电力系统三相短路电流的实用计算教学.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 电力系统三相短路电流实用计算,一、教学目标,经过学习本章内容，要求学生掌握在电力系统短路计算工程计算中，计算短路电流基频交流分量初始值，即次暂态电流。另外，。以及在工程设计中，计算出不一样时候短路电流交流分量有效值。,二、教学要求,1、了解电力系统故障概念及其分类；,2、熟练掌握电力系统中标幺值计算方法；,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第1页,3、掌握怎样分析三相短路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初始值，即次暂态电流；计算出不一样时候短路电流交流分量有效值。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第2页,第一节,短路电流交流分量初始值计算,一、计算条件和近似,1、发电机和调相机,因为发电机直轴和交轴电流、电压量都不便于分解，所以近似用d轴和q轴等值发电机，对应等值电路,：,调相机实质上是空转运行同时电动机。对于普通电动机，由定子三相绕组电流建立气隙磁通，为了建立这个磁通，要从系统吸收无功。但调相机转子励磁电流可调，励磁电流产生磁通和定子侧磁通方向相反。假如是欠励运行，调相机依然吸收系统无功；但假如是过励运行，调相机反过来向系统发出无功。短路后瞬间调相机转子因为惯性而保持旋转，,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第3页,旋转，励磁磁通与定子交链，定子侧产生感应电流。,假如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；假如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,向短路点送去短路电流。可见短路后瞬间调相机产,生短路电流和发电机产生短路电流从产生机理来,看完全相同，那么也能够用一样等值方法。,假如在计算中忽略负荷，则短路前为空载状态，所,有电源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，电压值取额定电压。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第4页,2、电网,在电网方面，作短路计算时能够比时尚计算简单。认,为变压器变比k1，普通可忽略线路对地电容和变压,器励磁回路，因为短路时电网电压较低，这些对“地”,支路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能够忽略电阻。对于记及电阻,低压电网或电缆线路，为了防止复数运算能够用阻抗,模值进行计算。标幺值计算采取近似法，变压器变比均,为平均额定电压比。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第5页,3、综合性负荷影响,综合性负荷对短路电流影响是极难准确记及。,。最简单和粗略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势，短路后电网依旧不接负,荷。这么近似可行性是因为短路后电网电压下降，,负荷电流较短路电流小得很多缘故，但对于计算远离,短路点支路电流可能会有较大误差。若要记及负,荷，则需要应用时尚计算所得发电机端电压和发电机,注入功率。计算发电机次暂态电动势计算式为,（32）,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第6页,式中：G为发电机台数,短路后电网复合可近似用恒定阻抗表示，阻抗值短,路前时尚计算结果中负荷端电压和负荷功率求得,（33）,式中：L为负荷总数。,4、短路点附近电动机,对于短路点附近电动机，比如发电厂内部发生短路,时，其厂用电电动机，尤其是大、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。,这是因为它机械惯性和电磁惯性,。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第7页,这时一样能够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31。一样能够用和计算短路初始,电流.假如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31 短路瞬时等值电路,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第8页,5、电弧影响,普通假设短路处为直接短路，即t=0，这么计算结果,当然偏于保守。实际上短路处有电弧，电弧主要消耗,有功功率，其等值电阻与电弧长度成百分比，而且是短路,电流（I,f,）函数。所以，若要较准确地记及电弧影响，,必须用非线性问题迭代求解方法。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第9页,二、简单系统 计算,图32（a）所表示出两台发电机经过线路向负荷供电,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，流到短路点周期电流起始值。,图(b)是系统等值电路。采取了 和忽略负荷电流,假设后，计算用等值电路如图(c)所表示。对于这么简单,电路，只需分别计算每台发电机到达短路点电源，,然后相加即得短路点电流,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第10页,(a),电力系统三相短路电流的实用计算教学,第11页,（b）（c）,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第12页,（正常情况）（故障情况）,(d),图32 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）应用叠加定理等值电路,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第13页,另一个方法是应用叠加定理，其等值电路图如图32（d）,所表示，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等值阻抗。,式中：为网络对短路点等值阻抗。这种分析方法实际,就是应用戴维南定理结果。这个式子显然含有普通,意义，即系统中任一点短路电流交流分量初始值等于,该点在短路前电压除以网络对该点等值阻抗(或者说,是该与向网络看进去等值阻抗)，这时全部发电机电,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第14页,电抗为 。,假如经过阻抗 后发生短路，则短路点电流为,三、复杂系统计算,复杂系统结构复杂，计算时必须经过网络变换得到化,简。网络变换公式和等值电路。依据不一样要求，计算,详细步骤也不一样。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第15页,1、通常考虑负荷。,（1）求出元件参数，作出系统在短路前等值电路。,（2）进行时尚计算，得出短路点在短路前电压（开路电压）和待求支路、待求节点正常电流电压。,（3）依据迭加定理，画出故障网，（故障网中全部电源，包含发电机，电动机，都不予考虑，相当于把电源接地。整个故障网只有在短路点处有外加电源。）求取短路点短路电流和待求支路、待求节点故障增量电流电压。,（4）将待求支路、待求节点正常电流电压和故障增量电流电压进行叠加。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第16页,2、不考虑负荷简化计算,不考虑负荷简化计算，即认为短路前后负荷都断,开，没有负荷电流。（只适合用于全部待求支路都离短路,点较近情况。依据是正常负荷电流比短路电流小得多,，所以简化处理引发误差不大。）因为忽略负荷，所,以能够近似认为全部电源电动势大小都等于1，且考虑,最严重情况，认为它们相位相同。这种简化计算比较简,单，计算重点只在于网络化简。它步骤：,（1）求出元件参数，作出系统在短路前等值电路。,（2）直接将短路点接地，将各电源合并，进行网络化,简，得到等值电源和等值电抗，以等值电源电压除以等,值电抗，得短路电流。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第17页,第二节,其它时刻短路电流交流分量有效值计算,上一节将只是短路电流交流分量初始有效值求法，,但短路电流是随时间而改变，假如想求任意时刻电,流有效值，工程上采取是利用运算曲线，直接查找,方法。运算曲线反应了发电机短路电流基频交流分,量，用标幺值表示。因为水轮发电机和汽轮发电机参,数差异较大，短路电流改变规律差异也较大，所以对,应有两套运算曲线，假如电源是水轮发电机，应查找,水轮发电机运算曲线；假如是汽轮发电机，就去查找汽,轮发电机运算曲线，而且在网络化简时要注意，不一样性,质发电机不能合并，不然无法查找运算曲线。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第18页,一、,应用运算曲线计算短路电流,1、计算步骤,（1）画出等值电路。发电机用 和 表示，负荷不考,虑，但对于短路点附近大容量电动机，必须考虑，用,和 表示。,（2）进行网络化简，消去中间节点，得到只含有电势节,点和短路点简化网络，网络中支路可分为两类，一,类连接电势节点和短路点，这类支路阻抗称为对应,电势电源对短路点转移阻抗；另一类支路连接各电势,节点，它阻抗就是对应电源之间转移阻抗，它对,于短路点短路电流没有影响，所以能够不计算这类阻,抗值。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第19页,（3）进行容量折算，把各电源点对短路点转移阻抗归,算到各电源额定容量下，得到电抗称为各电源计,算电抗。,（4）依据计算电抗查找运算曲线，得到各发电机向短路,点供给短路电流标幺值，该标幺值基准值是以各发,电机额定功率和额定电压为基准。,（5）将各短路电流标幺值转化为有名值，短路点电流,等于各短路电流之和。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第20页,2、计算简化,实际系统可能有相当多电源，在计算中能够把短路,电流改变规律相同发电机合并，作为一个等值发电机,来进行计算。通常假如有两个以上相同类型发电机接,在同一母线上，而这个母线不是短路点，这么发电机,能够合并。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第21页,二、转移阻抗,1、概念,消去了中间节点网络中，直接联络电源点和短路点,阻抗是转移阻抗。那么依据戴维南定理，假如把全部,转移阻抗并联，得到是从短路点端口看进去网络,等值电抗。,2、转移阻抗求取,（1）网络化简法。针对等值网络进行化简，消去中间,节点，得到转移阻抗。,（2）单位电流法。这种方法无须消去中间节点，尤其适,用于辐射形网络,。,电力系统三相短路电流的实用计算教学,第22页,