发电厂电气部分与磁流体发电

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概述Generalintroduction

一.

发电厂和变电所的作用Actionofpowerplantandsubstation二.本门课主要内容Maincontentofthetext-books三.本门课的作用Actionoftheclass

四.

参考资料Thereferencebooks

一、电力系统的构成1.发电厂：生产电能，并通过升压站将电能提高到一定高的电压等级。

2.降压变电所：传输电能并改变电压（降压），直至达到负荷所需要的电压。

发电厂变压器二、本门课程的主要内容

1.短路电流计算2.高压电气设备3.电气主接线4.发电厂和变电所的自用电5.配电装置6.电气设备的选择7.发电厂和变电所的控制与信号三、本门课程的作用

在完成《电路》、《电机学》、《电力系统分析》课程学习的基础上，通过本门课程的学习，使学生了解和掌握发电厂变电所电气部分的组成；高压开关电器的基本结构、工作原理及其选择；电气主系统的基本接线原理；高压配电装置的基本结构形式；发电厂变电所的控制与信号部分。该课程是本专业重要的专业课之一。

四、参考资料1、《发电厂电气部分》中国电力出版社熊信银2、《发电厂电气部分》中国电力出版社姚春球3、《电力系统工程》上海电力学院陆敏政4、《电力工程设计手册》西北电力设计院

第一章电力系统概述

第一节电力系统的构成

a.易于将其它形式的能转化为电能b.便于远距离输送（输电线路、电缆）c.电能集中，分配自由，能够满足各生产过程的工艺过程d.速度快（30万km/s），能量大，能做到约时停送电e.利用率高，清洁经济，便于自动化控制

电能优点

电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户图1-1电力系统示意图

动力系统=电力系统+动力装置电力网=变压+输电线路

图1-2从发电厂到用户的发、输、配电过程一、各种发电厂简介生产电能的工厂称为发电厂，按使用能源不同可为火电厂——煤（天然气、石油）———→热能———→电能燃烧化学能机械能水力发电厂——水（落差流量）——→机械能——→电能

汽轮机

水轮机

反应堆核裂变

机械能

核电站——铀、钚——————→热能———→电能汽轮机

其它能源发电厂：风力、地热、太阳能、潮汐能发电厂等。火力发电厂厂的分类a、凝汽汽式发电厂厂（专供发发电）b、热电厂（发发电兼供热热）——在在发电的同同时将一部部分作过功功的蒸汽从从汽轮机中中抽出用管管道输给附附近需要热热蒸汽的用用户。利用用率高,热能利用率率由40％％可提高到到60％～～70％c、燃燃气轮机发发电厂燃燃料料（石油、、天然气））燃烧所产产生的高温温气体直接接冲动燃燃气轮机的的转子旋转转。建设工工期短，开开停机灵活活方便，便便于电网调调度控制，，宜于承担担高峰负荷荷而作为电电力系统中中的调峰电电厂核电厂利用原子核核裂变产生生的高热将将水加热为为水蒸气驱驱动汽轮机机发电机发发电的电厂厂承担系统基基本负荷设备利用小小时数大于于6500小时污染降低造价高但消消耗燃料少少，容量为为50万kw的大电电厂，需铀铀燃料20吨/年。。应为发展前前景，但有有放射性污污染，不宜宜建在人口口稠密、地地震活动地地区特点美国纽约的的一家核电电厂的外观观水力发电厂厂利用自然界界江河水流流的落差，，通过筑坝坝等方式提提高水位，，使水的位位能释放驱驱动水轮机机发电机组组发电的电电厂依据提高水水位的方法法不同，水水电站可分分为：坝后式水电电站：是在河流上上建筑一座座很高的拦拦河坝，提提高上游水水位形成水水库，使坝坝的上下游游形成落差差，电站建建在堤坝的的后面。三三峡水电站站属于这种种类型。引水式式水电电站：：是在具具有相相当坡坡度的的弯曲曲河段段上游游筑一一低坝坝，拦拦住河河水，，然后后利用用沟渠渠或隧隧道，，将上上游直直接引引至建建在河河段末末端的的水电电站。。综合利利用水水资源源项目目，如如发电电、航航运、、灌溉溉等。。丰水期期满载载，枯枯水期期承担担尖峰峰负荷荷开停机机方便便灵活活不需燃燃料，，发电电成本本低水工建建筑工工程量量大，，建设设周期期长设备利利用小小时数数低调峰电电站1500至至3000小时时基荷5000至至6000小时时特点点坝后式式水电电站开始上上课啦啦！！！二、电电力网网连接发发电厂厂和用用户的的中间间环节节，一一般分分成输电网网和配电网网两部分分。输电网网变电所所>220KV输输电线线路配电网网配电变变压器器<110KV配配电线线路输电网网将电电能输输送到到距离离较远远的各各地区区配电电网或或直接接送给给大型型工厂厂企业业；配配电网网将电电能分分配到到各类类用户户1、电电力网网的接接线方方式无备用用方式式：仅仅用一一回电电源线线向用用户供供电，，电网网结构构简单单、运运行方方便、、投资资少但但可靠靠性差差，宜宜向一一般用用户供供电有备用用方式式：用用户能能从两两回或或两回回以上上线路路得到到供电电的电电网，，供电电可靠靠性高高，运运行控控制较较复杂杂，宜宜于对对重要要用户户供电电放射式式无备用用方式式干线式树枝式式有备用用方式式双回路路放射射式双回路路干线线式双环式式单环式式两端供供电式式2、变变（配配）电电所的的类型型和作作用变电所所的作作用：：（1））改变变电压压（2））接受受分配配电能能（3））把不不同电电压等等级的的网络络连接接起来来▉枢纽变变电所所枢纽变变电所所位于于电力力系统统的枢枢纽点点，汇汇集多多个电电源，，连接接电力力系统统高压压和中中压的的几个个部分分，电电压等等级一一般为为330～500kV。这种变变电所所一旦旦停电电，将将造成成大范范围停停电，，引起起系统统解列列，甚甚至整整个系系统瘫瘫痪。。因此此，枢枢纽变变电所所对电电力系系统运运行的的稳定定和可可靠性性起着着重要要作用用。说明：：330kV电电压为为非国国际标标准电电压等等级。。在我我国电电力系系统中中只有有个别别输电电线路路在使使用。。▉中间变变电所所中间变变电所所的电电压等等级一一般为为220～～330kV，，汇集集2～～3个个电源源和若若干线线路，，高压压侧起起交换换功率率的作作用，，或使使长距距离输输电线线路分分段，，同时时降压压对一一个区区域供供电。。这样的的变电电所在在系统统中主主要起起中间间环节节的作作用，，故称称中间间变电电所。。全所所停电电后，，将引引起区区域电电网的的解列列。▉地区变变电所所和终终端变变电所所地区变变电所所地区变变电所所的电电压等等级一一般为为110～～220kV，，主要要向一一个地地区用用户供供电，，是一一个地地区或或一个个中小小城市市的主主要变变电所所，一一旦停停电，，将造造成该该地区区或城城市供供电的的紊乱乱，甚甚至中中断供供电。。终端变变电所所终端变变电所所位于于配电电线路路的末末端，，接近近负荷荷处，，电压压等级级一般般为35～～110kV，，经降降压后后直接接向用用户供供电。。降压压后的的电压压一般般为10kV和和0.4kV，，分别别向不不同的的用户户供电电。按作作用用划划分分：：1））升压压变变电电所所：：设于于发发电电厂厂内内或或电电厂厂附附近近，，将将发发电电机机电电压压升升高高由由高高压压输输电电线线路路将将电电能能送送入入电电力力系系统统2））降压压变变电电所所：：位于于负负荷荷或或网网络络中中心心，，连连接接电电力力系系统统各各部部分分，，降降低低电电压压，，供供地地区区负负荷荷用用电电3））开关关站站：：仅起起连连接接电电力力系系统统各各部部分分的的作作用用，，可可以以进进行行输输电电线线路路的的断断开开或或接接入入，，无无变变压压器器进进行行电电压压变变换换，，一一般般是是为为了了电电力力系系统统的的稳稳定定而而设设置置的的。。三、、电电力力负负荷荷分分类类电力力用用户户从从电电力力系系统统中中取取用用的的用用电电功功率率，，称称为为用用电电负负荷荷，，包包括括有有功功负负荷荷和和无无功功负负荷荷。。按按用用户户负负荷荷的的重重要要程程度度可可分分为为：：对I类类负荷荷应有有两个个以上上独立立的电电源供供电，，备有有备用用柴油油发电电机；；II类负负荷由由不同同的变变压器器或两两条母母线取取得两两路电电源，，III类类负荷荷单回回路供供电即即可第二节节电电力系系统联联网运运行的的优越越性提高供供电的的可靠靠性减少总总用电电负荷荷的峰峰值可以安安装高高效率率的大大容量量机组组可以水水火互互济节节约能能源改改善电电网调调节性性能可以提提高电电能质质量减少系系统中中总备备用容容量的的比重重▉▉▉▉▉▉第三节节电电能的的质量量标准准衡量电电能的的指标标主要要是频率、、电压压和波波形一、频频率我国规规定的的电力力系统统的额额定频频率为为50HZ大容量量系统统允许许频率率偏差差±0.2HZ中小容容量系系统允允许频频率偏偏差±±0.5HZ。二、电电压三、波波形:电力系系统的的供电电电压压（或或电流流）的的波形形为严严格的的正弦弦形。。三相异异步电电动机机的调调速方方法有有：(1)改改变极极对数数p；；(2)调节节电源源频率率f；；(3)使使电动动机的的转差差率发发生变变化线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%Ue10kv及以下±7%Ue低压照明及农业用电(+5%~-10%)Ue第四节节电力力系统统的电电压等等级一、电电力系系统的的额定定电压压等级级额定电电压的的确定定方法法用电设设备的的额定定电压压=电电力网网的额额定电电压发电机机的额额定电电压=1.05电力力网额额定电电压图1-3用用电电设备备和发发电机机额定定电压压说明明变压器器的额额定电电压：：一次侧侧相当当于用用户其额定定电压压=电电力网网的额额定电电压，，但与发发电机机直接接相连连的=1.05电力力网的的额定定电压压二次侧侧相当当于电电源，其额定定电压压=1.1电力力网的的额定定电压压，但10kv及以以下阻阻抗电电压小小于7.5%=1.05电电力网网的额额定电电压例1、、已知知图所所示系系统中中线路路的额额定电电压，，试求求发电电机和和变压压器的的额定定电压压图1-4例例1-1供供电系系统图图解：发发电机机G的的额定定电压压UN.G=1.05UN.1WL=1.05×6=6.3kV变压器器1T的额额定电电压UIN.IT=UN.G=6.3kVU2N.2T=1.1UN.2WL=1.1××110=121kV1T额额定电电压为为6.3/121kV变压器器2T的额额定电电压UIN.IT=UN.2WL=110kVU2N.2T=1.05UN.3WL=1.05×10=10.5kV2T的的额定定电压压为110/10.5kV开始上上课啦啦！！！我国交交流电电力网网和电电气设设备的的额定定电压压（kv））用电设备额定电压与电力网额定电压发电机额定电压变压器额定电压原边绕组副边绕组接电力网接发电机0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066110110121220220242330330363500500550750750825二、电电压等等级的的选择择大型联联合企企业用用电量量很大大，往往往以以110KV和和220KV供供电中型企企业多多以35KV供供电一般工工厂可可用10KV供供电小型工工厂可可用低低压380V供供电。。工矿企企业内内部配配电线线路电电压分分为高高压配配电电电压和和低压压配电电电压压。高压配配电多多为10KV，，如果果工厂厂拥有有较多多6KV高高压用用电设设备，，可考考虑用用6KV作作为工工厂高高压配配电电电压，，如果果仅有有个别别6KV用用电设设备，，则可可通过过专用用的10/6.3KV变变压器器单独独供电电，大大型企企业厂厂区范范围很很大，，也有有采用用35KV作为为厂区区高压压配电电电压压深入入车间间，直直接降降为380V供供给低低压用用电设设备，，可省省去10KV这这一中中间变变压环环节。。工厂内部低低压配电多多为380/220V第五节电力力系统的中中性点接地地方式1、电力系统的的中性点：：发电机、、变压器的的中性点且指变压器器Y形接线线2、运行方方式共三种种：中中性点点不接地运运行方式中性点经消消弧线圈接接地运行方方式中性点直接接接地运行行方式前两种接地地系统统称称为--------小接地地电流系统统，后一种接地地系统又称称为--------大接接地电流系系统3、分析中中性点运行行方式的目目的：运行方式的的不同会影影响运行的的可靠性、、设备的绝绝缘、通信信的干扰、、继电保护护等C—各相对对比地之间间是空气层层，空气是是绝缘介质质，组成分分散电容为了方便讨讨论，认为为：1）、三相相系统对称称（即电源源中性点的的电位为零零）2）、对地地分散电容容用集中电电容表示,相间电容容不予考虑虑3）、假设设三相系统统完全对称称，则负荷荷电流、、、、对称。4）、中性性点与地电电位一致一、中性点点不接地系系统1、正常运运行情况：：（3）各相相对地电容容电流的相相量和为零零，所以没有电容电流流流过大地N负荷UVW（2）各相相对地的电电压分别为为电源各相相的相电压。(1）中性点与地地等电位，，即W单相接地地后，中性性点N对地地电压变为为则U相对地地电压则V相对地地电压此时，U、W相间电压为V、W相间电压为U、V相间电压为由相量图看看：即：大小为三倍的相电压接地电流为为由相量图看看：三相的线电压对称且大小不变（2）3-6KV系系统当接地地电流≤30A时3、适用范范围：（1）电压压在500V以下的的三相三线线制系统（3）10KV系统统当接地电电流≤20A时（4）35KV系统统当接地电电容电流≤10A时单相接地故故障：（假假设W相接接地，接地地电阻为零零）（1）中性点对地电压为故障相电压：线电压保持持不变（3）接地地电流为容容性，等于于正常时一一相对地电电容电流的的3倍N负荷UVW（2）U、V两相对地电压升高了倍，分析当发生单相电压发生变化:故障相电压下降（零）非故障相上升（线电压）对地电流发生变化：为原来单相对地电容电流的3倍。结论绝缘水平按按线电压设设计三相系统仍仍然对称，，可以继续续运行2小小时因存在在接地地容性性电流流，故故在接接地点点有电电弧中性点点不接接地电电力网网发生生d(1)时，仍仍可继继续运运行2h，，但若若接地地电流流值过过大，，会产产生持持续性性电弧弧，危危胁设设备，，甚至至产生生三相相或二二相短短路。。当发生生单相相接地地故障障时，，中性性点电电位上上升为为相电电压∵消弧弧线图图为可可调电电感线线圈∴电感感电流流IL流过接接地点点，其其总接接地电电流I’地=IL＋IC调线圈圈数，，使I地=0∵IL与IC方向相相反∴IL起到抵抵消IC的作用用。问题的的提出出:为为什么么要采采用中中性点点经消消弧线线圈接接地系系统？？工作原原理二、中中性点点经消消弧线线圈接接地的的三相相系统统1、正正常工工作时时：与中性性点不不接地地的情情况相同同,消消弧弧线线圈圈内内无电电流流流过过。。2、、单单相相接接地地时时：：因此此时时中中性性点点电电位位为为相压压,此此时时消消弧弧线线圈圈中中有有电电感感电电流流流流过过，，在在接接地地处处与与接接地地电电容容电电流流相相抵消消。3、、适适用用范范围围：：在3-60KV系系统统中中，，凡凡不符符合合中中性性点点不不接接地地条条件件的的，均均可可采用用消消弧弧线线圈圈接接地地。。N负荷UVWN负荷UVW补偿偿方方式式及及选选用用1、、全全补补偿偿接地地点点电电流流为为零零（（不不采采用用））缺点点：：由由XL=Xc，，网网络络容容易易因因不不对对称称形形成成串串联联谐谐振振过过电电压压2、、欠欠补补偿偿接地地点点为为容容性性电电流流（（少少采采用用））缺点点：：易易发发展展成成为为全全补补偿偿方方式式3、、过过补补偿偿为感感性性电电流流(采采用用)注意意：：电电感感电电流流数数值值不不能能过过大大4.补补偿偿度度和和脱脱谐谐度度（（说说明明补补偿偿的的程程度度））补偿偿度度－－－－－－－－脱脱谐谐度度－－－－－－－－在选选择择消消弧弧线线圈圈的的容容量量时时，，考考虑虑到到采采用用过过补补偿偿方方式式且且为为系系统统留留有有发发展展余余地地，，其其容容量量:－－－－－－－系系统统一一相相接接地地的的电电容容电电流流A－－－－－－－系系统统相相电电压压KV三、、中中性性点点直直接接接接地地的系系统统1、、中中性性点点的的电电位位恒等于于地地电电位位未接接地地相相对对地地电电压压基基本本不不变变，，仍仍近近似似于于相相电电压压。。接地地电电流流很很大大（（短短路路电电流流）），，继继电电保保护护动动作作。。2、、单单相相接接地地时时，，接接地地相相对对地地电电压压为为零零3、、适适用用范范围围：：大部部分分110KV系系统统，，220KV及及以以上上系系统统。。N负荷UVW四、中性性点不同同接地方方式的比比较和应应用范围围1、供电电的可靠靠性经消弧线线圈接地地>不接接地>直直接接地地2、过电电压与绝绝缘水平平大接地→→相电压压小接地→→线电压压3、对通通讯与信信号系统统的干扰扰程度大接地→→电流大大、干扰扰大小接地→→电流小小，干扰扰小（一）比比较（二）、、应用范范围110kv及以以上———直接接接地20~60kvI<10A———中性点点不接地地I>10A———中性点点经消弧弧线圈3~10kvI<30A———中性点点不接地地I>30A———中性点点经消弧弧线圈供供电1kv及及以下———直接接接地第二章短短路电流流计算第一节概概述一、短路路的概念念和短路路的原因因1、概念念所谓短路路（shortcircuit），是指指电力系系统中一一切未通通过任何何负荷的的相与相相之间或或相与地地之间（（对于中中性点接接地的系系统）发发生通路路的情况况。2、原因因电器绝缘缘损坏(主要运行人员误操作（如带负荷拉倒闸）；其他因素（暴风雪、地震等自然灾害和动物误碰等）。

带负荷拉拉倒闸二.短路路的危害害短路电流流的热效效应使设设备急剧剧发热，短路电流产生很大的电动力，可能使设备永久变形或严重损坏；短路时系统电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作；短路可能使电力系统的运行失去稳定；不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作。三、短路路的类型型四、短路路电流计计算目的的选择和校校验各种种电气设设备，例例如断路路器、互互感器、、电抗器器、母线线等；；合理配置置继电保保护和自自动装置置；作为选择择和评价价电气主主接线方方案的依依据。。五、短短路电流流实用计计算的基基本假设设条件（1）系统统在正常常运行时时是三相相对称的的。（2）系系统各元元件的磁磁路不饱饱和，即即各元件件的电抗抗值与电电流大小小无关，，所以在在计算中中可以以应用叠叠加原理理。（3）系系统中所所有元件件只计入入电抗，，输电线线路的电电容及电电力系统统各元件件的电阻阻，一般般在高压压电路计计算中，，都略去去不计，，但在计计算短路路电流流的衰减减时间常常数时应应计及电电阻的作作用。（4）短短路为金金属性短短路，即即不计短短路点过过渡电阻阻的影响响。（5）变变压器的的励磁电电流略去去不计，，相当于于励磁阻阻抗回路路断开，，这样可可以简化化变压器器的等等值电路路。（6）电电力系统统中所有有发电机机电势的的相位在在短路过过程中都都相同，，频率与与正常工工作时相相等，不考虑短短路过程程中发电电机转子六、典型型的短路路电流波波形曲线线（一）无穷大容容量系统统三相短短路的暂暂态过程程（二）产生最大大短路电电流的条条件（三）有限容量量系统三三相短路路的暂态态过程（四）三相短路路的有关关物理量量（一）无穷大容容量系统三相相短路的的暂态过过程无穷大容容量系统统的概念念无穷大容容量只是是一个相相对概念念，指电电源系统统的容量量相对于于用户容容量大得得多，在在发生三三相短路路时电源源系统的的阻抗远远远小于于短路回回路的总总阻抗，，以致无无论用户户负荷如如何变化化甚至发发生短路路，系统统的母线线电压都都能基本本维持不不变，即电电压的的幅值值和频频率都都恒定定不变变。无无限大大容量量电源源记作作S=∞∞，，电源源的内内阻抗抗Z＝0（X=0,R=0）。在工程程计算算中，，当电电源系系统的的阻抗抗不大大于短短路回回路总总阻抗抗的5%～～10%，或者者电源源系统统的容容量超超过用用户容容量的的50倍时，，可将将其视视为无无穷大大容量量电源源系统统。无穷大大容量量系统统三相相短路路的暂暂态过过程无穷大大容量量系统统三相相短路路的暂暂态过过程短路前前电路路中的的电流流为：：(2.1)式中：：————短路路前电电流的的幅值值——短短路前前回路路的阻阻抗角角——电电源电电压的的初始始相角角，亦亦称合合闸角角；短路后后电路路中的的电流流应满满足：：方程式式（2.2）的的解就就是短短路的的全电电流，，它由由两部部分组组成：：第一一部分分是方方程式式（2.2）的的特解解，它它代表表短路路电流流的周周期分分量；；第二二部分分是对对应齐齐次方方程的的一般般解，，它代代表短短路电电流的的非周周期分分量。。(2.2)无穷大大容量量系统统三相相短路路的暂暂态过过程短路的的全电电流可可以用用下式式表示示式中：：————短路路电流流周期期分量量的幅幅值，，——短短路后后回路路的阻阻抗角角，——短短路回回路时时间常常数，，C———积积分常常数，，由初初始条条件决决定，，即短短路电电流非非周期期分量量的初初始值值。。（2.3））无穷大大容量量系统统三相相短路路的暂暂态过过程由于电电路中中存在在电感感，而而电感感中的的电流流不能能突变变，则则短路路前瞬瞬间（（用下下标0－表表示））的电电流i0－应该等于短短路发生后后瞬间（用用下标0＋＋表示）的的电流i0＋，将t＝0分别代入入式（2.1）、式式（2.3），可得得因此，短路路的全电流流为无穷大容量量系统三相相短路的最大值：无穷大容量量电源系统统中发生三三相短路无穷大容量量系统三相相短路的暂暂态过程（四）三相相短路的有有关物理量量1.短路路电流冲击击值短路电流冲冲击值（shockvalue），，即在发生生最大短路路电流的条条件下，短短路发生后后约半个周周期出现短短路电流最最大可能的的瞬时值式中Ksh称为冲击系系数，1≤≤Ksh≤2。在高压供电电系统中通通常取Ksh=1.8；；低压供电系系统中通常常取Ksh=1.3。。即t=0.01秒时时出现短路路电流冲击击值三相短路的的有关物理理量2.短路路电流次暂暂态值（暂态值短路路电流）短路电流次次暂态值是是指短路以以后幅值最最大的一个个周期（即即第一个周周期）的短短路电流周周期分量的的有效值。。在无限大大容量系统统中，短路路电流周期期分量幅值值保持不变变，即三相短路的的有关物理理量3.短路路电流稳态态值短路电流稳稳态值（steady－statevalue）是指指短路进入入稳态后短短路电流的的有效值。。无穷大容

4.短短路路冲冲击短路为了简化计算，可假定非周期分量在短路后第一个周期内恒定不变，取该中心时刻t=0.01s的电流值计算。对于周期分量，无论是否为无穷大容量电源系统，在短路后第一个周期内都可认为是幅值恒定的正弦量。所以

三相相短短路路的的有有关关物物理理量量5.短短路路功功率率短路路功功率率又又称称为为短短路路容在短路的实用计算中，常只用次暂态短路电流来计算短路功率，称为次暂态功率，即

（三三））有限限容容量量系系统统三三相相短短路路的的暂暂态态过过程程有限限容容量量电电源源系系统统（（finitesystem）是是相相对对于于无无穷穷大大容容量量电电源源系系统在分析无穷大容量电源系统的三相短路暂态过程时，忽略了短路时系统母线电压幅值的变化。当计计及及电电源源母母线线电电压压变变化化时时，，短短路路电电流流周周期期分分量量的当电源源容容量量比比较较小小，或或者者短路路点点靠靠近近电电源源时，，短短路路引引起起的的电电源源母母线线电电压压的的变变化化就就不不能能忽忽略略。。有限容量系系统三相短短路的暂态态过程实际上，发发电机大多多装有自动动调节励磁磁装置，也也称为自动动电压调整整装置（auto－－voltageregulator，AVR）。当发电电机外部短短路时，发发电机的端端电压急剧剧下降，自自动调节励励磁装置动动作，迅速速增大励磁磁电流，以以使发电机机的端电压压回升。但是由于自自动调节励励磁装置本本身的反应应时间以及及发电机励励磁绕组的的电感作用用，使它不不能立即增

有限容量系系统三相短短路的暂态态过程第二节电电网的等值值电路一、电网中中各元件的的等值电路路同步发电机机等价为电势势和电抗的的串联电路路正常运行时时短路时（a）稳态态运行时（（b）短路初初瞬发电机同步步电抗百分分数发电机次暂暂态电抗百百分数发电机额定定电压KV发电机额定定容量MVA2.变压器器（1）双绕绕组变压器器等值电路路电抗电阻电导电纳变压器额定定电压KV变压器额定定容量MVA变压器的短短路损耗KW变压器的空空载损耗KW变压器短路路电压百分分数变压器空载载电流百分分数（2）三绕绕组变压器器等值电路路图三绕组变压压器等值电电路变压器厂家家给出的短短路损耗数数据变压器厂家家给出的短短路电压数数据3.电抗器器

电抗器器的等值电电路仅是一一个电抗电抗器的电电抗相对百百分数电抗器的额额定电压KV电抗器的额额定电流KA4.输电线线路每千米线路路的电抗每千米线路路的电阻每千米线路路的电纳线路长度输电线路等等值电路高压架空线线路可近取取电缆线路为为架空线路路的1/4~1/65.异步电电动机异步电动机机在正常运运行时，相相当于一个个阻抗；在在短路初瞬瞬次暂态时时段内，接接在短路点点附近（<5m）的的异步电动动机（高压压容量>800KW,低压容容量>200KW））类似于发发电机短路初瞬异异步电动机机等值电路路异步电动机机次电抗百百分数电动机启动动电流倍数数5～6.5二、采用有有名值的电电力网等值值电路电力网的等等值电路均均以单相图图表示，各各电气元件件按接线顺顺序连接，，由于电网网中有变压压器，所以以各元件处处于不同电电压等级，，在连接成成等值电路路时，变压压器本身已已经等价成成阻抗和导导纳，变换换电压的作作用不见了了，因此，，必须将各各元件有名名值参数““折算”到到某一任意意指定的电电压等级。。为简化计计算，各电电压等级采采用平均电电压进行计计算1、各级电电压的平均均电压各输电线路路首端电压压可达1.1，，而线路路末端电压压为，，因因而其平均均电压约为为1.05，，各级级电压的平平均电压见见下表2.阻抗和和导纳的““折算”方方法将原处于电电压级的的阻阻抗和导纳纳“折算””到电压级级的的计算方方法折算后的阻阻抗和导纳纳(级级)折算前的阻阻抗和导纳纳（级级）3.电源电电势的折算算无论原来电电源电势是是多少，都都改为折算算后电压级级的平均电电压即可。。即所任意意选择的电电压级的平平均电压例1.原始始电力网如如下图所示示，画出其其有名值等等值电路解：1）先先自行选取取指定的电电压等级，，假定选取取短路点处处的电压为为指定电压压级即10KV的平平均电压为为10.5KV.2）计算电电网中各元元件的有名名值，并将将有名值折折算到指定定的电压等等级注意：电源源电势为10.5KV，与选选定平均电电压级相等等，所以电电源电势未未变；变压压器的导纳纳折算与阻阻抗折算时时乘的系数数是互为倒倒数的关系系，变压器器参数折算算时额定电电压的选取取可任意选选择高压侧侧或是低压压侧的值，，计算出的的结果是相相等的,如如以变压器器的电阻为为例：3）由计算算出的各元元件有名值值可以画出出电网短路路时的有名名值等值电电路在高压电网网短路计算算中，导纳纳值和电阻阻值与电抗抗值相比较较小可略去去不计，因因此等值电电路可进一一步简化为为：各元件都处处于一个电电压级（10.5KV）），可直接接相加得到到电源到短短路点的总总电抗三、采用标标么值的电电力网等值值电路1、标么值值的定义和和基准值的的确定标幺制是相相对单位制制的一种，，在标幺制制中各物理理量都用相相对值表示示，标幺值值的定义如如下：注：标幺值值是一个没没有单位的的相对值，，通常用带带*的下标标以示区别别。基准值的选选取各量基准值值之间必须须服从电路路的欧姆定定律和功率率方程式。。也就是说说在三相电电路中，电电压、电流流、功率和和阻抗的基基准值Ud、Id、Sd、Zd要满足下列列关系：标幺制一般选取电电压和功率率的基准值值Sd和Ud，则电流和和阻抗的基基准值分别别为：基准值的选选取为了方便计计算，通常常取100MVA为基准功率率，取元件件所在电压压等级的平平均额定电电压为基准准电压，因因为在实用用短路电流流计算中可可以近似认认为电气设设备（除电电抗器外））的额定电电压与所在在电压等级级的平均额额定电压相相等。标幺制2、化标么么值电力网网等值电路路的方法1）统一化化成标么值值：即将原原始网络先先用折算的的方法化成成有名值等等值电路，，再将有名名值电路化化为标么值值电路。例2、如将将例1的有有名值等值值电路化为为标么值等等值电路选取基准值值：计算电电源电电势标标么值值：计算各各元件件电抗抗标么么值：：标么值值等值值电路路如下下图：：若将标标么值值还原原成有有名值值则：：2）就就地化化成标标么值值这种方方法不不必先先用折折算方方法化化为有有名值值等值值电路路，而而是直直接用用各元元件有名值值阻抗抗除以以本电电压级级的阻阻抗基基准值值即可。例3、、用就就地化化成标标么方方法将将例1原始始网络络化为为标么么值等等值电电路解：选选取基基准值值：因为各各元件件的本本级电电压的的平均均电压压不一一致，，所以以各元元件的的本级级阻抗抗基准准值也也不一一致求出各各元件件电抗抗值并并随即即除以以本级级电抗抗基准准值求出电电源电电势标标么值值不同电电压等等级电电抗标标么值值的关关系在实际际的电电力系系统中中电压压等级级是不不同的的，他他们之之间通通过变变压器器连接接，在在计算算短路路电流流时，，需要要求出出短路路点到到电源源之间间的总总电抗抗。为为此应应该把把不同同电压压等级级的电电抗都都归算算到某某一指指定电电压等等级，，化成成该电电压等等级的的电抗抗标么么值。。但是是用标标么值值进行行计算算时有有一个个重要要特点点：即在取取各电电压级级的平平均电电压作作为该该级基基准电电压的的条件件下，，求出出的电电抗标标么值值在不不同的的电压压级是是相等等的。。假设电电源为为无限限大容容量系系统。。选定定基准准容量量为，，取取各电电压级级的平平均电电压为为各级级基准准电压压，段的基基准电电压为为；段的基基准电电压为为；段的基基准电电压为为假假定段段线路路的电电抗有有名值值为。。则电抗抗在段的标标么值值为则该线线路电电抗在在段段的有有名值值为该线路路电抗抗在段段的标标么值值为：：可知在在第第段段的的标么么值与与折合合到第第段段的标标么值值相相等。。因此此，在在采用用标么么值进进行计计算时时，无无论在在哪个个电压压级发发生短短路，，只要要用电电抗所所在电电压级级的平平均电电压作作为基基准电电压求求出标标么值值就不不必再再折算算了。。此关关系对对电压压、电电流也也同样样适用用。即即任何何一个个以标标么值值表示示的量量，经经变压压器变变化后后数值值不变变。但但应该该值得得注意意的是是：标么值相相等并不不等于实实际的有有名值也也相等。。四、电力力网等值值电路有有关公式式和数据据常用电压压级的各各项基准准值（））有名值与与标么值值换算公公式第三节短短路计算算中的网网络化简简网络变换换目的是是简化短短路电路路，以求求得电源源至短路路的等值值总阻抗抗一、高压压电网的的网络化化简1、网络络变换：：对高压压电网，，一般短短路回路路中X>>R，，在短路路计算中中可以仅仅计入电电抗。常常用的网网络等值值变换见见下表：：2、对称称关系法法同电位的的点可以以连接，，其间电电抗器可可去除二、低压压电网的的网络化化简在1000V以以下电网网中，电电阻R较较大也需需计入。。1、当电电路元件件为串联联时：总电抗：：XΣ=X1+X2+….Ω总电阻：：RΣ=R1+R2+….Ω2、当两两个电路路元件为为并联时时总电抗总电阻当R1/X1≈R2/X2时则可认认为中间间等电位位而短接接，直接接化简为为总电抗总电阻第四节三三相短短路的计计算方法法一、无穷穷大电源源系统供供给的短短路电流流1、无穷穷大容量量系统的的概念无穷大容容量只是是一个相相对概念念，指电电源系统统的容量量相对于于用户容容量大得得多，在在发生三三相短路路时电源源系统的的阻抗远远远小于于短路回回路的总总阻抗，，以致无无论用户户负荷如如何变化化甚至发发生短路路，系统统的母线线电压都都能基本本维持不不变，即电压压的幅值值和频率率都恒定定不变。。无限大大容量电电源记作作S=∞，，电源源的内阻阻抗Z＝0（X=0,R=0）。在工程计计算中，，当电源源系统的的阻抗不不大于短短路回路路总阻抗抗的5%～10%，或者电电源系统统的容量量超过用用户容量量的50倍时，可可将其视视为无穷穷大容量量电源系系统。2、无穷大电电源系统统供出的的三相短短路电流流计算方方法1）直接接用有名名值计算算（根据据折算到到短路点点的等值值电路））a.三相相短路电电流周期期分量有有效值(短路点点处次暂暂态短路路电流值值)无穷大容容量电源源系统发发生三相相短路时时，电源源母线电电压不变变，即短短路电流流周期分分量幅值值保持不不变，则则在高压供供电系统统中，若若，，就可略略去电阻阻，则b.短路路电流冲冲击值短路电流流冲击值值和短路路冲击电电流有效效值c.三相相短路功功率在高压断断路器的的选择中中，有时时需要校校验其开开断容量量，为此此需计算算三相短短路时的的次暂态态短路功功率Sk2)用标标么值计计算由于无穷穷大系统统电源电电压保持持不变，，那么电电源相电电压的标标么值为为1二、有限限容量电电源系统统三相短短路电流流的计算算有限容量量电源系系统发生生三相短短路后，，其母线线电压不不再保持持恒定，，短路电电流周期期分量也也随之发发生变化化，这样样，其其短短路电流流周期分分量不能能向无穷穷大系统统那样简简单求出出。但如如果已知短路路后某一一时刻发发电机的的电势，则短路路电流周周期分量量相应时时刻的有有效值可可按下式式直接求求取式中：Et——短路路后t时时刻的发发电机的的电势；；X∑——短路路回路总总电抗。。有限容量量电源系系统三相相短路电电流的计计算1、运算算曲线法法概述在实际工工程计算算中，通通常采用用“运算算曲线””来求解解三相短短路电流流周期分分量的有有效值式中：t———待求短短路电流流的时间间；X*ca——短路路回路的的计算电电抗,是是以向短短路点直直接提供供短路电电流的发发电机容容量为基基准功率率求出的的电抗标标幺值。。即只要计计算出某某电源到到短路点点的计算算电抗，，就可以以从曲线线中查得得短路后后任意时时刻该电电源供到到短路点点的短路路电流（（标么值值）汽轮发电电机的运运算曲线线有限容量量电源系系统三相相短路电电流的计计算注意：a、某电电源到短短路点的的计算电电抗，，是该该电源到到短路点点的直连连电抗（（经网络络化简后后得到））标么值值。这个个标么值值的基准准电抗是是以电源源额定容容量作为为基准容容量算出出的，而而不是用用任意选选定的100MVA作作基准容容量。b、运算算曲线只只做到＝＝3.45为为止。当当>3.45时时可认为为短路点点太远，，对发电电机端电电压没有有影响，，机端电电压不变变，类似似无穷大大电源供供电，即即短路电流流的稳态态值一般认为为短路以以后经过过4s短短路即进进入稳态态，则可可以取t＝4s时的周周期分量量有效值值作为短短路电流流的稳态态值。短路电流流次暂态态值短路电流流次暂态态值是短短路以后后第一个个周期的的短路电电流周期期分量的的有效值值，令t＝0s，运用用运算曲曲线求出出的周期期分量有有效值，，即短路路电流次次暂态值值。有限容量电电源系统三三相短路电电流的计算算短路电流各各量的计算算有限容量系系统短路电电流冲击值值和三相短短路功率的的计算方法法与无穷大大容量系统统相同。2、运算曲曲线法的步步骤1）画出以以标么值电电抗表示的的等值电路路图（取＝＝100MVA,））,原始网络络中所有的的负荷均认认为是断开开的（直接接接在短路路点附近的的大容量电电动机除外外）。2）进行等等值网络化化简，最终终要化成各各个电源与与短路点之之间都是只只经过一个个电抗相连连。这个直直连电抗就就称为该电电源对短路路点的“转转移电抗””3）将各““转移电抗抗”分别换换算成以各各自电源的的电源总容容量为基准准容量的新新标么值，，即为各电电源到短路路点的“计计算电抗””4）用各““计算电抗抗”在“运运算曲线””上查出各各电源供给给短路点的的短路电流流周期分量量任何时刻刻的标么值值（这些周周期分量标标么值不可可以直接相相加，因它它们的基准准值不同））5）将各电电源供给的的短路电流流标么值乘乘以各自的的电流基准准值（分别别以各自的的电源总容容量和短路路点平均电电压为基准准值算出）），就得到到短路点处处由各电源源供给的短短路电流周周期分量有有名值。6）将各电电源点供出出的短路电电流有名值值此时直接接相加就得得到短路点点总的三相相短路电流流有名值。。7）同样可可求出三相相短路冲击击电流的有有名值。例4、求下下图K点三三相短路时时短路点的的短路电流流解1、网络化化简1）画等值值电路图，，各电抗按按顺序编号号取＝＝100MVA，，本例中分别别为115KV和10.5KV2）将3、、4、5号号电抗组成成的三角形形网络化成成由10、、11、12号电抗抗组成的星星形网络，，将6、7、8号电电抗组成的的三角形网网络化成由由13、14、15号电抗组组成的星形形网络，如如下图所示示3)将1、、2、10号串联电电抗合并为为16号电电抗，将12、13号串联电电抗合并为为17号电电抗，将9、14号号串联电抗抗合并为18号电抗抗。4)将16、17、、11号电电抗构成的的星形化为为由19、、20、21号电抗抗构成的三三角形。因因21号电电抗是连接接两个电源源的支路，，与短路点点电流无关关，故略去去不画。5)4支路路星形网网形形求出各电电源对短路路点的转移移电抗6）将转移移电抗化为为各电源到到短路点的的计算电抗抗由于代代表无穷穷大电源系系统，系统统容量为无无穷大不能能求它的计计算电抗，，所以直接接用转移电电抗进进行行计算。7)计算各各电源供给给短路点的的短路电流流。有限容量电电源根据计计算电抗查查运算曲线线，求出各各个时刻的的短路电流流标么值，，进而求出出其有名值值；无穷大大电源因周周期分量幅幅值不变可可根据其转转移电抗利利用公式直直接计算。。电源供供给短短路点的短短路电流：：求以电源容容量为基准准容量，以以短路点平平均电压为为基准电压压的电流基基准值。查附录12的0S曲曲线，对应应查附录12的0.2S曲线，，对应查附录12的4S曲曲线，对应应电源供供给短短路点的短短路电流：：求以电源容容量为基准准容量，以以短路点平平均电压为为基准电压压的电流基基准值。查附录12的0S曲曲线，对应应查附录12的0.2S曲线，，对应查附附录录12的的4S曲曲线线，，对对应应电源源供供给给短短路路点点的的短短路路电电流流：：短路路点点总总的的三三相相短短路路电电流流：：短路路点点的的短短路路容容量量：：短路路点点三三相相短短路路冲冲击击电电流流：：取开始始上上课课啦啦！！！！三、、短短路路电电流流计计算算中中的的问问题题1、、电电源源的的合合并并问问题题当多多个个电电源源同同时时对对某某一一供供配配电电系系统统供供电电时时，，称称该该系系统统为为多多电电源源供供电电系系统统，，其其电电源源组组成成有有以以下下三三种种情情况况：：1））多多个个电电源源均均来来自自无无穷穷大大容容量量系系统统；；2））多多个个电电源源均均来来自自有有限限容容量量系系统统；；3））部部分分电电源源来来自自无无穷穷大大容容量量系系统统，，另另一一部部分分电电源源来来自自有有限限容容量量系系统统。。影响响短短路路电电流流变变化化规规律律的的主主要要因因素素有有两两个个：：一是是发发电电机机的的特特性性（（指指类类型型和和参参数数等等））；；二是是对对短短路路点点的的电电气气距距离离。。一般般情情况况下下，，来来自自无无穷穷大大容容量量供供电电系系统统的的电电源源可可以以合合并并成成一一个个无无穷穷大大容容量量系系统统；；与与短短路路点点的的电电气气距距离离相相差差不不大大的的同同类类型型发发电电机机可可以以合合并并成成一一台台等等值值发发电电机机；；但但直直接接接接于于短短路路点点的的发发电电机机应应予予以以单单独独考考虑虑。。在这种种情况况下进进行短短路电电流计计算时时，可可以将将电源源按类类型分分组，，并把把短路路电流流变化化规律律相同同的电电源合合并成成一个个电源源。合并规规则等值电电源的的容量量等于于各电电源的的容量量之和和，等等值电电抗等等于各各支路路电抗抗的并并联。。一般两两个电电源可可以合合并的的条件件为：：两个电电源的的容量量两个电电源到到短路路点的的电抗抗2、短短路电电流冲冲击系系数的的取取值当短路路发生生在发发电机机出口口处时时，＝＝1.9：当短路路发生生在高高压电电网的的其他他各点点时，，＝＝1.8：：在1000KVA及及以下下变压压器低低压侧侧0.4KV短短路时时，＝＝1.3：在发电电厂升升压变变压器器高压压侧短短路时时，＝＝1.85在电网网的不不同地地点短短路，，冲击击系数数的取取值不不同：：与短路路回路路参数数有有关（（）），，也可可以由由教材图图2－－21查得得在计算算多电电源网网络中中某点点短路路时，，要分别别求出出各电电源各各自供供给的的冲击击短路路电流流，最最后再再求其其和。因为为各自自的冲冲击系系数不不相同同。3、对对电网网中负负荷的的处理理（1））一般般综合合负荷荷。发发生短短路时时，可可将负负荷从从