发电机馈送短路电流

ia(c 0 )2 Isin )(
( 4 )
式中看出，其值取決於I、Q和值；
(3)發生短路後，各不同時間短路的電流交流分量瞬間值不同，
當sin(t+-)=1時，其值最大
iacm 2I
最大值發生在 t k 2
( 5 )
處，當k=0，1，2，3，….時出現。
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3.短路電流的直流分量
• 船舶電力系統大多採用三相絕緣系統，故發生三 相對稱短路的故障率最大。
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交流系統典型短路電流計算方法
• IEC • IEEE • ANSI
這些方法都離不開電機的基本理論，因此它們在 本質上並沒有很大的差別，只是對發電機短路電 流交流分量衰減的處理，電動機饋送短路電流、 短路電流的合成方法以及計算精度有所不同而已。
在式(2)中，右邊第二項表示短路電流的直流分量，即
i
id(tc ) 2 Isi n)e (T dc
( 6 )
從式(6)和圖2波形中看出:
(1)短路瞬間(t=0)，短路電流的直流分量為
id( 0 c ) 2 Isi n )(
( 7 )
該值大小與I、、 有關，與短路瞬間短路電流交流分量
ia(c0)2Isin ()大小相等，方向相反；
• 短路所經歷的時間很短，強大的短路電流所產生的機 械應力和熱效應，也能使發電機及其他設備破壞。
• 短路電流還會使電網電壓大幅度降低，使設備的工作 受到影響，以致使正在運轉的電動機停止運轉。
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船舶電力系統短路計算的目的
• 校驗所選用的開關電器(如斷路器)的短路接通能 力和短路分斷能力。
(2)直流分量隨著時間的增加而衰減，衰減快慢取決於時間常數
Tdc
(
T R
)
或是 tan( X ) ； R
(3)當idcs(i0n)(為 -最大) =值-1，2 I即，合亦閘即初得相到角非對=0稱，最大2峰( 值a，rctaR =Ln)0，為當非L對稱R 時，
最大峰值合閘相位角。
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2.短路電流交流分量
式(2)右邊第一項為短路電流交流分量，即
ia(c t)2 Isi tn ( )
(3 )
從式(3)和圖2波形中看出: (1)交流分量是一個穩態值，是正弦交變的週期函數，其最大值為 2 I； (2)短路瞬間(t=0)，短路電流的交流分量(即短路週期分量初始值)為
根據 e 2 E sin( t ，) 先求得式 (1) 的通解，
再根據初始條件 t 0 時， i 0，求得 i ( t ) 的特解，即
1
i ( t ) 2 I sin( t ) 2 I sin( ) e Tde iac idc
式中 I
E
E
為短路電流交流分量有
R 2 ( L )2
第三章 船舶交流電力系統的短路計算
发电机馈送短路电流
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第一節 概述
• 在船舶電力系統實際運行中，短路故障難以避免，絕 緣的自然老化、機械損傷、戰鬥與誤操作等都可能造 成短路的發生。
• 當船舶電力系統中主母線附近發生短路時，將出現比 正常值大許多的短路電流。
• 系統短路阻抗與短路點的位置有關，短路點距離電源 越近，則系統總阻抗就越小，短路電流值也就越大。
• 校驗匯流排等器件的電動力穩定性。 • 校驗所選電氣設備(如開關，母線)的熱穩定性。 • 為電力系統選擇性保護的設計和整定提供依據。 • 確定是否需要採取必要的限流措施。
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• 短路可分為單相接地短路(中性點直接接地系統)、 兩相相間短路、兩相兩點接地短路和三相短路。
• 陸地上電力系統因採用架空線路且都是中性點直 接接地系統，發生單相接地短路的故障率最高。
R2 X 2
E 為電源電動勢有效值
(V) ；
T dc
L R
tan
為時間常數
(S);
為角速度 (rad/s) ；
f為頻率 (Hz)
為短路瞬間電壓相位角
( 合閘相位角 )(rad) ；
arctan L 為短路電路功率因數角 R
(rad) ；
(2)
效值 (A)；
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由式(2)可看出，交流電路的短路電流由穩態交流分量(即週 期分量iac)和直流分量(即非週期分量idc)兩部分組成。直流分 量隨時間而衰減，交流分量與直流分量合成三相短路全電流， 其為非對稱短路電流。短路電流的波形如圖2所示。
2
t
由於
i tiac idc 2Isi nt ()2Iac sin ()eTdc
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2Isi nt ()
2Isi(n )eTtdc2Isi nt
4.非對稱短路電流的最大峰值
非對稱短路電流最大峰值一般被稱為衝擊短路電流，以短路電流波
形可近似地認為在非週期分量初始值為最大值時的相位角 ，
2
且對稱短路電流為最大時，即 t 或 t T 時，亦即在短路發生 2
後第一個半週期出現(當f=50Hz時，半個週期為 t T 0.01s)。
• 在計算遠離主配電盤的短路電流時，其計算結果偏大，實 際上我們所關心的重點是鄰近主配電盤那些短路點的短路 電流值，因為這些短路電流數值大、電器設備多、影響面 大；而遠點的計算結果偏大，對實際選擇電器及保護整定 不會造成太大問題。
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第二節 短路電流
一.無限電源容量系統的短路分析
假設電力系統三相交流電路是對稱的，我們只要研究短路後，其中一相 電流暫態過程的變化規律，便可了解整個三相交流電路的電流、電 壓的變化規律。
1.無限電源容量三相交流電路的短路電流
圖1為〝無限大〞系統短路的等值電路(單相)，e為電源電動勢，L和R
為短路回路的綜合電感和電阻，且 e 2Esint()
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當合上開關 SW 時， " 無限大電源容量 " 電力系統發生短路，其
暫態
過程可以用微分方程式
來描述，即
e (t ) Ri (t ) L di (t ) dt
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• 本章以IEC(國際電工協會)第363號出版物規定的標準為基 礎制定的計算為主要介紹內容。
• 該方法較全面地考慮了短路電流在次暫態(超瞬變)過程中 的衰減，考慮了外部線路阻抗對時間常數的影響，因此比 較接近船舶交流電力系統短路的實際過程，是一種較精確 的短路計算方法，特別是在鄰近主配電盤處發生短路時， 計算結果最為精確。