33无限大容量电源供电系统短路电流计算ppt课件.ppt

3.3无限大容量电源供电系统短路电流计算,为求短路电流，在计算时规定两个假设：不管短路点发生在何处，在计算短路电流时均取该电压等级线路电压的平均值。由电源至短路点之间的短路阻抗Zkl应包括电阻Rklkl。因有：可忽略Rkl,用Xkl替代Zkl。低压电网有：可忽略Xkl,用Rk替代Zkll。,表3-2标准电压等级的平均电压,高压供电系统中K点发生三相短路时，短路电流周期分量的最大值为三相短路电流周期分量的有效值若K点发生两相短路时，短路电流周期分量计算短路电流问题的关键是如何求出短路回路中各元件的阻抗,-相电压的幅值,-线电压的有效值,K,“运行方式”的概念,由于电力系统中各开关状态的不同，造成短路回路阻抗的变化。同一点、同类型短路电流最大为最大运行方式，短路电流最小为最小运行方式。例如，上图K1点发生三相短路时，QF3闭合，两支路并联运行，K1点所在的母线为最大运行方式。,一、有名值法,（一）各元件阻抗值的求法1.系统（电源）电抗无限大容量系统的内部电抗分为两种情况：（1）当不知道系统（电源）的短路容量时：认为系统电抗为零；（2）如果知道系统（电源）母线上的短路容量及平均电压时，系统电抗可由下式求得：,三相短路容量为,2.变压器电抗,由变压器的短路电压百分数的定义可知:,为变压器等效阻抗，；为变压器额定容量，VA；为变压器额定电压，V；为变压器额定电流，A。,变压器的阻抗可由下式求得：,（1）当忽略变压器的电阻时，变压器的电抗就等于变压器的阻抗。,（2）当考虑变压器的电阻时，可根据变压器的铜耗为,变压器的电抗可由下式求出：,将变压器的额定电压代换为短路点所在的线路平均电压，是因为变压器的阻抗应归算到短路点所在处，以便计算短路电流。,3.电抗器的电抗,电抗器的电抗值是以其额定值的百分数形式给出，其值可由下式求出：为电抗器的百分电抗值；为电抗器的额定电压，V；为电抗器的额定电流，A。有时电抗器的额定电压与安装地点的线路平均电压相差很大，例如额定电压为10kV的电抗器，可用在6kV的线路上。因此，计算时一般不用线路的平均电压代换它的额定电压。,4、线路电抗,线路电抗取决于导线间的几何均距、线径及材料，根据导线参数及几何均距可从手册中查得单位长度的电抗值，由下式求出线路电抗：导线长度，km；线路单位长度电抗，/km。可查表求得，也可由下式计算:d为导线直径，mm；D为各导体间的几何均距,mm。三相导线间的几何均距可按下式计算式中，D12,D23,D31分别为各相导线间的距离，mm。在工程计算中，高压架空线X0=0.4/km；1kV以下电缆X0=0.06/km；(310)kV电缆X0=0.08/km。,在低压供电系统中，常采用电缆线路，因其电阻较大，所以在计算低压电网短路电流时，电阻不能忽略，线路每相电阻值可用下式计算：为线路长度,m；A为导线截面积,mm2；为电导率，m/(mm2)当已知线路单位长度电阻值时，线路每相电阻也可由下式求得R0为单位长度电阻值,/km；为线路长度,km。,5、在短路回路中若有变压器存在，应将不同电压等级下的各元件阻抗都归算到同一电压等级下（短路点所在电压等级），才能做出等效电路，计算出总阻抗。阻抗归算公式如下：,为归算到电压等级下Uav2的阻抗；为对应于电压等级下Uav1的阻抗。,（二）举例：,例3-1图3-6为一简化供电系统示意图，A是电源母线，通过两路架空线向设有两台主变压器T的工矿企业变电所35kV母线B供电。6kV侧母线C通过串有电抗器L的两条电缆向车间变电所D供电。整个系统并联运行，有关参数如下：电源：Sk=560MVA；线路L1:km，X01=0.4/km；变压器：SNT=25600KVA，UN1/UN2=35/6.6kV，uk%=7.5%；电抗器：UNL=6kV，INL=200A，XL%=3%；线路L2:km；X02=0.08/km。试求:（1）k1、k2、k3点的短路参数。（2）k3点短路时，C母线上的残压。,解（1）计算各元件电抗,架空线l1的电抗:,变压器电抗:,电抗器电抗:,电缆l2电抗:,电源电抗:,（2）画出等效电路图,（3）求各短路点的总阻抗,K1点短路时总阻抗：,K2点短路时总阻抗：,K3点短路时总阻抗：,（3）各短路点的短路参数,k1点短路：三相短路电流周期分量的有效值：短路电流冲击值：冲击电流的有效值：三相短路容量：,(MVA),(KA),(KA),(KA),k2点短路：,三相短路电流周期分量的有效值：短路电流冲击值：冲击电流的有效值：三相短路容量：,(KA),(KA),(KA),(MVA),k3点短路：,三相短路电流周期分量的有效值：短路电流冲击值：冲击电流的有效值：三相短路容量：K3点短路时C母线上的残压,(KA),(KA),(KA),(MVA),(KV),（三）有名值法计算三相对称短路电流的步骤：,1、计算各元件电抗的有名值2、绘出等效电路图3、计算各短路点的总阻抗4、计算各短路点的短路电流及短路容量:,二、标么值法,1、标么值进行运算的物理量，不是用具体单位的值，而是用相对值表示，这种计算方法叫做标么值法。标么值的概念是：基准值是衡量某个物理量的标准或尺度。我们选定：基准容量Sre，基准电压Ure，基准电流Ire和基准电抗Xre，那么实际容量S，电压U、电流I和电抗X的标么值可表示为：,在三相交流系统中，容量S、电压U、电流I和电抗X有如下的关系式:将上述关系式用于基准值：标幺值之间的关系：,为了方便，标幺值其下角字母re可省略。,在计算时，基准量通常选定容量Sre和电压Ure，Ire和Xre通过上述关系式计算出来。为了便于计算短路电流，取Sre100MVA或1000MVA，有时也取某电厂装机总容量作为基准容量,原则上基准值可以任意选定.取Ure短路点所在处的电路平均电压值，记作Uav，则U*=Uav/Ure=1。2、电抗标幺值：,通常发电机、变压器、电抗器等设备的电抗，在产品目录中均以其额定值为基准的标幺值或百分值形式给出（百分值也是相对值的一种），称为额定标幺值，表示为在用标幺值进行短路电流计算时，必须把额定标幺值换算为选定基准值下的标幺值(基准标幺值)，,换算关系为：,近似计算时取,3、供电系统中各元件电抗标么值的计算,（1）系统（电源）电抗因无穷大功率电源的内阻抗为零所以有如已知系统母线的短路容量为Sk(MVA)，则系统阻抗相对于基准容量Sre(MVA)的标么值是,（2）变压器电抗,变压器铭牌上通常给出短路电压百分数uk忽略变压器内阻时，,-变压器的额定标幺电抗,因为：,所以：,对于三绕组变压器，给出的短路电压百分值是注脚数字1，2，3代表三个绕组，其等值电路如图3-7所示，这里是在绕组3开路条件下，在1和2绕组间作短路试验测得的短路电压百分值为同样可得,（3-37）,（3-36）,由式（3-36）和式（3-37）可得各绕组的短路电压百分值为各绕组的基准标幺电抗可按下式求得：,（3-38）,（3）电抗器电抗,当已知电抗器的额定百分电抗，额定电压UNL及额定电流INL时：额定标么电抗选定基准值下的标么电抗：,XL-电抗的实际值,（4）输电线路电抗,当已知输电线路的长度l，每公里电抗x0，线路所在区段的平均电压Uav时，即可求出线路基准标幺电抗。,4.变压器耦合电路的标幺值计算,在短路电流的有名值计算方法中，当短路回路中有变压器时，不同电压等级下的各元件电抗必须归算到短路点所在的同一电压下。下面讨论在用标幺值计算短路电流时，如何处理这一问题。有一供电系统如图3-8所示，系统中有3段不同电压等级线路。取基准容量为Sre，基准电压UreUav3设L1段的线路电抗为XL1，归算到短路点的电抗为XL1,相对于基准容量Sre及基准电压Ure的电抗标幺值为结论：把不同电压等级下的元件参数归算至同一基准值下的标幺值，计算时取各线段的基准容量相同，基准电压分别选本线段的平均电压，则按公式可直接算得各元件的基准标幺值，不需进行电压归算。,5、短路电流计算,例3-1图3-6为一简化供电系统示意图，A是电源母线，通过两路架空线向设有两台主变压器T的工矿企业变电所35kV母线B供电。6kV侧母线C通过串有电抗器L的两条电缆向车间变电所D供电。整个系统并联运行，有关参数如下：电源：Sk=560MVA；线路L1:km，X01=0.4/km；变压器：SNT=25600KVA，UN1/UN2=35/6.6kV，uk%=7.5%；电抗器：UNL=6kV，INL=200A，XL%=3%；线路L2:km；X02=0.08/km。试求:（1）k1、k2、k3点的短路参数。（2）k3点短路时，C母线上的残压。,解：用标么值法计算（1）计算各元件参数标么值取基准值Sre=100MVA，Ure1=Uav1=37kV，Ure2=Uav2=6.3kV，则电源电抗架空线l1电抗,变压器电抗电抗器电抗电缆l2电抗（2）作系统等值电路如图：,（3）求K1点短路参数：短路总阻抗：三相短路电流周期分量的标么值：三相短路电流周期分量的实际值：冲击电流：冲击电流有效值：三相短路容量：,（KA）,（KA）,（MV.A）,（4）求K2点短路参数：K2短路总阻抗：三相短路电流周期分量的标么值：三相短路电流周期分量的实际值：冲击电流：冲击电流有效值：三相短路容量：,（KA）,（KA）,（MV.A）,（5）求K3点短路参数：K3短路总阻抗：三相短路电流周期分量的标么值：三相