第三章电力系统三相短路电流的实用计算

3、掌握如何分析三相短路的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的初始值，即次暂态电 流；
四、教学难点
计算短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电 流；计算出不同时候的短路电流交流分量的有效值。
第一节 短路电流交流分量初
始值计算
一、计算的条件和近似
1、发电机和调相机
因为发电机的直轴和交轴电流、电压量都不便于分解， 所以近似用d轴和q轴等值发电机，相应等值电路：
3、综合性负荷的影响
综合性负荷对短路电流的影响是很难准确记及的。 的。最简单和粗略的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。这样的近似的可行性是由于短路后电网电压下降， 负荷电流较短路电流小得很多的缘故，但对于计算远离 短路点的支路电流可能会有较大的误差。 若要记及负 荷，则需要应用潮流计算所得的发电机端电压和发电机 注入功率。计算发电机的次暂态电动势的计算式为
E"| 0 | U | 0 | j I| 0 |x"d
调相机实质上是空转运行的同步电动机。对于普通电 动机，由定子三相绕组的电流建立气隙磁通，为了建 立这个磁通，要从系统吸收无功。但调相机的转子励 磁电流可调，励磁电流产生的磁通和定子侧磁通的方 向相反。如果是欠励运行，调相机仍然吸收系统无功； 但如果是过励运行，调相机反过来向系统发出无功。 短路后瞬间调相机的转子由于惯性而保持旋转，
电流.如果短路瞬间异步电动机出口电压低于E
" |0|
，则异步
电动机变成了一个暂时性电源，送出短路电流。
x"
x
x x r ad xr xad
x r
x
x ad
x"
图3—1 短路瞬时等值电路
5、电弧的影响
一般假设短路处为直接短路，即t=0，这样的计算结果 当然偏于保守。实际上短路处有电弧的，电弧主要消耗 有功功率，其等值电阻与电弧长度成比例，而且是短路 电流（If）函数。因此，若要较准确地记及电弧的影响， 必须用非线性问题的迭代求解方法。
第三章 电力系统三相短路电流 的实用计算
一、 教学目的
通过学习本章内容，要求学生掌握在电力系统短路 计算的工程计算中，计算短路电流基频交流分量的 初始值，即次暂态电流。此外，。以及在工程设计 中，计算出不同时候的短路电流交流分量的有效值。
二、教学要求
1、了解电力系统故障的概念及其分类； 2、熟练掌握电力系统中标幺值的计算方法；
另一种方法是应用叠加定理，其等值电路图如图3—2（d） 所示，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的等值阻抗。
I"f = Uf|0| = x
1 1
=1+ 1 x1 x2
1+ 1
x1 x2
式中：x为网络对短路点的等值阻抗。这种分析方法实际 就是应用戴维南定理的结果。这个式子显然具有一般的
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
的电路，只需分别计算每台发电机达到短路点的电源，
Ei'' |
0|
Ui |
0|
j
Pi
|
0 | jQi
|
0|
x"d
Ui | 0
（3—2）
式中：G为发电机台数 短路后电网的复合可近似用恒定阻抗表示，阻抗值短
路前潮流计算结果中的负荷端电压和负荷功率求得
z Di
U
2 Di
|
0
|
P Di | 0 | jQ Di | 0 |
（3—3）
i 1,L
式中：L为负荷总数。
4、短路点附近的电动机
对于短路点附近的电动机，例如发电厂内部发生短路
时，其厂用电的电动机，特别是大、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。
这是由于它的机械惯性和电磁惯性。
这时同样可以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3—1。同样可以用和计算短路初始
然后相加即得短路点的电流
I "f
1 x1
1 x2
G ~
1
G ~
2
3
(a)
E来自百度文库 1|0|
E" 2|0|
x" d1 1
x" d2
2
x x 13
23
3
x" d1 x1
x" d2
x2
x x 13 23
3
（b）
（c）
x1 x2
U f|0| U
f |0|
1 1
1
I" f
1
（正常情况）
（故障情况）
(d) 图3—2 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）应用叠加定理的等值电路
意义，即系统中任一点的短路电流交流分量初始值等于
该点在短路前的电压除以网络对该点的等值阻抗(或者说
是该与向网络看进去的等值阻抗)，这时所有的发电机电
x"
电抗为 d 。
z 如果经过阻抗 f后发生短路，则短路点电流为
I
"
f
1 jx zf
三、复杂系统计算
复杂系统的结构复杂，计算时必须经过网络变换得到化
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。
如果在计算中忽略负荷，则短路前为空载状态，所 有电源的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。
2、电网
在电网方面，作短路计算时可以比潮流计算简单。认 为变压器的变比k＝1，一般可忽略线路对地电容和变压 器的励磁回路，因为短路时电网电压较低，这些对“地” 支路的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可以忽略电阻。对于记及电阻 的低压电网或电缆线路，为了避免复数运算可以用阻抗 模值进行计算。标幺值计算采用近似法，变压器变比均 为平均额定电压比。
简。网络变换的公式和等值电路。根据不同要求，计算
的具体步骤也不同。
1、通常考虑负荷。
（1）求出元件参数，作出系统在短路前的等值电路。