09级一本暂态课件40学时-第三章习题课三相短路电流计算习题课
短路电流计算PPT课件
• 在中性点非有效接地系统中,短路故障主要 是各种相间短路,而单相接地不会造成短路, 属于一种运行障碍。
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X
2、短路原因
供电技术电子课件
• 引起绝缘损坏的原因:
➢过电压
➢绝缘的自然老化和污秽
➢运行人员维护不周
➢直接的机械损伤
• 电力系统其他一些故障也可能导致短路:
➢输电线路断线和倒杆事故
➢运行人员违章操作 ➢鸟和小动物等跨接裸导体等
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X
3、短路的类型
A
I (3) k .A
k(3 )
电源 0
B
I (3) k .B
C
I (3) k .C
a ) 三相短路
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负荷
I (3) k .A
I (3) k .C
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行
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第二节 无限大容量电源系统供电 时短路过程的分析
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X
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一、无限大容量电源
• 特点
➢内阻为零 ➢输出电压不随负载变化
实际中可以看作无限大容量供电系统的条件:
➢ 当用户的负荷容量远小于给它供电的电力系统容量时 (1/50);
I (3) k .B X
电源 0
A
I (2) k .A
B
I (2) k .B
C
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k(2 )
负荷
b ) 两相短路
I (2) k .B
I (2) k .A
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第三章:电力系统三相短路实用计算
对于故障分量网络,一般用节点方程来描述,也就 是节点阻抗矩阵和节点导纳矩阵. 二:短路发生在节点处的计算方法 1:节点阻抗矩阵计算法 节点电压方程为
U1 z11 U i zi1 U z j1 j U z n n1 z1i z1 j z1n I1 zin I i z jn I j z nn I n
障前电压除以故障点向网络看进去的戴维南等值阻抗。
二:复杂系统的短路电流初始值计算
复杂系统计算的原则和简单系统相同,一般应用叠加原理。 (1)从已知的正常运行情况下求得短路点的开路电压。 (2)形成故障分量网络,将所有电源短路接地,化简合并 后求得网络对短路点的等值电抗x,则可得短路点电流为
I f U f / jx
发电机的次暂态电动势为:
d EG 0 U f 0 jI 0 x 0.97 j (0.69 j 0.52) 0.3 1.126 j 0.207
电动机的次暂态电动势为:
d EM 0 U f 0 jI 0 x 0.97 j (0.69 j 0.52) 0.2 0.866 j 0.138
若短路前为额定运行方式,x”取0.2,则E”约等于 0.9,短路电流初始值约为额定的4.5倍。 若近似取E”=1,则电动机端点发生短路时,其反馈的短 路电流初始值就等于启动电流标幺值,即:
I 1 / x I st
例 2 一台发电机向一台同步电动机供电。发电机和电动 机的额定功率均为30MVA,额定电压均为10.5KV,次 暂态电抗均为0.20。 线路电抗,以电机的额定值为基 准值的标么值为0.1。设正常情况下电动机消耗的功率 为20MW,功率因数为0.8滞后,端电压为10.2KV。若 在电动机端点f发生三相短路,试求短路后瞬时故障点 的短路电流以及发电机和电动机支路电流的交流分量。
3短路电流及其计算课后习题解析(精选、)
习题和思考题3-1.什么叫短路?短路的类型有哪些?造成短路故障的原因有哪些?短路有哪些危害?短路电流计算的目的是什么?答:所谓短路,就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接,如相与相之间、相与地之间的短接等。
其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。
在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。
三相短路称为对称短路,其余均称为不对称短路。
在供电系统实际运行中,发生单相接地短路的几率最大,发生三相对称短路的几率最小,但通常三相短路的短路电流最大,危害也最严重,所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。
供电系统发生短路的原因有:(1)电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。
造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。
(2)运行人员不遵守操作规程发生的误操作。
如带负荷拉、合隔离开关(内部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置),检修后忘拆除地线合闸等;(3)自然灾害。
如雷电过电压击穿设备绝缘,大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。
发生短路故障时,由于短路回路中的阻抗大大减小,短路电流与正常工作电流相比增加很大(通常是正常工作电流的十几倍到几十倍)。
同时,系统电压降低,离短路点越近电压降低越大,三相短路时,短路点的电压可能降低到零。
因此,短路将会造成严重危害。
(1)短路产生很大的热量,造成导体温度升高,将绝缘损坏;(2)短路产生巨大的电动力,使电气设备受到变形或机械损坏;(3)短路使系统电压严重降低,电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比,当电压降低时,其转矩降低使转速减慢,造成电动机过热而烧坏;(4)短路造成停电,给国民经济带来损失,给人民生活带来不便;(5)严重的短路影响电力系统运行稳定性,使并列的同步发电机失步,造成系统解列,甚至崩溃;(6)单相对地短路时,电流产生较强的不平衡磁场,对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰,影响其正常工作。
电力系统三相短路电流的实用计算PPT(27张)
i的实际电压,即
Vi Vi(0) ZifIf
(6-4)
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
公式(6-4)也适用于故障节点f,于是有
Vf Vf(0) ZffIf
(6-5)
Z ff 是故障节点f的自阻抗,也称输入阻抗。
方程式(6-5)含有两个未知量Vf , I f ,根据故障
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
Vபைடு நூலகம் ZijIj ZifIf jG
(6-3)
由式(6-3)可见,任一节点电压i的电压都由两项叠
加而成。第一项是当 I f 0 时由网络内所有电源在节
点i产生的电压,也就是短路前瞬间正常运行状态下的
节点电压,记为Vi ( 0 ) 。第二项是当网络中所有电流源都 断开,电势源都短接时,仅仅由短路电流I f 在节点i产
对应的对角元素中
增加负荷导纳 y LD .k 。 最后形成包括所
有发电机支路和负荷
支路的节点方程如下
YVI (6-2)
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流 如图6-3所示,假定系统中的节点f经过过渡阻抗 z f
发生短路。对于正常状态的网络而言,发生短路相 当于在故障节点f增加了一个注入电流 I f 。因此, 网络中任一节点i的电压可表示为:
一、计算曲线的概念
计算电抗是指归算到发电机额定容量的外接电抗的 标幺值和发电机纵轴次暂态电抗的标幺值之和。
xjs xd xe (6-24)
所谓计算曲线是指描述短路电流周期分量与时间t
和计算电抗 x js 之间关系的曲线,即
Ip* f(xjs,t)
(6-25)
电力系统三相短路电流的实用计算相关资料(ppt 48页)
如果经过阻抗后发生短路,则短路点电流为:
I f
1 jx z f
复杂系统次暂态电流计算
• 复杂系统计算方法的原则和简单系统相 同,但电网结构非常复杂,所以必须化 简。
电网络变换的基本公式
• 具体见P238,有:有源电动势支路的并 联,三角形变星形,星形变三角形,多 支路星形变为对角连接的网形。
将短路点接“地”。电源合并,经过网络
化简求得电源对短路点的电抗,短路电流
即等于电源电压除以 x 。
叠加原理计算短路电流的步骤
• (1) 作出系统在短路前的等值电路图; • (2) 分析计算短路前的运行状况以确定短路
点开路电压和各代求量的正常分量值; • (3) 计算短路后各代求量的故障分量; • (4) 将步骤2和步骤3的计算结果叠加,得到
• 一般而言,若要计及负荷,则应用叠加原 理方便些,从已知的正常运行情况求得短
路点开路电压,然后将所有电源短路接地,
化简合并网络求得网络对短路点的等值电
抗 x ,则可得短路点的电流。若要求其
它支路电流,还必须计算故障分量电流分
布,然后与相应正常电流相加。如果忽略
负荷,且认为电源电动势均相等,则直接
矩阵的非对角元素称为互阻抗
Zij
Zji
Uj Ii
I j 0, ji
即当除i节点外所有其它节点注入电流均为零时,j 节点与i节点电流之比,或是i节点单位电流在j节点 引起的电压值。
显然, Z i j 是不会为零的,即节点阻抗矩阵总是满阵。
节点阻抗矩阵的求法
• (1) 导纳矩阵求逆 • (2) 支路追加法
点时,可把 短路点当作
Z ii 1
n1 Z j 1 ji
第三章电力系统三相短路电流的实用计算
为短路电流周期分量是不衰减的,而求得的短路电流周 期分量的有效值即为起始次暂态电流 I 。
例3-1 (P66)
条件与近似
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 a)直接法(如图(3-1)所示)
假设条件: 1.所接负荷为综荷
2. E 1 0
短路电流为:
1 1 I f x1 x2
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
(a)
(b)
(a)等值网络 (b)分解后正常、故障运行网络 图3-4 计及负荷时计算短路电流等值网络
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
(c)
(d) 图3-5 不计及负荷短路电流计算等值网络
正常运行方式为空载运行,网络各点电压为1;
故障分量网络中, U f 0 1
U1 Z11 Z U 2 21 U i Z i1 Z f 1 U f U n Z n1 Z12 Z 22 Zi 2 Zf2 Zn2 Z1i Z1 f Z 2i Z 2 f Z ii Z fi Z ni Z if Z ff Z nf Z1n 0 Z1 f Z2 n 0 Z2 f Z in Z if (3-16) Z fn I f Z ff Z nn 0 Z nf
同步发电机计算方法与调相机类似;
异步电动机短路失去电源后能提供短路电流。
突然短路瞬间,异步电动机在机械和电磁惯性作用下,
定转子绕组中均感应有直流分量电流,当端电压低于 次暂态电动势时,就向外供应短路电流。
电力系统三相短路电流的实用计算培训课件
x
及所指定的时刻t,查计算曲线(或对应的数
jsi
字表格)得出每台等值机组提供的短路电流标么值 。 Iti
b、无限大功率电源向短路点提供的短路电流周期分量的标幺值:
1 xsk
其数值不衰减。
c、第i台等值机组提供的短路电流有名值
Iti Iti I Ni Iti
S Ni 3U av
(kA)
d、无限大功率电源提供的短路电流有名值
* **上述将电源进行分组的计算方法称为:
个别变化法
* **如果全系统的发电机向短路点供出短路电流的 变化规律相同时,可把全系统中所有发电机看成一 台等值发电机进行计算,称之为:
同一变化法
二、应用运算曲线法求任意时刻短路电流周期分 量~~的~~有~~效~~值~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
(3)进行网络化简,求取转移电抗 xik 。
a、采用星—三角变换法消去所有中间节点,最后只余下 电源节点和短路点;
b、每个电源与短路点之间直接相连的电抗就是 xik 。
c、化简过程中可进行电源分组合并,依据为: • 当发电机特性相近时,与短路点电气距离相似的发电机可以
合并; • 直接接于短路点的发电机应单独考虑; • 不同类型的机组不能合并; • 无限大功率的电源应单独计算。
(4)计算起始次暂态电流的标么值I”*和有名值I”。
I*
n i 1
1 Zik
I I* I B I*
SB (kA) 3U B
(5)计算短路冲击电流 iimp 。
Iimp Kimp 2 I (kA)
* **影响短路电流变化规律的主要因素有两个:
• 发电机的特性(类型、参数); • 发电机距短路点的电气距离。
3电力系统暂态分析(第三章)PPT(王)
(3)远离短路点的同类型发电厂合并;
(4)无限大功率电源(如果有的话)合并成一组。
5、转移阻抗的求取
转移阻抗Zif的定义:任一复杂网络,经网络化简消去了除 电源电势和短路点以外的所有中间节点,最后得到的各电源 与短路点之间的直接联系阻抗为转移阻抗。
E I Z
f
1
1f
E Z
2
2f
E U I x
f a f
5
Ef x1 f Ef I1 Ef x2 f I2 Ef x3 f I3
1 2 13 12 12 23 12 23 12 23 13 23 3 12 23
13
X1 X2 X12 X1 X2 X XX X X X X XX X X X X
3 2 23 2 3 1 1 13 1 3 2 3
x
23
2
13
3
13
利用网络的对称性
网络的结构相同 对称性 电源一样 电抗参数相等 短路电流流向一致
X
5*
U
k2
%
100
S S
B
T N
7.5 100 1 100 7.5
X
6*
S X U
6
B 2 2
0.4 15
100
37
2
0.44
计算发电机、变压器的电抗标么值时只进行容量归算,而线路和 电抗器的标么值为其有名值除以阻抗基准值(即乘以SB,再除以 2 Uav ,Uav为线路或电抗器所在的电压级的平均额定电压)
// E M
k
M ( 0 ) I
k(0) U
j0.2 j0.1 j0.2 k
供配电技术第3章-短路电流计算
图3-3无限大功率电源供电系统三相短路时的短路电流波形图
图3-4 三相短路时的相量图
产生最严重短路电流的条件: (1)短路瞬时电压过零 α=0或1800 (2)短路前空载或 cosΦ1 (3)短路回路纯电感 ΦK=900
将I=0,a=0,øk=90o代入上式,得
图3-5 最严重三相短路时的电流波形图
I
* K
2
1
X
* KL
1 7.516
0.133
IK2
Id
I
* K
144.3 0.133 19.192kA
ish.k 2 1.84I K 2 1.84 19.192 35.313kA
SK2
Sd
X
* K
2
100 0.133 13.3MVA
5.计算K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流 I'K2
电动机对冲击短路电流的影响,如图3-9所示。
图3-9 电动机对冲击短路电流的影响示意图
电动机提供的冲击短路电流可按下式计算
式中,Ksh·M为电动机的短路电流冲击系数,低压电动机取1.0,高压 电机取 1.4~1.6; 为电动机的次暂态电势标幺值; 为电动机的次暂态电抗标幺值 IN·M为电动机额定电流。
稳态短路电流有效值是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流有效值,用I∞ 表示。 在无限大容量系统中,I∞=Ip。 6.短路容量 SK 三相短路容量是选择断路器时,校验其断路能力的依据,它根据计算电压即平均
额定电压进行计算,即
3.3无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算
3.3.1 标幺制
用相对值表示元件的物理量,称为标幺制。标幺值没有单位。
图3-7 例3-1供电系统图
第3章思考题和习题解答
第3章短路电流计算3-1 什么叫短路短路的类型有哪些造成短路的原因是什么短路有什么危害答:短路是不同相之间,相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。
短路种类有三相短路,两相短路,单相短路和两相接地短路。
短路的原因主要有设备绝缘自然老化,操作过电压,大气过电压,污秽和绝缘受到机械损伤等。
短路的危害有:1 短路产生很大的热量,导体温度身高,将绝缘损坏。
2 短路产生巨大的电动力,使电气设备受到变形或机械损坏。
3 短路使系统电压严重降低,电器设备正常工作受到破坏。
4 短路造成停电,给国家经济带来损失,给人民生活带累不便。
5严重的短路将影响电力系统运行的稳定性,使并联运行的同步发电机失去同步,严重的可能造成系统解列,甚至崩溃。
6 不对称短路产生的不平横磁场,对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰,影响其正常工作。
3-2 什么叫无限大功率电源供电系统它有什么特征为什么供配电系统短路时,可将电源看做无限大功率电源供电系统答:所谓“无限大容功率电源”是指端电压保持恒定、没有内部阻抗和功率无限大的电源,它是一种理想电源,即相当于一个恒压源。
无限大功率电源供电系统的特征是:系统的容量无限大、系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程中维持不变。
实际上并不存在真正的无限大功率电源,任何一个电力系统的每台发电机都有一个确定的功率,即有限功率,并有一定的内部阻抗。
当供配电系统容量较电力系统容量小得多,电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%,或短路点离电源的电气距离足够远,发生短路时电力系统母线降低很小,此时可将电源看做无限大功率电源供电系统,从而使短路电流计算大为简化。
3-3无限大功率电源供电系统三相短路时,短路电流如何变化答:三相短路后,无源回路中的电流由原来的数值衰减到零;有源回路由于回路阻抗减小,电流增大,但由于回路内存在电感,电流不能发生突变,从而产生一个非周期分量电流,非周期分量电流也不断衰减,最终达到稳态短路电流。
电力系统三相短路电流的计算课件
二、简单系统 I " 计算
图3—2(a)所示出两台发电机经过线路向负荷供电的
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,流到短路点的周期电流起始值。
图(b) 是系统的等值电路。采用了E
" |0 |
1
和忽略负荷电流
的假设后,计算用等值电路如图(c)所示。对于这样简单
电力系统三相短路电流的计算课件
旋转,励磁磁通与定子交链,定子侧产生感应电流。 如果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;如果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 向短路点送去的短路电流。可见短路后瞬间调相机产 生的短路电流和发电机产生的短路电流从产生机理来 看完全相同,那么也可以用一样的等值方法。
电力系统三相短路电流的计算课件
第二节其他时刻短路电流交流 分量有效值的计算
上一节将的只是短路电流交流分量初始有效值的求法, 但短路电流是随时间而变化的,如果想求任意时刻的电 流有效值,工程上采用的是利用运算曲线,直接查找的 方法。运算曲线反映了发电机短路电流的基频交流分 量,用标幺值表示。因为水轮发电机和汽轮发电机的参 数差别较大,短路电流的变化规律差别也较大,所以对 应的有两套运算曲线,如果电源是水轮发电机,应查找 水轮发电机运算曲线;如果是汽轮发电机,就去查找汽 轮发电机运算曲线,并且在网络化简时要注意,不同性 质的发电机不能合并,否则无法查找运算曲线。
的电路,只需分别计算每台发电机达到短路点的电源,
然后相加即得短路点的电流
I "f
1 x1
1 x2
电力系统三相短路电流的计算课件
G ~
《短路电流及其计算》PPT课件
图3-1 短路的形式(虚线表示短路电流路径) k ( 3 )-三相短路 k ( 2 ) -两相短路
k ( 1 )-单相短路 k (1 .1 ) -两相接地短路
第二节 无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量
一. 无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程 无限大容量电力系统,是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是:当用户供电系统的负荷变 动甚至发生短路时,电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗 的5%~10%,或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时,可将电力系统视为无限大容量系统。
指数函数衰减到最大值的1/e =0.3679倍时所需的时间。
3. 短路全电流 短路电流周期分量 i p 与非周期分量i n p 之和,即为短路全电流 i k 。而某一瞬间t 的短路全电流有效值I k ( t ) ,则是以时间t 为中点的一个周期内的 i p 有效值I p ( t ) 与 i n p 在t 的瞬时值 i n p ( t ) 的方均根值,即
对一般工厂供电系统来说,由于工厂供电系统的 容量远比电力系统总容量小,而阻抗又较电力系统大 得多,因此工厂供电系统内发生短路时,电力系统变 电所馈电母线上的电压几乎维持不变,也就是说可将 电力系统视为无限大容量的电源。
图3-2a是一个电源为无限大容量的供电系统发生 三相短路的电路图。图中R W L 、X W L 为线路(WL)的 电阻和电抗,R L 、X L 为负荷(L)的电阻和电抗。由于 三相短路对称,因此这一三相短路电路可用图3-2b所 示的等效单相电路来分析研究。
二. 短路的后果 短路后,系统中出现的短路电流(short-circuit current)比正常负荷电流大得多。在大电力系统中,短路电流可达几 万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统造成极大的危害: (1) 短路时要产生很大的电动力和很高的温度,而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏,甚至引发火 灾事故。 (2) 短路时电路的电压骤然下降,严重影响电气设备的正常运行。 (3) 短路时保护装置动作,将故障电路切除,从而造成停电,而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成的损失也 越大。 (4) 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列。 (5) 不对称短路包括单相和两相短路,其短路电流将产生较强的不平衡交流电磁场,对附近的通信线路、电子设备等 产生电磁干扰,影响其正常运行,甚至使之发生误动作。 由此可见,短路的后果是十分严重的,因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素;同时需要进行短路电流的计 算,以便正确地选择电气设备,使设备具有足够的动稳定性和热稳定性,以保证它在发生可能有的最大短路电流时不致损 坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件(如电抗器)等,也必 须计算短路电流。
暂态分析-三相短路电流计算
§3-4 三相短路电流周期分量起始值的 计算机算法
一.等值网络 二.用节点阻抗矩阵的计算方法 三.用节点导纳矩阵的计算方法
§3-4 三相短路电流周期分量起始值的计算机算法 在实际电力系统中进行短路电流周期分量起始值 的计算时,由于系统结构复杂,一般可采用计算 机计算。 在上机计算前需要完成两部分工作,一是根据计 算原理确定计算所用数学模型和计算方法;二是 根据所选定的数学模型和计算方法编制计算程 序。 这里主要介绍基本的数学模型和计算方法。
异步电动机的次暂态电势 E 0可由正常运行方 • 式计算而得,设正常时电动机端电压为 U 0 ,吸收 • 的电流为 I 0 , 则:
• "
E 0 = U 0 − jx I
"
• "
•
•
0
(3-5)
由于异步电动机电阻较大,因而非周期电流分量 衰减较快。考虑到此因素,在计算短路冲击电流时 " 虽然仍应用公式 iM = K M I m ,但一般将冲击系数 KM取得较小,如容量为1000kw以上的异步电动机取 KM=1.7~1.8。 在实用计算中只对于短路点附近,显著供给短 " " 路电流的大容量电动机,才按上述方法以 E 0 、 x 作 " 为电动机的等值参数计算 I 。
实际上,x” 和异步电动机启动时的电抗相等。 启动瞬间,转子尚未转动,定子绕组和短接的鼠 笼绕组相应于一个副边短接的双绕组变压器,等 值电路与图3-1完全相同,故x” 即启动电抗,可 直接由异步电动机启动电流求得。即:
1 x = x st = I st
"
(3-4)
式中xst为电动机启动电抗标么值,Ist为启动电 流标么值,其值一般为4~7,故x” 可近似取 0.2。
《电力系统暂态分析》课程教学大纲(第三章)
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算前述短路电流计算复杂却仍非严格,但得出的概念和结论却十分有益,可用来指导三相短路电流的实用计算,也可用来指导后续的不对称故障计算和稳定计算。
在某些事故需精确计算系统电压、电流变化情况时,可用该方法或数值计算法。
一般工程计算不可能也无须采用那么复杂的计算。
而用另一类方法,即实用计算法。
正如在无限大功率电源三相短路电流计算中已指出的,实用计算法的核心是抓住短路电流中的关键量,即短路电流周期分量的初始值,即0=t 时的次暂态电流I ''。
求出它,冲击电流、最大有效值电流和短路容量均可方便得到。
有时需要计算0≠t 时的电流,可用运算曲线查找求得。
第一节 短路电流周期分量初始值的计算由于q dX X ''≈'',取q d X X ''='',则由式(2-163)和式(2-165)可知,定子短路电流周期分量的初始值为d0d0q 0dq0d d0q qd j j j j j X E X E E X E X E I I I ''''=''''+''=''''-''''=''+''=''由此可见,在求短路电流周期分量初始值时,发电机可用次暂态电势E'' 和次暂态电抗dX ''来等值,等值电路如图3-1所示。
这样,短路电流周期分量初始值得计算实质上是一个稳态交流电路的计算问题。
也正因为这样,有时文献叙述时将“初始值”三字省略了。
d''E'' Gj Q +图3-1 实用计算中的发电机等值电路图一、较精确计算 (一)计算步骤(1)根据电网运行接线图,绘制等值电路图。
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12
2、系统电抗xc估算 (1)已知QF的SN(QF)=1000MVA
254MVA ′′ = 0.12 xd
10.5kV
240MVA U s % = 10
C
~ G
L1
QF
~ 1
xC ?
xL1
T L2
20km
f′
(3)
xG
1
f ′(3) Sf ' C
Sf′ G
10km 0.4Ω / km
0.4Ω / km 115kV
x ff = x12 + x 7 = 0 . 577
x6 = 0.9
̇ =0 E 6
̇ E eq
x12
x 7 = 0 .3
x ff
x 12 = (x 11 + x 10 ) // x 6 = 0 . 4 // 0 . 9 = 0 . 277
f
̇ = 0 . 7442 E eq
f
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
16
课 堂 练 习
试计算f1点和f2点分别发生三相短路时的短路电流有名值。
f1 点短路时:110KV母线为空载,变压器中压侧绕组为空载。 ′′ ES S ′′ f f2 xS f 1 110kV 1 220kV
1 2 1 3 2
x1
T −2 G−2
等值电路:
x1
T −1 3 G−1
x3 ′′ xd
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
2
例1:计算次暂态电流初始值、冲击电流 解:
xGT1 = 0.27
̇ ′′ = 1.05 E G1
f2
̇ x = 0.16 xL = 0.073 U LD GT 2
̇ ′′ = 1.05 E G2
2、网络变换,求解转移电抗;
x′′ LD = 0.175
̇ ′′ = 0.8 E LD
10
例3:未知接线系统电抗的估算
求f 点三相短路时的短路电流和冲击电流值。 系统C的数据分别如下: (1)系统C变电站的断路器 QF 的额定断开容量SN(QF)=1000MVA; (2)在C变电站母线发生三相短 路时,C提供的短路电流是1.5kA; (3)系统C是无限大系统。
10 km 0.4 Ω / km
G1 T1
110 kV
L f1
T2
G2
f2
60 MVA ′′ = 0.15 xd
60 MVA
U S % = 12
80km
x = 0.4 Ω / km
(每 回 路 )
90 M VA U S % = 12
S LD = 120 M VA x ′′ LD = 0.35
150 MVA ′′ = 0.2 xd
解:以f2点三相短路为例
̇ ′′ = 0.8 E LD
⎛ ̇ E eq = ⎜ 电动机(负荷点)的残压: ⎝ ⎛ =⎜ ⎝
̇ ′′ ̇ ′′ ⎞ E E G2 + LD ⎟ ( jxGT 2 // jx LD ) jxGT 2 jx LD ⎠ 1.05 0.8 ⎞ + ⎟ × j 0.084 = 0.935 j 0.16 j 0.175 ⎠
⎡⎛ E 1 = ⎢⎜ ⎜x +x 8 ⎣⎝ 1 ⎞ ⎛ E2 ⎟ ⎟+⎜ ⎜ ⎠ ⎝ x2 + x9 ⎞⎤ ⎟ ⎟ ⎥ x11 ⎠⎦
x10 = 0.2
x 7 = 0. 3
f
x 6 = 0. 9
̇ =0 E 6
E 1 // 2
⎡ ⎛ 1 .05 ⎞ ⎛ 1 . 1 ⎞ ⎤ = ⎢⎜ ⎟+⎜ ⎟ ⎥ × 0 . 2 = 1 . 075 ⎣ ⎝ 0 .4 ⎠ ⎝ 0 .4 ⎠ ⎦
S f ′ = S N ( QF )
S f ′* = SCf '* + S Gf '* = S( N )QF*
S N (QF )* = S f ′* = S N (QF ) SB
= 1000 = 1. 0 1000
SGf ′* = 1 ( xG + xT + xL1 ) = 0.67
SCf '* = 1 − 0.67 = 0.33
60 = 6.703 ( kA ) 3 × 115
思考:1、f1点三相短路时,负荷会反馈电流吗? 2、需要分析负荷点残压吗?
第三章习题课 三相短路电流计算习题课 7
(接地阻抗 )支路的处理 例2:负荷 :负荷( 接地阻抗)
求电源对短路点的等值电动势 Eeq和等值电抗 xff。
E1 = 1.05 x1 = 0.2
xT xL 2
S f ′ = S Cf ' + S Gf '
假设断路器QF后f ’点三相短路,则线路L2为空载运行。
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
13
2、系统电抗xc估算
(1)已知QF的SN(QF)=1000MVA
1
xC ?
xG
xT xL 2
xL1
1
f′
Sf ′ G
(3)
Sf ' C
S f ′ = S Cf ' + S Gf '
解:
x7 = 0.3
̇ =105 E . 1
x1 = 0.2
x10 =0.2
f
x6 = 0.9
x 3 = 0 .6
f
̇ =11 E . 2
x1 = 0.2
E 2 = 1. 1
x1 = 0.2
x 6 = 0 .9
用恒定阻抗 表示负荷
接地支路视为电势 为零的有源支路
̇ =0 E 6
x8 = x9 = x10 =
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
4
例1:计算次暂态电流初始值、冲击电流
3、电动机的反馈电流; 解: 电动机(负荷点)的残压:
̇ U LD ̇ ⎡ ⎤ E eq =⎢ ⎥ jx L ⎢ ⎣ ( jxGT 2 // jx LD ) + jx L ⎥ ⎦ 1.0 5 0.935 = × j 0.073 j 0.084 + j 0.073 ̇ ′′ = 0.8 = 0.435 < E LD
设C母线(f ’点)三相短路,线路L2为空载运行。
xc = I Cf ′*
=
I B 1000 3 × 115 = = 3.35 I Cf ′ 1.5
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
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2、系统电抗xc的估算
(3)已知系统C是无限大系统 x c = 0
1
xC
xL1
1
xG
xT xL2
3、短路电流和冲击电流的计算
xC = 1 ICf '* = 1 SCf '* = 3.03
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
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2、系统电抗xc估算
(2)已知系统C提供给C变电站 母线的短路电流是1.5kA
1
xC ? xL1
C
f ′(3)
I Gf ′
xG xT xL 2
1
ICf '
xc =
1
I C f ′*
1
IB = ICf ′
f2
0.8
1.0 5
xLDf = 0.327
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
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例1:计算次暂态电流初始值、冲击电流
5、冲击电流; 解:
G1 T1
110kV
L
T2
1.0 5
G2
xGT 1
xG2 f = 0.3
f2
f1
S LD
f2
⎞⎤ I ⎟ ⎟⎥ B ⎠⎥ ⎦
0.8
1.0 5
xLDf = 0.327
3、电动机的反馈电流; 解:
xGT1
xL = 0.073 xeq = 0.084
xGT1 = 0.27
f2
̇ x = 0.16 xL = 0.073 U LD GT 2
̇ ′′ = 1.05 E G2
̇ ′′ = 1.05 E G1
x′′ LD = 0.175
1.0 5
f2
̇ U LD
0.9 3 5
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
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例2:
x11 = 0.2
̇ = 0.7442 E 1 // 2
x10 = 0.2
x7 = 0.3
f
求Eeq和xff
⎛ E1 // 2 ⎞ E eq = ⎜ ⎜x +x ⎟ ⎟ × x12 10 ⎠ ⎝ 11 = (1.075 / 0.4 ) × 0.277 = 0.7442
f 点三相短路时,网络等值电抗:
x ff = ( xG + xT ) //( xL1 + xC ) + xL 2
I ′′ f = IB S 3U B = B ( KA) x ff x ff
f (3)
′′ iM = K m 2I ′′ f = 1.8 × 2I f ( KA )
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
C
G
L1
~
QF
20 km 0.4 Ω / km
1、形成等值电路
1
xC ?
xL1
240 MVA U s % = 10
xG xT
xL 2
1
T
L2
选 S B = 1000 M VA
10 km 0.4 Ω / km
115 kV
U B = 115 K V
f (3)
f
(3)
参数计算略
第三章习题课 三相短路电流计算习题课
̇ ′′ = 1.05 E G2
̇ ′′ = 1.05 E G1