电气工程基础PE_07.ppt

1、第七章电力系统的短路计算， 第一节电力系统的短路故障第二节显示或第三节武汉大功率供电网络第三节第四节网络简化和传输电抗计算第五节有限容量系统供电网络第三节短路电流的实际计算第六节电力系统各组件的负序和零序参数第七节电力系统各序列网络建设第八节电力系统不对称短路计算， 第一节电力系统短路故障，短路：电力系统内的一切，1，短路原因和结果2，短路类型3，短路计算的目的和简化假设，1，短路原因及结果短路原因传记设备和载流导体绝缘老化，机械损坏或闪电，过电压引起的绝缘损坏架空线路，因强风或电线结冰导致电线杆倒塌或鸟兽暴露传记设备是设计、安装和维护不良的设备缺陷引起的短路。操作员违反安全操作程序，如在负荷

2、池隔离开关、线路或设备维护后不拆除接地线，添加电压等，故障。短路结果：强短路电流通过传记设备大幅增加热量，短路时间长可能会导致设备过热，从而损坏或烧毁设备。巨大的短路电流会在传记设备的导体之间产生巨大的传记动力，导致导体变形、扭曲或损坏。短路可能导致系统电压突然大幅下降，系统主要负载异步电动机速度减慢或中断，从而导致产品报废或设备损坏。短路可能导致系统内功率分布的突然变化，并行电站不同步，破坏系统的稳定性提高，导致大面积停电。这是段落引起的最严重的结果。巨大的短路电流对周围空间产生强烈的电磁场，特别是当不对称短路时，不平衡电流引起的不平衡交流磁场会干扰周围通信网络、信号系统、晶闸管触发系统和自

3、动控制系统。不对称段落：二相段落：单相接地段落：二相段落接地：相间段落和接地段落：相间段落：三相段落；二相段落接地段落：单相接地段落；二相段落接地；二相段落接地；二相段落类型对称段落三相段落三相电流和电压仍然对称。3、为了实现短路计算的目的和简化，计算短路冲击电流以确认设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以确认设备的热稳定性。提供了设计和选择电站和变电站主要传记布线所需的数据。为合理配置电力系统的各种继电保护和自动装置，正确调整参数设置提供了可靠的基础。简化假设负荷，以一定的电抗表示或省略。系统的每个组件都被视为参数常数，高压网络中不考虑组件的电阻和导纳，即每个组件都用纯电抗表示，系统中每

4、个发电机的电势被视为相同的相位，从而防止了复数运算。系统是三相对称的，除了不对称故障部分发生局部不对称。第二部分标准或系统，一，标准或值2，选择基准值3，不同基准值的标准或值之间的转换4，变压器连接的多级电压网络投标或值计算5，使用标准或系统的优点，1，标准或值，2，选择基准值，结论：在标准或系统中，3，徐璐例如，电抗、表达式(7-8):变压器通常提供UN、SN和段落电压Uk的百分比值Uk(%)作为UN。reactor通常提供额定电压UN、额定电流IN和电抗百分比值XR(%)。电抗百分比值与其标准值之间的关系如下：可以将输电线路的电抗，通常为每千米的欧姆值，可用的下限转换为低于统一基准值的标准

5、值。也就是说，在按标准或值计算时，必须首先将磁耦合电路值直接转换为只有电的值。也就是说，必须首先将徐璐不同电压级别的每个元件的整个参数分类为选定电压级别(称为基本级别(或基本段)，然后选择统一功率基准值和电压基准值，将每个元件为参数的著名值转换为标准或值。4，变压器连接的多级电压网络中标或值计算，实际上常用的方法是：牙齿首先确定基本级和基本级的基准电压。然后，根据整个网络的统一功率基准值和所有级别电压的电压基准值，计算网络每个组件的电抗基准值。在实际使用中，根据实际比率或近似比率(变压器两侧平均额定电压的比率)，将变压器比率分为精确计算方法和近似计算方法。1精确计算方法(变压器的实际比率)；对

6、于地物系统，选择I段作为默认段，其馀两段的电压基准值作为变压器的实际比率计算。需要注意的是，每个电压段的基准电压和基准电流不同，但每个段的基准功率相同。一旦确定了网络内每个段的基准电压，就可以使用整个网络的统一基准功率和每个段的基准电压来计算每个组件的电抗标准或值。根据我国现有的电压等级，与徐璐不同电压等级对应的平均额定电压(UAV)比该电压等级的额定电压(UN)值高约5%。U av (kv): 3，6，10，35，110，220，330，500 un (kv):为了简化3.15，6.3，10.5，37用网络平均额定电压代替变压器连接的两侧的额定电压，变压器的实际便秘可以用变压器两侧网络平均额

7、定电压的比例代替。也就是说，这叫做近似计算法。对于图7-1，如果选定I段的电压基准值等于该段的平均额定电压Ud1=10.5kV，则无需计算每个段的基准电压直接等于该段的网络平均额定电压。计算时，除reactor外，每个元件的额定电压始终使用该元件所在线段的网络平均额定电压。为了便于计算，准确计算方法和近似计算的电抗标准或值计算公式汇总在下表中。注：如果发电机电抗值以百分比形式提供，则公式的XG(N)是每个元件所在段的值，用XG(%)/100替换公式的Ud或Uav。示例7-1:对于图7-2(a)所示的传输系统，使用精确的计算方法和近似计算方法分别计算对等网络内每个组件的标准或值以及发电机电势的标

8、准或值。解决方案：把第I段电路作为基本段落。基准功率Sd=100MVA，第I节的基准电压UdI=10.5kV。每个元件电抗标准或值如下：总而言之，使用标准或值具有以下优点：大大简化计算。一些非电子的物理量在用标记或值表示时可能与其他物理量相同。方便比较各种传记设备的特性和参数。分析计算结果，判断其正确性很容易。5，使用标准制的优点，第3节无限大功率供电网络三相短路，无限大功率电源供应设备：容量无限，内部阻抗0。结束电压保持不变。在段落计算中，如果电源供应设备的阻抗数不超过段落电路的阻抗总数的5%，则可以将牙齿电源供应设备大致视为无限大功率电源供应设备。，1，短路瞬态过程分析2，短路冲击电流和最

9、大有效值电流3，短路功率(短路容量)4，无限大功率系统短路电流计算，1，短路瞬态过程分析短路前：周期分量IP:非周期分量INP:TA L短路前后瞬时电感期间电流不能突变，因此发生条件：90段前空载(Im=0)闭路角度=0，t0.01s时最大值：最大有效值电流Ish段总电流的最大有效值，段落总电流的有效值It: T以瞬间为中心的周期内段落总电流瞬间值的平方根值，即：Ksh=1.9，Ish=1.62Ip；如果Ksh=1.8，则Ish=1.51Ip。Ish用途：检查传记设备的阻挡能力或耐力强度。3，短路功率(短路容量)，短路功率等于短路电流有效值乘以正常工作电压(通常使用平均额定电压)。也就是说，假

10、设基准电压等于正常工作电压，则短路功率的标准或值等于短路电流的标准值。短路功率的含义：一方面，开关必须能够切断这么大的短路电流。另一方面，开关切断时，其接触必须能承受工作电压的作用。短路功率只是定义的计算量，不是测量量。4，计算无限大功率系统的短路电流，计算为平均额定电压，如果选择系统的结束电压U=Uav，Ud=Uav，则无限大功率系统结束电压的标准值为1。然后1 .计算每个组件的电抗标准或值。电路：XL*0.450100/11520.151变压器：XT*(10.5/100)(100/20)0.525 2。电源供应设备到段落点3。无限大功率电源供应器E*U*U/Ud115/1151 4。显示或

11、值IP* E*/X*1/0.676 1.4793著名值IP idip * SD/(UAV 31/Sd=100MVA，Ud=Uav)。5 .冲击电流，6。短路容量，四节网络简化和传输电抗计算，1，网络等效简化2，传输阻抗概念3，传输电抗计算三相短路电流，1，网络等效简化等效电势法等效转换原则必须确保网络中其他部分的电压，电流在转换前后保持不变。星型网转换方法，常用的Y-转换公式：-Y转换公式：使用电路对称简化，可以使用相同的前卫节点直接连接。等电位点之间的电抗，短连接后可以消除。2，定义传输阻抗概念：I节点与K节点之间的传输阻抗Xik，仅在第I电源节点加上电势Ei，其他电势为零的情况下，从K节点

12、发出的网络电流Ik的比率。应用节目前提线性网络叠加原理传输阻抗应用节目，3，传输电抗计算三相短路电流网络简化方法，单位电流方法，所以E1=E2=E3=0，K加上Ek，就会在分支X1中通过单位电流，即I1=1。范例7 1。用网络化简约法和单位电流法查找每个电源供应设备的短路点传输电抗。2.如果在k点发生三相短路，请试验短路点电流的标准值。，解决方案：1。查找以前的电抗联网法：单位电流法：2。查找短路电流：因此I3*=1.0，E2=E3=0，结果ua*=I3 * X11 *=10.525=0.525 I2 *=ua*/X10 *=第5节限制容量系统供电网络三相短路电流的实用计算，无限大功率电源供应

13、装置：端电压不变。限制容量电源供应装置：内部电抗，结束电压突变，1，同步发电机突然三相短路电磁暂态过程2，开始瞬变电流和冲击电流计算3，应用计算曲线计算短路电流，1，同步发电机突然三相短路电磁暂态过程理论高尔茨定律：所有闭合线圈在突然变化的瞬间与链条相交的总本身保持不变。短路过渡过程：发电机定子绕组周期元件电流的突然变化对转子产生强电枢反应。为了抵消定子电枢反应引起的交叉链发电机磁圈的本身人，为了维持磁圈短路发生瞬间的总磁链，磁圈内有直流电流成分，其方向与原来的磁电流方向相同。(威廉莎士比亚、磁圈、磁圈、磁圈、磁圈、磁圈、磁圈)牙齿附加直流元件产生的磁速度通过部分定子绕组增加定子绕组的周期元件

14、电流。(威廉莎士比亚、磁通、磁圈、磁圈、磁圈、磁圈、磁圈)实际电动机的绕组有电阻，所有绕组的磁链发生变化，逐步过渡到新的稳定值。结果，由于保持磁链，磁绕组产生的自由直流分量电流最终衰减为零。与转子自由直流元件相对应的突然短路时，定子周期元件的自由电流元件也逐渐衰减，定子电流最终成为稳定的短路电流。段落分析：在没有阻尼绕组的同步发电机上，转子中只有磁圈是闭合的绕组，短路瞬间与该绕组相交的链条的总磁链不能突变。因此，可以给出与磁绕组总磁链成正比的电势Eq，这称为Q轴瞬态电势，相应的动机发电机电抗Xd(临时电抗)。不考虑动机电机纵轴和横轴参数不对称，用临时电势E替换Q轴临时电势Eq。无阻尼绕组的同步

15、发电机电势方程可表示为：用于计算稳态短路电流的空载电势Eq:励磁电流突变时的突变；什么电势在短路瞬间没有突变地发生？E可基于短路前运行状态和同步发电机结构参数Xd获得，并可用于计算临时短路电流的初始值，即使在突然短路瞬间也不变。没有阻尼绕组的同步发电机突然短路的切换过程称为瞬态过程。在具有阻尼绕组的同步发电机(水轮发电机、汽轮发电机)中，转子的励磁绕组和阻尼绕组都是闭合绕组，与短路瞬时链条相交的总本身不能突变。因此，与转子励磁绕组和纵轴阻尼绕组的总磁链成比例的电势Eq和转子横轴阻尼绕组的总磁链成比例的电势Ed可以分别称为Q轴和D轴二次瞬态电势。相应的发电机二次瞬态电抗分别为Xd和Xq。忽略纵轴和横轴参数不对称时，带阻尼绕组的同步发电机电势方程可以表示为：e可以基于短路前运行状态和动机发电机结构参数Xd，大致可以认为在突然短路时刻保持不变。因此，可用于计算临时短路电流的初始值。带阻尼绕组的同步发电机突然短路的切换过程称为二次瞬态过程。2，只要初始瞬态电流和冲击电流计算