发电厂变电所电气设备课件

因此，4个量中只有2个独立量。通常以U和S作为 独立量，并且以其表示I和X，即 I S 2 3U U 和
X
S
上述4个量可用有名值表示，也可以用标 么值表示。 为了方便计算，通常在降压网络采用有名 值计算方式，在高压系统中采用标么值的 计算方法。
一、标么值的意义 标么值是某些电气量的实际有名值与所选 的同单位规定值之比，即
标么基准值
U U b* Ub
3U b I 1 I b* I I Sb Ib Sb 3U b
S S b* Sb
Sb X 1 X b* X 2 X 2 Ub Xb Ub Sb
三、标么值、有名值及百分值之间的换算 ⒈由标么值计算有名值 根据标么值定义，可直接由标么值写出有 名值.
第三章 电力系统的短路
第一节 短路的一般概念 一、 短路的原因、类型及后果 所谓短路，是指一切不正常的相与相之 间或相与地(对于中性点接地的系统)发生通 路的情况。 短路是电力系统的严重故障。
1．短路的原因 ①元件损坏。 ②气象条件恶化。 ③人为事故。 ④其他。
2.短路的类型 对称短路 :三相短路 不对称短路 :两相短路、 两相短路接地和单相 接地短路。 单相接地短路是事故几 率最高的短路形式
F F F F A A1 A2 A0 2 F FB FB1 FB 2 FB 0 a FA1 aF A2 A0 2 FC FC1 FC 2 FC 0 aFA1 a FA2 FA0
⑵三绕组变压器 各绕组之间的短路电压百分值 UKⅠ-Ⅱ（%）、UKⅡ-Ⅲ（%）、 UKⅠ-Ⅲ（%）数值由厂家提供，角注Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ分别表示高压侧、中压侧和低压侧。
三绕组变压器及其等值电路
XⅠ* b XⅠ* XⅡ * b XⅡ *
N
Sb SN Sb SN Sb SN
N
XⅢ * b XⅢ *
实际有名值 标么值 同单位规定值 可见，标么值是一个无单位的比值，标么 值的符号为各量符号下加标“*”。.
二、标么额定值和么标基准值 电力系统中每一个元件都有其额定参数， 以各元件的额定参数作为规定值的标么值称 标幺额定值.。如：
U N* S N* U UN S SN
3U N I 1 I N* I I SN IN SN 3U N
第三节 三相短路电流计算
一、电力系统元件电抗的标么基准值计算 根据短路计算的基本假设，高压网络的 短路电流计算一般只考虑同步发电机、电 力变压器、架空线路与电缆线路及电抗器 等主要元件的电抗.
⒈基准值的设定 实用计算中，基准功率常取100MVA， 基准电压则取各级电压的平均值，即 Sb=100MVA Ub=Uav
无限大容量电力系统供电的三相短路电流曲线
U av U av i 2 sin( wt 90) 2 e 3X 3X
( 3) K
t TL
公式中第一项为正弦周期分量，幅值恒定；第二项 为按指数规律衰减的非周期分量，通常经过4TL （非周期分量时间常数）即0.2s后便已基本衰减完 毕，短路的暂态过程即行结束而进入稳定状态。
周期分量的有效值由电源电压与短路电路的总阻抗 决定，实用短路计算中，通常将电力系统看做无限大 容量的理想系统，故可以认为系统电压恒定，即 U﹡=1。因此，周期分量的有效值在任何时刻都是相 同的，等于稳态短路电流的有效值。电力系统向短路 点提供三相短路电流（稳态）的标么基准值为： （其 中Xs*是网络简化完成后，电力系统电源到短路点的等 值转移电抗）
a e j120 cos 120 j sin 120 1 3 j 2 2 j 1 1 4 且有j 1，j j ，j 1 j
2 3
对称分量的性质如下 ⑴正序分量或负序分量的向量和为零，为对称平 衡系统；零序分量向量和一般不为零，属对称不 平衡系统. ⑵三相系统不平衡的条件也是零序分量存在的条 件. ⑶三相电路中的相电压向量之和恒为零.故相电压 不含零序分量. ⑷在中性点不接地或无中线的三相电路中，相电 流之和等于零，相电流不含零序分量. ⑸在三相四线制中，中性点接地且一相也接地时， 三相电流之和等于其零序分量的3倍，并通过中性 线或中性点接地。中性线或中性点接地线是零序 分量的通道。
U b
U Ub
3IX I b X b 3I b X b 3UI U b I b 3U b I b
S S b Sb
⑷当电网的电压为额定值时，功率标么值与 电流标么值相等，且等于电抗标么值的倒 数，即：
U 1
1 S* I * X*
⑸ 两个标么基准值相加或相乘，仍得同基 准的标么基准值.
四、标么值的特点 从标么值的定义和有关概念出发，标么值的 特点有: ⑴在三相电路中，标么值相量等于线量 （选取线电压的规定值是相电压规定值的 3 倍，线电压与相电压的标么值相等）
⑵三相功率和单相功率的标么值相同； （选取三相功率的规定值是单相功率规定值 的3倍） ⑶三相电路的标么值欧姆定律、功率方程与 单相电路相同，即：
二、 短路电流计算的目的与计算假设 1.短路电流计算的目的 ⑴选择有足够机械稳定和热稳定的电器设备； ⑵合理配置各种继电保护和自动装置并正确整 定其参数； ⑶设计和选择发电厂和电力系统主接线； ⑷进行电力系统暂态稳定计算，分析短路对用 户的影响； ⑸确定输电线路对通信的影响。
⒉短路电流计算的基本假设 在工程上多采用近似计算法。 短路计算的基本假设如下。 ⑴短路过程中各发电机之间不发生摇摆，并认 为所有发电机的电势都同相位。 ⑵负荷只作近似估计，或当做恒定电抗，或当 做某种临时附加电源，视具体情况而定。 ⑶不计磁路饱和。系统各元件的参数都是恒定 的，可以应用叠加原理。
二、绘制等值电抗网络并简化网络 根据元件电抗标么准值的计算结果，用 该元件电抗的标么基准值替换网络中对应 元件，绘制成等值电抗电路图，然后对网 络进行简化。 简化的原则是等值简化；简化的目标是 所有电源到短路点都只有一个等值电抗的 最简等值电路图。 等值变换的方法有:串联、并联、星一三 角转化等
三、计算电力系统（无穷大容量系统）提供 的短路电流 无穷大容量系统是指在这种电源供电的 电路内发生短路时，电源的端电压在短路 时恒定不变，即电压的幅值和频率都恒定 不变，认为该电源的容量为无穷大、电源 的内阻抗为零—无穷大容量系统。
在发电机供电的电路中发生三相短路时， 短路电流也有周期分量和非周期分量。非 周期分量的变化规律与无穷大容量系统供 电电路发生短路时相同；由于发电机的电 动势与端电压在整个短路的瞬变过程中是 随时间变化的，所以周期分量的有效值也 随时间变化，这是与无穷大容量系统供电 电路发生短路的主要区别。
运算曲线是表示发电机三相短路电流周期分量的有效 值的标么额定值 I pt 与短路回路计算电抗 及短 c 路时间t之间的函数关系，即：
1 I s X s
这样的系统提供的短路电流是恒定的 （周期分量的有效值），即：
I b* I 0.1b* I 0.2b* I 4b* I b*
四、计算发电机提供的短路电流 实用短路计算中，计算发电机供电电路 在三相短路过程中任一时刻的短路电流周 期分量，可用运算曲线法。（实际上电力 系统发生短路故障时，系统母线电压往往 是显著下降的）
⑷采用无限大容量系统的概念计算现实中电 力系统对短路点提供的短路电流； ⑸采用发电机供电系统的概念计算发电机对 短路点提供的短路电流； ⑹叠加不同元件相同时刻的短路电流。
第二节 标幺值
计算短路电流时常涉及4个电气量，即电压U、 电流I、功率S和电抗X.。这4个量之间有欧姆定律 和功率方程相联系，即 和
⒉同步电机 在三相短路电流实用计算中，同步电机 的电抗只计入短路起始瞬间的纵轴次暂态 电抗.该电抗是标么额定值，由厂家提供具 体数据。有：
X K b X
" k N
Sb SN
⒊变压器 ⑴双绕组变压器 双绕组变压器产品给出电抗电压百分值 UK(%)，故有 :
X T b
U K (%) Sb 100 S N
SN X 1 XN* X 2 X 2 XN UN UN SN
发电机、变压器、电抗器等由产品给出标 么额定值，其下角“N”常被省略. 电力系统中各元件的额定值不同，所以标 么值也不统一，不便于直接进行电路计算。 任意选择统一的基准参数作为规定值，所得 的标么值也叫做标么基准值.通常以Sb和Ub为 独立基准功率和基准电压在实用计算中，基 准功率常取100MVA；基准电压则取各级电 压的平均值，如3.15、6.3、10.5、37、 115KV等，统一记为Up。
X
I pt f (t , X c )
五、计算总短路电流 将网络中所有电源在某一时刻向短路点提 供的短路电流有名值相加，就得到该时刻 短路点出现的总短路电流。
I
( 3) 0.1k
I I
( 3) s
( 3) 0.1G1
I
( 3) 0.1G 2
I
( 3) 0.1G 3
I
( 3) 0.1Gn
U U N * U N U b* U b
S S N * S N Sb * Sb
2 UN U b2 X X N* X b SN Sb
I IN*
SN Sb I b* 3U N 3U b
⒉由电抗标么额定值换算为电抗标么基准值 由电抗标么额定值转化成有名值，然后再 转换成标么基准值：
总短路电流达到的最大数值，该最大电流 称为冲击电流。
i
( 3) imp
Kimp I
第四节 不对称短路电流的计算
一、对称分量法和基本电压方程 当三相电路发生不对称短路时，从对称 三相电源到短路点的短路回路中将出现三 相不对称的短路电流，构成三相不对称系 统。通常采用对称分量法进行计算。
⒈对称分量法 任何一组不对称三相系统的向量可以分 解成相序不同的三组对称的三相分量系统， 即正序分量系统、负序分量系统和零序分 量系统。以A相为基准相，不对称三相系统 用各序分量系统的相量表示如下: