1、第六章 电力系统三相短路电流的实用计算,主要内容,6-2 起始此暂态电流和冲击电流的实用计算 6-3 短路电流计算曲线及其应用 6-4 短路电流周期分量的近似计算 小节,62 起始此暂态电流和冲击电流的实用计算,起始次暂态电流 ：短路电流基频周期分量有效值的初值。 把系统所有元件都用次暂态参数代表，次暂态电流计算就同稳态电流的计算一样了。,一:各个元件的模型,1:发电机,- +,近似计算中， 考虑负载影响，,不计负载影响，,2：电网方面静止元件，次暂态参数与稳态参数相同。变压器：忽略对地支路，即忽略励磁支路输电线路：忽略对地电容支路忽略原因：短路之后，母线电压降低，对地支路的电流非常小,: 负
2、荷短路点附近的大型异步电机,综合负荷,不计负荷影响,简单系统的短路电流初始值,如图所示的简单系统,G,G,发生三相短路后的等效电路图,_ +,_ +,忽略负荷，,采用 和忽略负荷的近似后或者应用叠加原理， 直接由故障分量求的其中 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,例 试计算图示网络中k点发生三相短路时的次暂态电流和冲击电流。,发电机G：取 同步调相机SC：取 负荷：取 线路电抗每km以0.4计算,变压器T1： X6=0.105100/31.50.33 变压器T2： X7=0.105100/200.53 变压器T3： X8=0.105100/7.51
3、.4 线路L1： X9=0.460100/11520.18 线路L2： X10=0.420100/11520.06 线路L3： X11=0.410100/11520.03,发电机： X1=0.12100/600.2 调相机： X2=0.2100/54 负荷LD1： X3=0.35100/301.17 负荷LD2 ： X4=0.35100/181.95 负荷LD3 ： X5=0.35100/65.83,2. 网络化简：,3. 起始次暂态电流计算 由变压器T3方面提供的电流为 由负荷LD3提供的电流为,4. 冲击电流计算 a点残余电压： 线路L1、L2的电流分别为 b、c点残余电压分别为： 因Ub
4、和Uc都高于0.8，负荷LD1和LD2不会提供短路电流。故由变压器T3方面来的短路电流都是发电机和调相机提供的，可取Ksh=1.8；而负荷LD3提供的短路电流则取Ksh=1。,短路处电压级的基准电流为：,短路处的冲击电流为：,5. 近似计算： 考虑到负荷LD1和LD2离短路点较远，可将它们略去不计。把同步发电机和调相机的次暂态电势取作E”1.0，这时网络（负荷LD3除外）对短路点的总电抗为：,变压器T3方面提供的短路电流为： I”1/2.050.49 短路处的冲击电流为：,此值较前面算的小6%，在实际计算中，一般允许采用这种简化计算。,6-2：短路电流计算曲线及其应用,目的：由于运算中求任意时
5、刻的短路电流比较烦琐，在实际计算中引入了运算曲线 一：运算曲线的制定正常运行的系统，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,为50%负荷,为50%负荷,上图的等效电路为： 可以求得为负荷点电压，取为； 为发电机额定功率的50%， 取0.9；发电机外部对发电机的等值电抗为,此等值电抗加到发电机的相应参数上，可用发电机短路电流交流分量随时间变化的表达式，计算出任意时刻发电机送出的电流，也就可以得到 支路的电流二：应用运算曲线计算短路电流的方法如图多机系统,-+,-+,+-,+-,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
6、到短路点的 电流由各电源电动势和短路点的阻抗决定，这个阻抗 叫转移阻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。计算步骤 网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗 求各电源的计算电抗 查运算曲线，得到以发电机额定功率为基准的各电源送至短路点电流的标幺值 求中各电流之和，即为短路点的短路电流 若要提高准确度，可进行有关的修正计算,电源合并把短路电流变化规律大体相同的发电机尽可能多地合并起来；合并依据： 与短路点的电气距离相差不大的同类发电机可以合并 远离短路点的同类型发电厂可以合并； 直接接于短路点的发电机（或发电厂）应给予单独考虑。,6-4 短路电流周期分量的近似计算,在
7、计算电力系统的某个发电厂内的短路电流时，可以将整个系统或它的一部分看做是由一个无穷大电源供电的网络，将之表示为经一定的电抗 的无穷大功率电源。,已知该部分系统提供的短路电流或短路功率，则,如果上述短路电流的数值也不知道，可从连接断路器的切断容量得到极限利用的条件来近似地计算系统的电抗。,网络简化与转移电抗的计算,网络的等值简化,等值电势法 等效变换的原则应使网络中其他部分的电压、电流在变换前后保持不变。,令,则,令,则,星网变换法,Y-变换公式,- Y变换公式,Y-变换,利用电路的对称性化简 电位相等的节点，可直接相连； 等电位点之间的电抗，可短接后除去。,转移阻抗的概念,定义 如果只在第i个
8、电源节点加电势Ei，其他电势为零，则与从第k个节点流出网络的电流Ik之比值，即为i节点与k节点之间的转移阻抗Xik 。,应用前提 线性网络的叠加原理 转移阻抗的应用,转移电抗的计算 网络化简法,单位电流法 令 ，在 点加上 ，使支路 中通过单位电流，即取 ，则,各电源对短路点的转移电抗,例 某系统等值电路如图所示，所有电抗和电势均为归算至统一基准值的标幺值。 （1）试求各电源对短路点的转移电抗。 （2）若在k点发生三相短路，试求短路点电流的标幺值。,解：（1）求转移电抗,网络化简法,合并电源的主要原则 距短路点电气距离（即相联系的电抗值）大致相等的同类型发电机可以合并； 远离短路点的不同类型发
9、电机可以合并； 直接与短路点相连的发电机应单独考虑； 无限大功率系统因提供的短路电流周期分量不衰减而不必查计算曲线，应单独计算。,例 图示电力系统在k点发生三相短路，试求： （1）t=0s和t=0.5s的短路电流； （2）短路冲击电流及0.5s时的短路功率。,各元件的型号和参数为： 无限大功率系统内电抗X=0 G1、G2每台容量为31.25MVA X”d=0.13 G3、G4每台容量为62.5MVA X”d= =0.135 T1、T2每台容量为31.5MVA, Uk(%)=10.5 T3、T4每台容量为60MVA， Uk（%）=10.5 母线电抗器为10kV, 1.5kA, XR%=8 线路L
10、1长50km，0.4/km 线路L2长80km，0.4/km,解：1. 参数计算，作等值网络 取SB=100MVA, UB=Uav，各元件电抗的标幺值为： 发电机G1，G2： X1=X2= 0.13100/31.250.416 变压器T1，T2： X3=X4= 0.105100/31.50.333 电抗器R：,线路L1： X6= 0.450100/11520.151 线路L2： X7= 0. 450100/11520.242,变压器T3，T4： X8=X9= 0.105100/60 0.75 发电机G3，G4： X10=X11= 0.135100/62.5 0.216,2. 化简网络，求各电源
11、对短路点的转移电抗 X12=(X1X3)/20.375 X13=(X8X10)/20.196,作Y-变换，并除去电源间的转移电抗支路 X14=X6X13 X6X13/ X70.469 X15= X6X7 X6X7 / X130.579,各等值发电机对短路点 的转移电抗分别为： 等值发电机G1, 2：X12=0.375 等值发电机G3, 4：X14=0.469 无限大功率系统：X15=0.579,3. 求各电源的计算电抗 G1, 2：Xc1= 0.375231.25/1000.234 G3, 4：Xc2= 0.469262.5/1000.586,4. 查计算曲线数字表，求短路电流周期分量的标幺值,5.计算短路电流有名值：,6计算短路冲击电流及0.5s的短路功率 冲击电流：短路点在火电厂升压变压器高压侧，G1，2的冲击系数应取Kch=1.85，其余电源离短路点较远，均可取Kch=1.8,0.5s时的短路功率：,
