电力工程基础 教学课件 作者 卢芸_ 第4章　短路电流的分析与计算.pptx

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1、电力工程基础第4章　短路电流的分析与计算第4章　短路电流的分析与计算4.1　电力系统的短路故障4.2　标幺制4.3　无限大容量系统三相短路分析4.4　有限容量系统三相短路电流的实用计算4.5　不对称短路电流计算4.1　电力系统的短路故障4.1.1　短路产生的原因及后果4.1.2　短路的类型4.1.1　短路产生的原因及后果1)短路电流引起的热效应：虽然短路电流通过电路的时间很短，但它往往超过额定电流的几倍到几十倍，巨大的短路电流将使导体和电气设备产生过热，造成导体熔化或绝缘损坏；2)短路电流引起的电动力效应：短

2、路电流作用于设备上，使其相间产生很大的电动力，导致设备变形或损坏；3)短路使网络电压降低；4)短路可能造成电力系统稳定性的破坏；5)短路可能干扰附近通信线路和信号系统，使其不能正常工作或发生误动作。4.1.2　短路的类型表4-1　短路类型及其代表符号短路的类型有单相短路、两相短路、两相接地短路和三相短路等，见表4-1。4.1.2　短路的类型表4-1　短路类型及其代表符号4.2　标幺制4.2.1　标幺值和基准值4.2.2　不同基准标幺值的换算4.2.3　变压器联系的多极电压网络中的标幺值计算4.2.4　网络的等

3、效变换和简化4.2.1　标幺值和基准值4.2.1　标幺值和基准值4.2.1　标幺值和基准值4.2.2　不同基准标幺值的换算4.2.2　不同基准标幺值的换算4.2.3　变压器联系的多极电压网络中的标幺值计算1.准确计算法2.近似计算法1.准确计算法首先选定某一段为基准段，其余各段的电压基准值均通过变压器实际电压比来计算。在有n台变压器的网络中，任一段基准电压按下式确定：式中Ud——基本段选定的基准电压；Udn——其他段的基准电压。在确定了网络中各段的基准电压后，可利用统一的基准功率和各段的基准电压，计算各元件的

4、电抗标幺值。2.近似计算法表4-2　各级线路的额定电压和平均额定电压图4-1　计算电路图4-2　等效电路4.2.4　网络的等效变换和简化1.星网变换法2.有若干电源的网络简化方法3.利用单位电流法求转移电抗1.星网变换法图4-3　星网变换a)星形　b)网形1.星网变换法1.星网变换法2.有若干电源的网络简化方法图4-4　有若干电源的网络简化方法a)原电路　b)简化电路2.有若干电源的网络简化方法若网络中有多个电源支路向同一节点供电，如图4-4所示，则可用一个等效电源支路代替，等效变换原则是应使网络中其他部分的

5、电压、电流在变换前后保持不变。3.利用单位电流法求转移电抗在没有闭合回路的网络中，单位电流法是求转移电抗较为方便的方法。网络如图4-5a所示，欲求电源1、2、3对k点的转移电抗。3.利用单位电流法求转移电抗图4-5　单位电流法a)原电路　b)单位电流法示意图4.3　无限大容量系统三相短路分析4.3.1　短路的暂态过程4.3.2　短路冲击电流和短路容量4.3.3　无限大容量系统三相短路电流的计算4.3.1　短路的暂态过程在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值，必须具备以下的条件：1)短路前为

6、空载，即Im=0；2)设电路的感抗X比电阻R大得多，即短路阻抗角φk≈90°；3)短路发生于电压瞬时值过零时，即当t=0时，初相位α=0。4.3.1　短路的暂态过程图4-7　无限大容量系统三相短路及单相短路前后电路a)三相短路电路　b)单相短路前电路　c)单相短路后电路4.3.1　短路的暂态过程单相短路前图4-8　短路全电流为最大值时的波形4.3.1　短路的暂态过程4.3.2　短路冲击电流和短路容量1.短路冲击电流2.短路电流的最大有效值3.短路功率1.短路冲击电流2.短路电流的最大有效值3.短路功率短路功率

7、(短路容量)等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压(一般用平均额定电压)，即若用标幺值表示，假定基准电压等于正常工作电压，则式(4-45)表明，短路功率的标幺值等于短路电流的标幺值，这给短路功率计算带来了方便。短路功率主要用于校验断路器的断流能力。4.3.3　无限大容量系统三相短路电流的计算4.4　有限容量系统三相短路电流的实用计算4.4.1　同步发电机突然三相短路的暂态过程4.4.2　起始次暂态电流和冲击电流的计算对于有阻尼绕组的同步发电机(在电力系统中，大多数的水轮发电机均装有阻尼绕组，汽轮发电机的转

8、子虽不装设阻尼绕组，但转子铁心是整块锻钢做成的，本身具有阻尼作用)，在突然短路时，定子周期电流的突然增大引起电枢反应磁通的突然增加，励磁绕组和阻尼绕组为了保持磁链不变，都要感应产生自由直流电流，以抵消电枢反应磁通的增加。转子各绕组的自由直流电流产生的磁通都有一部分穿过气隙进入定子，并在定子绕组中产生定子周期电流的自由分量，显然，这时定子周期电流将大于无阻尼绕组时的电流。对应于有阻尼绕组的同步发电机突