3叠加原理的应用由于正常分量比故障分量小很多，在实用计算中可以忽略不计。因此，短路点的电流为：如果短路为非金属性短路，设经过发生短路，则短