第七章 电力系统的短路计算1

1、电气工程电气工程武汉理工大学武汉理工大学 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算电气工程基础电气工程基础绪论绪论-电力系统的基本概念和知识电力系统的基本概念和知识发电系统发电系统输变电系统输变电系统电力系统负荷电力系统负荷电力网的稳态计算电力网的稳态计算电力系统的短路计算电力系统的短路计算电力系统继电保护电力系统继电保护实验实验 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大

2、功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算第七章第七章 电力系统短路计算电力系统短路计算 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算第一节第一节 电力系统的短路故障电力系统的短路故障 一、短路的概念一、短路的概念 所谓短路，是指电力系统除正常情所谓短路，是指电力系统除正常情况以外的一切相与相之间或相与地之况以外的一切

3、相与相之间或相与地之间的间的“短接短接”。 在电力系统正常运行时，除中性在电力系统正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的。点外，相与相或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而产如果由于某种原因使其绝缘破坏而产生了通路，我们就称电力系统发生了生了通路，我们就称电力系统发生了短路故障。短路故障。二、短路的原因二、短路的原因 产生短路的主要原因产生短路的主要原因：1、电气设备载流部分的绝缘损坏 各种形式的过电压（如雷击） 绝缘材料的自然老化、脏污 直接机械损伤2、人为事故 运行人员带负荷拉倒闸 线路检修后未拆除地线就加上电压3、鸟兽跨接在裸露的载流部分4、气象条件恶化 风、雪

4、、雹等自然现象所造成的短路三、短路的种类三、短路的种类对称短路：对称短路：三相短路三相短路k（3）不对称短路：不对称短路：单相接地短路单相接地短路k（1）两相接地短路两相接地短路k（1,1）两相短路两相短路k（2）图短路的类型图短路的类型a）三相短路）三相短路 b）两相短路）两相短路 c）单相接地短路）单相接地短路 d）两相接地短路）两相接地短路 e）两相接地短）两相接地短 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计

5、算四、短路的现象及后果四、短路的现象及后果 电力系统发生短路时，伴随短路所发生的基本现象是： 1 电流剧烈增加电流剧烈增加，例如发电机出线端处发生三相短路时，电流的最大瞬时值可能高达额定电流的1015倍，从绝对值来讲可达上万安培，甚至十几万安培。 2 系统中的电压将急剧下降电压将急剧下降，例如系统发生三相短路时，短路点的电压将降到零，短路点附近的电压也将明显降低。短路的后果短路的后果：（1）短路点的电弧有可能烧坏电气设备。烧坏电气设备。很大的短路电流通过设备会使发热增加，当短路持续时间较长时，可能使设备过热而损坏；（2）很大的短路电流通过导体时，要引起导体间很很大的机械应力大的机械应力，如果导

6、体和它们的支架不够坚固，则可能遭到损坏；（3）短路时，系统电压大幅下降电压大幅下降，对用户工作影响很大。系统中最主要的负荷异步电动机可能停转，造成产品报废及设备损害；（4）有可能使并列的发电厂失去同步，破坏系统稳破坏系统稳定定，引起大片地区停电；（5）不对称短路引起的不平衡电流所产生的不平衡不平衡磁通磁通，会在邻近的平行线路内（如通信线路或铁道信号系统）感应很大的电动势。这将造成通信的干扰并危及设备和人身的安全。 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺

7、制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算五、短路计算的目的五、短路计算的目的(1)校验电气设备的机械稳定性和热稳定性需要短路计算中冲击电流和最大有效值电流；(2)在设计和选择电气主接线时也需要短路计算提供数据；(3)为合理配置各种继电保护和自动装置需要短路计算提供依据。 一、概述一、概述 二、标幺制的概念二、标幺制的概念某一物理量的标幺值某一物理量的标幺值* ，等于它的实际值，等于它的实际值A与所选定的与所选定的基准值基准值Ad的比值，即的比值，即 dAAA *u在短路电流计算中，各电气量的数值，可以用有名值表示，在短路电流计算中，各电气量的数值，可以用有名值表示，也可以用标幺值表示。也可以

8、用标幺值表示。通常在通常在1kV以下的低压系统中宜采用以下的低压系统中宜采用有名值，而高压系统中宜采用标幺值。有名值，而高压系统中宜采用标幺值。u在高压电网中，通常总电抗远大于总电阻，所以可以只计在高压电网中，通常总电抗远大于总电阻，所以可以只计各主要元件的电抗而忽略其电阻。各主要元件的电抗而忽略其电阻。第二节第二节 标么制标么制 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算电力系统中的物理量的标么值电力系统中的物理

9、量的标么值*jXRZjXRZZZjQPSjQPSSSIIIUUUZSIU选择基准值dddddddddd二、基准值选择二、基准值选择ddddddddddddddddddddddUSIIIIUUUXUSjRUSjXRZjXRZISUIIISUIUZUSIUS3333*22*2工程中先选工程中先选求实际值求实际值 三、不同三、不同准标幺值之间的换算准标幺值之间的换算 电力系统中各电气设备如发电机、变压器、电抗器等所给电力系统中各电气设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的标幺值都是额定标幺值出的标幺值都是额定标幺值 ，进行短路电流计算时必须将它们，进行短路电流计算时必须将它们换算成统一基准值的标幺值。

10、换算成统一基准值的标幺值。 换算方法是：换算方法是： 先将以额定值为基准的电抗标幺值先将以额定值为基准的电抗标幺值 还原为有名值，即还原为有名值，即 *NXNNNNNSUXXXX2*选定选定Sd和和Ud，则以此为基准的电抗标幺值为：则以此为基准的电抗标幺值为： 22*2*ddNNNddddUSSUXUSXXXXavNdUUU若取若取 ，则，则 NdNdSSXX* 四、电力系统各元件电抗标幺值的计算四、电力系统各元件电抗标幺值的计算 发电机：发电机：通常给出通常给出SN、UN和额定电抗标幺值，则和额定电抗标幺值，则 *NGXNdNGGSSXX*变压器：变压器：通常给出通常给出SN、UN和短路电压

11、百分数和短路电压百分数 ， %kU1001003100%*NTNTNNkkXUXIUUU由于由于 NdkNdNTTSSUSSXX100%*所以所以式中，式中， 为变压器的额定电抗标幺值。为变压器的额定电抗标幺值。 100%*kNTUX电抗器：电抗器：通常给出通常给出INL、UNL和电抗百分数，其中和电抗百分数，其中 %LX1001003%*NLNLLNLLXUXIX22*222*100%3100%dNLNLdNLdNLNLdLddNLNLLdLLUUSSXUUSSXUSIUXXXX 式中，式中， 为电抗器的额定容量。为电抗器的额定容量。 NLNLNLIUS3输电线路：输电线路：通常给出线路长度

12、和每公里的电抗值，则通常给出线路长度和每公里的电抗值，则 2*ddWLdWLWLUSXXXX五、多级电压网络中标么值计算五、多级电压网络中标么值计算10.5/121IT1T2GXL1XL2110/6.6XGXT1*2*2*1LTLXXXXG*XT1*221LTLXXX画出等值电路。选基本级，基准画出等值电路。选基本级，基准X Xd d和和U Ud d。将不是基本级上电抗。将不是基本级上电抗有名值折算到基本级，再分别求相应元件电抗标么值。有名值折算到基本级，再分别求相应元件电抗标么值。上例若选基本级为上例若选基本级为I,I,则有则有2122221222222122*2121211212121*1

13、21*12*2222122212121121)/()/(6 . 61101215 .10kkUUUSXkkUSXUSXkkUSXXkUUUSXkUSXUSXkUSXXUSXXUSXXXkkXXkXXkXkk变压器变比：ddIIIdIIIdLddLddLddLLddIIdIIdLddLddLddLLddTTddGGLLTTLL求电抗标幺值，作等值电路1 1、准确计算法（用变压器实际变比）、准确计算法（用变压器实际变比）1）选基本级（段），基准Sd和Ud；2）求其它级基准电压；IdIdkkkUU21)1(1kvkkUUkvkUUkvUUddIIIddIIdId26.7)6.6/110)(121/5

14、.10(5.10121121/5.105.105.102112d本dUSXX 3）按每级（段）基准电压求该段相应的电抗标么值。2 2、近似计算法、近似计算法 当电力系统中变压器较多时，计算各级基准电压当电力系统中变压器较多时，计算各级基准电压较复杂。近似计算法用线段的平均额定电压较复杂。近似计算法用线段的平均额定电压U Uavav=1.05U=1.05UN N去代替该段线路的基准电压。去代替该段线路的基准电压。U UN N(kv(kv) 3 6 10 35) 3 6 10 35 110 220 500 110 220 500U Uavav(kv(kv) 3.15 6.3 10.5 37) 3.

15、15 6.3 10.5 37 115 230 525 115 230 525I I段段 U UdIdI=10.5kv =10.5kv IIII段段 U UdIIdII=1.05=1.05110=115kv110=115kvIIIIII段段 U UdIIIdIII=1.05=1.056=6.3kv6=6.3kvIT1T2GXL1XL2110/6.6GIIIIII30MVA10.5KVX”d=0.26E=11KV31.5MVA10.5/121KVUk%=10.580km0.4/km15MVA110/6.6KVUk%=10.56KV0.3KAXR%=52.5km0.08/kmT1T2LCE*X1*X

16、2*X3*X4*X5*X6*例例 对下图所示的输电系统，试分别用准确计算法对下图所示的输电系统，试分别用准确计算法和近似计算法计算各元件电抗标么值。和近似计算法计算各元件电抗标么值。解解 取第取第I I段电路为基本段。段电路为基本段。1 1、准确计算法、准确计算法05.15 .101138.026.71005 .208.010.126.71003 .0361005358.0121100151101005 .1022.0121100804 .033.05 .101005 .315 .101005 .1087.05 .10100305 .1026.026.76 .61101215 .1015 .1

17、01121121/5 .1015 .1015 .10,100*22*622*5222222*2*4422*3222121*1*212222*1211dIdIIIdLdIIIdLNLNLNdIIdNTNTNTdIIdLdIdNTNTNTdIdNNGNdIdIIIdIdIIdIdUEE发电机电势USXX电缆线USIUXX电抗器USSUXXT变压器USXX输电线路USSUXXT变压器USSUXX发电机kvKKUUkvKUU求kvUMVAS取 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电

18、抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算2 2、近似计算法、近似计算法取第I段 Sd=100MVA UdI=10.5KV 第II段 UdII=1.05110=115KV 第III段 UdIII=1.056=6.3KV将上面数据代入计算元件电抗标么值公式（同前面计算公式），就可求各元件电抗的标么值，参见教材P153。第三节 无限大功率电源供电网络的三相短路 一、由无限容量系统供电时三相短路的物理过程一、由无限容量系统供电时三相短路的物理过程 1. 无限容量系统的概念无限容量系统的概念说明：无限大功率电说明：无限大功率电源是一个相对概念，源是一个相对概念，真正的无限大功率电

19、真正的无限大功率电源是不存在的。源是不存在的。 u无限容量系统（又叫无限大功率电源），是指无限容量系统（又叫无限大功率电源），是指系统的容量系统的容量为为 ，内阻抗为零。，内阻抗为零。u无限容量系统的特点：在电源外部发生短路，电源母线上无限容量系统的特点：在电源外部发生短路，电源母线上的的电压基本不变电压基本不变，即认为它是一个恒压源。，即认为它是一个恒压源。u在工程计算中，当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的在工程计算中，当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的5%10%时，就可认为该电源是无限大功率电源。时，就可认为该电源是无限大功率电源。短路前，系统中的短路前，系统中的a相电压和电流分别为相电压

20、和电流分别为)sin(tUuma)sin(tIima22)(arctan)()(RRLLLLRRUImm2. 由无限大功率电源供电的三相对称电路由无限大功率电源供电的三相对称电路 下图所示为一由无限大功率电源供电的三相对称电路。下图所示为一由无限大功率电源供电的三相对称电路。解微分方程得：解微分方程得：nppTtkpmTtkmkiiCtICtZUiaae)sin(e)sin(由于电路中存在电感，而电感中的电流不能突变，则短由于电路中存在电感，而电感中的电流不能突变，则短路前一瞬间的电流应与短路后一瞬间的电流相等。即路前一瞬间的电流应与短路后一瞬间的电流相等。即 CIIkpmm)sin()sin

21、(0)sin()sin(npkpmmiIIC则则 aTtkpmmkpmkIItIie)sin()sin()sin()sin(tUdtdiLRimkk 短路后电路中的电流应满足：短路后电路中的电流应满足：RLLRUIkmpmarctan)(22在短路回路中，通常电抗远大于电阻，可认为，故在短路回路中，通常电抗远大于电阻，可认为，故 090kaTtpmmpmkIItIie cos)sin()cos(由上式可知，当非周期分量电流的初始值最大时，短路全电由上式可知，当非周期分量电流的初始值最大时，短路全电流的瞬时值为最大，短路情况最严重，其必备的条件是：流的瞬时值为最大，短路情况最严重，其必备的条件是

22、：F短路前空载（即短路前空载（即 ）0mIF短路瞬间电源电压过零值，即初始相角短路瞬间电源电压过零值，即初始相角 0aTtpmpmkItIiecos因此因此 对应的短路电流的变化曲线如图所示。对应的短路电流的变化曲线如图所示。图图 无限大容量系统三相短路时短路电流的变化曲线无限大容量系统三相短路时短路电流的变化曲线第三节 无限大功率电源供电网络的三相短路 二、三相短路冲击电流二、三相短路冲击电流 在最严重短路情况下，三相短路电流的最大瞬时值称为冲在最严重短路情况下，三相短路电流的最大瞬时值称为冲击电流，用击电流，用ish表示。表示。 由图知，由图知，ish发生在短路后约半个周期（发生在短路后约

23、半个周期（0.01s）。）。pshTpmTpmpmshIKIIIiaa2)e1 (e01. 001. 0其中，其中，短路电流冲击系数。短路电流冲击系数。 aTshK01. 0e1意味着短路电意味着短路电流非周期分量流非周期分量不衰减不衰减当电阻当电阻R=0时，时，2shKRXRLTa1ee001. 0aT1shK当电抗当电抗=0时，时， ，0ee01. 0aT0RXRLTa意味着不产生意味着不产生非周期分量非周期分量第三节 无限大功率电源供电网络的三相短路1Ksh 2 因此因此pshIi55. 2在高压电网中短路时，取在高压电网中短路时，取Ksh=1.8，则，则 在发电机端部短路时，取在发电机

24、端部短路时，取Ksh=1.9，则，则 pshIi69. 2在低压电网中短路时，取在低压电网中短路时，取Ksh=1.3，则，则 pshIi84. 1 三、三相短路冲击电流有效值三、三相短路冲击电流有效值 任一时刻任一时刻t的短路电流的有效值是指以时刻的短路电流的有效值是指以时刻t为中心的一个为中心的一个周期内短路全电流瞬时值的方均根值，即周期内短路全电流瞬时值的方均根值，即 2222d)(1d122TTTTttnptptttkkttiiTtiTI第三节 无限大功率电源供电网络的三相短路短路电流最大有效值出现在短路后第一个周期短路电流最大有效值出现在短路后第一个周期221222212221201.

25、02210201.02102)1(21)1()2()1()2()(2)cos(1)cos(1shpshppshpmpmTpmpmTTpmpmTTtpmpmshKIKIIKIIeIIdteItITdteItITIaaapshII62. 1当当Ksh=1.9时，时， ; 当当Ksh=1.3时，时， pshII09. 1pshII51. 1当当Ksh=1.8时，时， 四、三相短路稳态电流四、三相短路稳态电流三相短路稳态电流是指短路电流非周期分量衰减完后的三相短路稳态电流是指短路电流非周期分量衰减完后的短路全电流，其有效值用短路全电流，其有效值用 表示。表示。 I在无限大容量系统中，短路后任何时刻的短

26、路电流周期在无限大容量系统中，短路后任何时刻的短路电流周期分量有效值（习惯上用分量有效值（习惯上用Ik表示）始终不变，所以有表示）始终不变，所以有 kpIIIII 2 . 0I 式中，为次暂态短路电流或超瞬变短路电流，它是短路瞬式中，为次暂态短路电流或超瞬变短路电流，它是短路瞬间（间（t=0s）时三相短路电流周期分量的有效值；为短路后）时三相短路电流周期分量的有效值；为短路后0.2s时三相短路电流周期分量的有效值。时三相短路电流周期分量的有效值。2 . 0I第三节 无限大功率电源供电网络的三相短路 五、无限大容量系统短路电流和短路容量的计算五、无限大容量系统短路电流和短路容量的计算 1短路电流

27、短路电流 *133XXXUUXUXUIIIddavddavdkk*13XUSIIIddkdk 2短路容量：短路容量：*133XIIIIUIUSSSkdkddkavdkk*XSSSSdkdk kavkIUS3或或第三节 无限大功率电源供电网络的三相短路例7-1 试求k点短路电流IP、ish、SMVAXSSKAIkiKAKAXIIKAKVMVAUSIXXX总电抗SSUX变压器USlxX线路KVUKVUMVAS取dPshshdPdddTLNdkTddLddd148676. 010088. 531. 28 . 12231. 2676. 056. 156. 0525. 0201

28、001005 .10100%151. 0115100504 . 037115100*22*2210*21XL*XT*k35kvL 110kv50km0.4/kmG20MVAUk%=10.5kSU=常数常数X0解： 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算第四节第四节 网络简化与转移电抗的计算网络简化与转移电抗的计算网络等值简化网络等值简化 等值电势法等值电势法 星网变换法星网变换法 利用网络对称性化简利用网络对称

29、性化简转移阻抗（电抗）转移阻抗（电抗） 利用转移电抗计算三相短路电流利用转移电抗计算三相短路电流 一、网络等值简化一、网络等值简化1、等值电势法原则：使变换前后网络中其它部分的电压、电流保持不变。II1I2InZ1Z2ZnE1E2EnUIZeqUEeq21122121212112111212122112211111201/111110,0XXXEXEEXXXXXXXnZEZE从而ZEZEZEZE令UZZZZZZEE令EZUEZUEZUEZUEZUEI变换后ZUEZUEZUEI变换前eqeqniiieqeqeqeqnnnniieqeqneqdqeqnndqeqnn 2010/12电力工程电力工程

30、 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算2 2、星网变换法、星网变换法1234nx1x2x3x4x121234x24x13x34x14x23消去节点n)1111(1432121121xxxxxxxxxxxmkknjninijm网络的顶点数 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实

31、用系统实用计算计算3 3、利用网络对称性化简、利用网络对称性化简网络对称性：网络的结构相同，电源一样，阻抗参数相等，短路电流走向一致1、电位相等的节点可直接相连2、等电位点之间的电抗可短接后除去x6x3x4x1x2x5E1E2kkx6X3/2X1/2Eeq=E1=E2若E1=E2 x1=x2 x3=x4二、转移阻抗二、转移阻抗kkkkkkkxExExEIIII332211321E3E1E2kX1X2X4X5kE1E2E3x3kx2kx1k研究各电源研究各电源E E1 1、E E2 2、E E3 3对短路点对短路点k k的贡献。各电源分别作用在的贡献。各电源分别作用在k k点上产生短路电流点上产

32、生短路电流I I1k1k、I I2k2k、I I3k3k。从而总短路电流从而总短路电流ikiikIEz转移阻抗：网络中第转移阻抗：网络中第i i个电源节点加电势个电源节点加电势EiEi, ,其它电势为其它电势为0 0，则则EiEi与从第与从第k k个节点流出网络的电流之比为个节点流出网络的电流之比为i i节点与节点与k k节点节点之间转移阻抗。之间转移阻抗。三、利用转移电抗计算三相短路电流三、利用转移电抗计算三相短路电流1 1、网络化简法、网络化简法 消去电源节点和短路点之外的所有中间节点。消去电源节点和短路点之外的所有中间节点。)1111()1111()1111(43214334321422

33、4321411xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxkkkx1kE3E2E1x2x3x4E1kE3E2x3kx2kx1kkE1E2E3x1kx2kx3kkkkkkkKXEXEXEIIII332211321例7-2 (1)试分别用网络化简法求各电源对短路点的转移电抗； (2)若在k点发生三相短路，试求k点短路电流的标么值。45.04.14.153.14.14.149.04.14.153.14.153.149.04.14.153.14.153.1*5*4*3*5*4*9*5*4*3*5*3*8*5*4*3*4*3*7XXXXXXXXXXXXXXXXXX(1)求转移电抗X3* X4* X5*形变

34、换Y形X7* X8* X9* 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算21.1)111(04.3)111(*11*10*8*11*8*3*11*10*8*10*8*2XXXXXXXXXXXXkk将X8* X10* X11*Y形变换为形X2k* X3k* X23*69. 221. 10 . 104. 31 . 183. 025. 13*32*21*1*KKKkXEXEXEI2、求短路电流 2010/12电力工程电力

35、工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算第五节 有限容量系统供电网络三相短路的实用计算 无限大功率电源无限大功率电源-容量为无限大，内阻抗为零容量为无限大，内阻抗为零的电源。外电路发生故障所引起功率变化对电源影响的电源。外电路发生故障所引起功率变化对电源影响甚微。在计算短路时，认为短路电流周期分量幅值保甚微。在计算短路时，认为短路电流周期分量幅值保持不变。持不变。 实际电源容量总是有限的，如果短路发生在电实际电源容量总是有限的，如果短路发

36、生在电源附近时，就要考虑其短路将会对电源内部产生影源附近时，就要考虑其短路将会对电源内部产生影响，短路电流周期分量幅值不能保持不变。如何计响，短路电流周期分量幅值不能保持不变。如何计算周期电流？算周期电流？ 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算 三相突然短路定子电流周期分量增加 对转子绕组去磁磁链守恒产生附加电流保持电机中磁链不变 附加电流产生磁通 会使定子电流更增加随着时间附加电流会逐步衰减，定子电流周期分

37、量电流也会逐步衰减到稳态短路电流一、同步发电机突然三一、同步发电机突然三相短路的电磁暂态过程相短路的电磁暂态过程 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算需要求短路瞬间定子电流周期分量，从等值电路的角需要求短路瞬间定子电流周期分量，从等值电路的角度，需要确定一个短路瞬间不发生突变电势，用它求度，需要确定一个短路瞬间不发生突变电势，用它求短路瞬间定子电流周期分量。短路瞬间定子电流周期分量。该电势求取：该电势求取：无

38、阻尼绕组无阻尼绕组 xxd d 暂态电抗暂态电抗 U U、I I 正常运行时同步发电机端电压和电流。正常运行时同步发电机端电压和电流。有阻尼绕组有阻尼绕组 x”x”d d 次暂态电抗次暂态电抗IUEdjxIUEdjx 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算二、起始次暂态电流和冲击电流计算二、起始次暂态电流和冲击电流计算起始次暂态电流-短路电流周期分量初值计算次暂态电势E0” 00020020000sin)cos

39、()sin(IxUIxIxUE)(0kxxEI例例 一同步发电机短路前运行状态一同步发电机短路前运行状态 2075. 16 . 01125. 010796. 1)8 . 01125. 0()6 . 01125. 01 (125. 08 . 0cos1122000IkiExIUshsh起始次暂态电流起始次暂态电流I”I” 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算异步电动机对短路电流影响异步电动机对短路电流影响kX”

40、E”GD异步电动机次暂态电抗异步电动机次暂态电抗 88. 06 . 012 . 012 . 08 . 0cos11sin)cos()sin(2 . 0741000000020020000000ExIUIxUIxIxUEIjxUExIIxstst 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算配电网中接异步电动机数量多，用综合负配电网中接异步电动机数量多，用综合负荷表示荷表示一般取一般取 E”=0.8 x”=0.35 (

41、E”=0.8 x”=0.35 (负荷负荷0.20.2、变压器线路变压器线路0.15)0.15)冲击电流冲击电流kshLD负荷冲击系数。一般取1，有大容量电动机时取1.31.8计负荷影响短路冲击22LDshLDshshIkIki2LDshLDshLDIki 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算三、应用计算曲线计算短路电流三、应用计算曲线计算短路电流有限容量电力系统短路（周期分量）电流随时间变化有限容量电力系统短路（周期分量）电流随时间变化 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算1、任意时刻三相短路电流的计算任意时刻三相短路电流的计算计算曲线法计算曲线法 有限容量电力系统短路（周期分量）电流随时间变化，工程中利用计算曲线来确定短路后任意指