电力系统故障分析(ppt 91页)

1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
一. 直接计算法
(1)计算网络参数、计算各电源次暂态电势，形成计算用等值
电路； (2)应用电路分析算法，直接计算次暂态电流；
例.简单电力系统如下图所示：
G
①
～
T 1
93.8MVA 2 31.5MVA
10.5kV
10.5 / 121kV
x"d
0.12
Uk L 1
•
E3"
0.99
( 26 j15 ) 0.99
100
j1.058
0.875 18.2
系统的等值电路图为：
j0.1547 ① j0.202 j0.099③2 j0.0661 j0.525 ② j4
•
•
•
E1"
IG"
3.58 j2.22
4Βιβλιοθήκη Baidu47 j3.35 j0.328
E2"
④
D
•
•
E3"
j1.058
内阻为 x" 的电压源表示。
对于短路点之外的综合负荷，用恒阻抗表示：
Z
r
jx U
2
(
P
jQ )
S2
1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
➢ 起始次暂态电流就是短路电流周期分量的起始值。 发电机短路电流的d、q分量为：
id
(
E"q( 0 ) x"d
Eq' ( 0 ) x'd
)et
Td"
(
Eq' ( 0 ) x'd
E U I •
" d
•
d jx"d
•
q
E U I •
" q
•
q jx"d
• d
将两式相加可得：
•
Ed"
•
Eq"
•
U d
•
U q
I jx"d
•
d
•
Iq
•
•
•
即： E" U jx"d I
1.4 电力系统三相短路实用计算
jx"d
•
发电机的等值电路为： E"
7. 对于负荷：
对于短路点附近的负荷用等值异步电机表示，即用电势为E"
U 4B 110 10.5 / 110 10.5kV 计算各元件阻抗标么值：
发电机： x1 0.1547 调相机： x2 4 短路点负荷L－2： x3 1.058 变压器： x4 0.202 x5 0.525 x6 0.328
线路l－1：x7 0.992 线路l－2：x8 0.0661
计算D点发生金属性三相短路时，短路点及发电机的起始次暂
态电流和发电机母线短路瞬间电压。
解（1）计算网络参数和次暂态电势：
选取基准值：SB 100MVA U B 110kV
1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
U1B 110 10.5 / 121 9.55kV U 2B 110 6.3 / 110 6.3kV
14.4 j10.8MVA
1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
线路电抗：4 / km；
正常运行时节点电压：
•
U
1
10.7310.69
kV
•
U
3
114.74.74
kV
•
U
2
6.3150.07
kV
•
U
4
10.40
kV
正常运行时发电机调相机输出功率：
SG 65.9 j48MVA
SC j4.56MVA
10.5%
25.5 j15.8MVA
l 1
T 2 ② C
l 2 20km
～
60km T 3
③
2 16MVA 110 / 10.5kV U k 10.5%
20MVA 110 / 6.3kV U k 10.5%
5MVA 6.3kV x"d 0.2
④
L3
D L2 26 j15MVA x"d 0.35
正常运行时各节点电压：
•
U1
10.7310.69
1.12410.69
9.55
1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
•
U2
1.0020.07
•
U4
0.990
•
U3
1.0434.74
负荷的等值阻抗：
L-1: Z9 3.58 j2.22
L-3: Z10 4.47 j3.35
各电源次暂态电势：
RT jX T rm
jX T
jxm
1.4 电力系统三相短路实用计算
6. 对发电机：用电势为 E" ，内阻为 x"d 的电压源表示；
考虑阻尼绕组时，用次暂态电势表示的发电机稳态电压方程为：
E"d U d x"q Iq rId
E"q
Uq
x"d I d
rId
假定, x"d x"q、r 0 ,且将方程写成相量的形式：
1.4 电力系统三相短路实用计算
➢ 计算假设条件： 1. 短路后的暂态过程中，发电机转速保持不变；
2. 不考虑同步电机之间摇摆的影响，即认为电磁暂态过程中 各电机空载电势间的相位差保持不变；
3. 短路电流中倍频交流分量略去不计，非周期分量仅作近似处 理；
4. 多机电力系统短路电流周期分量的变化规律与一台发电机短 路电流周期分量的变化规律相同；
iq E"d ( 0 ) x"q
1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
表示为相量形式，考虑 x"d x"q有：
•
•
id Eq"( 0 ) jx"d
•
•
iq Ed" ( 0 ) jx"q
将两式相加：
•
I"
•
iq
•
iq
•
Ed" ( 0 )
•
E jx"d
" q( 0 )
•
E"
jx"d jx"d
I
" D
1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
E•
"
1.19315.05 ( 3.58
j2.22 ) 1.1713.29
4
( 3.58 j2.22 ) j0.1547
Z11
( 3.58 j2.22 ) j0.1547 ( 3.58 j2.22 ) j0.1547
•
E1"
••
U1 I1
jx1
•
U1
*
S1
*
SB
jx1
U1
1.12410.69
( 65.9 1.124
j48 ) 100 10.69
j0.1547
1.19315.05
1.4.1 三相短路起始短路电流的计算
•
E"2
1.0020.07
j4.56 1.002
100 0.07
j4 1.180.07
1.4 电力系统三相短路实用计算
5. 对于电力网络：忽略对地支路、忽略高压线路电阻、对低压 压线路或电缆线路用阻抗模值计算；即：
对高压输电线路：
R jX
jX
G2
jB 2 G 2
jB 2
1.4 电力系统三相短路实用计算
对低压线路和电缆：
R jX
G2
jB 2 G 2
jB 2
j R2 X 2
对变压器支路：
Eq( 0 ) xd
)et
Td'
Eq( 0 ) xd
Eqm xd
F(t )
U( 0 ) x"d
et
Ta
cos( t
0
)
iq
E"d ( 0 ) x"q
et
Tq"
U( 0 x"q
)
et
Ta
sin( t 0
)
d、q轴直流分量与abc坐标的交流分量对应，当t=0时，d、q
电流的直流分量为： id E"q( 0 ) x"d