电力系统三相短路电流的实用计算PPT(27张)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
端节点I的电压为Vi Zif If，而该电源支路的电流为
Ii Vi /zi 。由此可得
ci
Ii If
Zif zi
（6-15）
对照公式（6-13），计及 Zif
Z
可得
fi
z fi
Z ff ci
（6-16）
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
电流分布系数是说明网络中电流分布情况的一种 参数，对于确定的短路点网络中的电流分布是完全确定 的。图6-10（a）表示某网络的电流分布情况。若令电
kVp Vq Z pq
（6-9）
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
三、利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电 流
1、转移阻抗的概念
对于如图6-8（a）所示的多源线性网络，根据叠加原
理总可以把节点f的短路电流表示成
If Ei /zfi
（6-12）
iG
其中z fi 便称为电势源i对短路点f的转移阻抗。
3、利用电流分布系数计算转移阻抗
对于图6-8（a）所示的系统，令所有电源电势都
等于零，只在节点f接入电势 E，使产生电流 If E /Zff ，各电源支路对节点f的电流分布系数[见图
6-9]为
ci Ii / If
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
在节点f单独注入电流 I f 时，第i个电势源支路的
6.2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算
一、起始次暂态电流 I 的计算 1、起始次暂态电流：短路电流周期分量的初值
2、次暂态参数的选择
发电机：E 0 V [0]xI[0]si[n 0]
其简化相量图如图6-15所示。 假定发电机在短路前额定满载运行
不E 计0负荷1.影0响7~，1.取11E0 1
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
Vi 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
电若流将节Ii点fE短i /路zi,，这便时有在电节流点fI将fi产V生fi电/Z压f，f V于f(i是0) 可Z得f，iIi
z fi
Ei Ifi
Z ff Z fi
zi
（6-13）
同理可得电势源I和电势源m之间的转移阻抗为
zimzizm/Zim
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
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：
第六章 电力系统三相短路电流的实用计算
6.1 短路电流计算的基本原理和方法 6.2 起始次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
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
一、电力系统节点方程的建立 利用节点方程作故障计算，需要形成系统的节点导纳
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
根据（6-12），当电势源i单独作用时，
zz fi
E i I fi
z mi
E i Imi
fi 为电势源i对短路点f的转移阻抗
z mi 为电势源i对电势源节点m 之间的转移阻抗
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
2、利用节点阻抗矩阵计算转移阻抗
当电势源E i 单独存在时，相当于在节点i单独注入
的边界条件
Vf zf If 0
（6-6）
由方程式（6-5）和（6-6）解出
I f
Vf(0) Z ff z f
（6-7）
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
而网络中任一节点的电压
Vi Vi(0)
Zif Zff zf
Vf (0)
任一支路（图6-5）的电流
（6-8）
Ipq
（或阻抗）矩阵。不含发电机和负荷节点导纳矩阵 Y N 的
形成可参见第四章。这里主要研究包含发电机和负荷时 系统节点导纳矩阵的形成。
z 如图6-1所示，节点接入 i 接入电势源 E i 与阻抗 i 的
串联支路。接入发电机支路后，将 Y N 阵中与机端节点 i
对应的对角线元素增加发电机导纳 Y 即可形成系统节点
生的电压。这两个分量的叠加，就等于发生短路后节点
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
导纳矩阵 y i 。
节点的负荷在短路计算中一般作为节点的接地支路并 用恒定阻抗表示，其数值由短路前瞬间的负荷功率和节 点的实际电压算出，即
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
*
zLD.k Vk2 /SLD.k 或
节点 k 接入负荷，相
*
yLD.k SLD.k/Vk2
当于在 Y N 阵中与节点 k
势 E 的标幺值与Z ff 的标幺值相等，便有 I f 1 ，各支路
电路标幺值即等于该支路的电流分布系数，如图6-10 （b）所示。
6.1 短路电流计算百度文库基本原理和方法
4、利用网络的等值变换计算转移阻抗
（1）将电源支路等值合并和网络变换，把原网络简化 成一端接等值电势源另一端接短路点的单一支路，该支 路的阻抗即等于短路点的输入阻抗，也就是等值电势源 对短路点的转移阻抗，然后通过网络还原，算出各电势 源对短路点的转移阻抗。 （2）保留电势源节点和短路点的条件下，通过原网络 的等值变换逐步消去一切中间节点，最终形成以电势源 节点和短路点为顶点的全网形电路，这个最终电路中联 结电势节点和短路点的支路阻抗即为该电源对短路点的 转移阻抗。
Ii Vi /zi 。由此可得
ci
Ii If
Zif zi
（6-15）
对照公式（6-13），计及 Zif
Z
可得
fi
z fi
Z ff ci
（6-16）
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
电流分布系数是说明网络中电流分布情况的一种 参数，对于确定的短路点网络中的电流分布是完全确定 的。图6-10（a）表示某网络的电流分布情况。若令电
kVp Vq Z pq
（6-9）
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
三、利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电 流
1、转移阻抗的概念
对于如图6-8（a）所示的多源线性网络，根据叠加原
理总可以把节点f的短路电流表示成
If Ei /zfi
（6-12）
iG
其中z fi 便称为电势源i对短路点f的转移阻抗。
3、利用电流分布系数计算转移阻抗
对于图6-8（a）所示的系统，令所有电源电势都
等于零，只在节点f接入电势 E，使产生电流 If E /Zff ，各电源支路对节点f的电流分布系数[见图
6-9]为
ci Ii / If
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
在节点f单独注入电流 I f 时，第i个电势源支路的
6.2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算
一、起始次暂态电流 I 的计算 1、起始次暂态电流：短路电流周期分量的初值
2、次暂态参数的选择
发电机：E 0 V [0]xI[0]si[n 0]
其简化相量图如图6-15所示。 假定发电机在短路前额定满载运行
不E 计0负荷1.影0响7~，1.取11E0 1
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
Vi 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
电若流将节Ii点fE短i /路zi,，这便时有在电节流点fI将fi产V生fi电/Z压f，f V于f(i是0) 可Z得f，iIi
z fi
Ei Ifi
Z ff Z fi
zi
（6-13）
同理可得电势源I和电势源m之间的转移阻抗为
zimzizm/Zim
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
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：
第六章 电力系统三相短路电流的实用计算
6.1 短路电流计算的基本原理和方法 6.2 起始次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
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
一、电力系统节点方程的建立 利用节点方程作故障计算，需要形成系统的节点导纳
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
根据（6-12），当电势源i单独作用时，
zz fi
E i I fi
z mi
E i Imi
fi 为电势源i对短路点f的转移阻抗
z mi 为电势源i对电势源节点m 之间的转移阻抗
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
2、利用节点阻抗矩阵计算转移阻抗
当电势源E i 单独存在时，相当于在节点i单独注入
的边界条件
Vf zf If 0
（6-6）
由方程式（6-5）和（6-6）解出
I f
Vf(0) Z ff z f
（6-7）
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
而网络中任一节点的电压
Vi Vi(0)
Zif Zff zf
Vf (0)
任一支路（图6-5）的电流
（6-8）
Ipq
（或阻抗）矩阵。不含发电机和负荷节点导纳矩阵 Y N 的
形成可参见第四章。这里主要研究包含发电机和负荷时 系统节点导纳矩阵的形成。
z 如图6-1所示，节点接入 i 接入电势源 E i 与阻抗 i 的
串联支路。接入发电机支路后，将 Y N 阵中与机端节点 i
对应的对角线元素增加发电机导纳 Y 即可形成系统节点
生的电压。这两个分量的叠加，就等于发生短路后节点
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
导纳矩阵 y i 。
节点的负荷在短路计算中一般作为节点的接地支路并 用恒定阻抗表示，其数值由短路前瞬间的负荷功率和节 点的实际电压算出，即
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
*
zLD.k Vk2 /SLD.k 或
节点 k 接入负荷，相
*
yLD.k SLD.k/Vk2
当于在 Y N 阵中与节点 k
势 E 的标幺值与Z ff 的标幺值相等，便有 I f 1 ，各支路
电路标幺值即等于该支路的电流分布系数，如图6-10 （b）所示。
6.1 短路电流计算百度文库基本原理和方法
4、利用网络的等值变换计算转移阻抗
（1）将电源支路等值合并和网络变换，把原网络简化 成一端接等值电势源另一端接短路点的单一支路，该支 路的阻抗即等于短路点的输入阻抗，也就是等值电势源 对短路点的转移阻抗，然后通过网络还原，算出各电势 源对短路点的转移阻抗。 （2）保留电势源节点和短路点的条件下，通过原网络 的等值变换逐步消去一切中间节点，最终形成以电势源 节点和短路点为顶点的全网形电路，这个最终电路中联 结电势节点和短路点的支路阻抗即为该电源对短路点的 转移阻抗。