短路故障分析与计算

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1、第六章短路故障分析计算6.1概述6.2标幺值6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算6.4有限容量电源供电网络的三相短路计算6.5简单不对称短路计算6.1概述短路是指一切不正常的相与相间或相与地之间发生通路的情况。一、产生短路的原因及后果产生短路的原因：元件损坏违规操作其它原因短路的危害：使设备急剧发热；产生很大的机械应力；6.1概述二、短路类型电压大幅度下降；系统失去稳定；产生严重的电磁干扰；6.1概述三、短路计算的目的和简化假设选择校验各种电气设备合理配置各种继电保护和自动装置作为选择和评价

2、电气主接线的依据短路计算的目的负荷用恒定阻抗表示或忽略不计系统中各元件参数恒定系统中各发电机电动势同相位系统除故障发生处外，其余部分三相对称简化假设6.2标幺制一、标么制阻抗、电压、电流和功率的标幺值6.2标幺制二、基准值的选择基准值单位与有名值单位相同。阻抗、电压、电流和功率的基准值之间负荷电力系统的基本关系。6.2标幺制根据功率基准值和电压基准值，可计算出电流和阻抗基准值标幺值分别为6.2标幺制将标幺值换算成有名值6.2标幺制三、基准值改变时标幺值的换算⑴先将以各自额定值作基准值的标幺值还原为

3、有名值；⑵在选定电压基准值和功率基准值后，以次为基准进行标幺值计算。发电机电抗：变换基准值后，电抗标幺值6.2标幺制变压器电抗变换基准值后，电抗标幺值电抗器电抗变换基准值后，电抗标幺值线路电抗在统一基准值下的标幺值6.2标幺制四、变压器联系的多级电压网络中标幺值计算确定基本级和基本级的基准电压；按照各电压级与基本级相联系的变压器的变比，确定其余个电压级的电压基准级；按全网统一的功率基准值和各级电压的电压基准值计算各元件标幺值。6.2标幺制1、准确计算法经过n台变压器后，第n+1段网络的基准电压计算

4、式6.2标幺制6.2标幺制2、近似计算法平均额定电压Uav：为了简化计算，取同一电压等级的各元件最高额定电压与最低额定电压的平均值。将由变压器联系的两侧网络的额定电压用网络的平均额定值代替；变压器的实际变比用变压器两侧网络的平均额定电压之比代替。近似算法：6.2标幺制不同电压等级相应的平均额定电压：电网额定电压361035110220330500电网平均额定电压3.156.310.537115230345525近似算法计算中，各段基准电压直接等于该段网络的平均额定电压。电抗器电抗的标幺值仍取用电抗

5、器本身的额定电压值。6.2标幺制例题：下图所示输电系统，试分别用准确计算法及近似计算法计算等值网络中各元件的标幺值及发电机电动势的标幺值。6.2标幺制五、使用标幺制的优点简化计算公式易于比较电力系统各元件的特性及参数一定程度上简化计算工作便于对计算结果作出分析6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算无限容量系统的概念：无限容量系统（又叫无限大功率电源），是指系统的容量为∞，内阻抗为零。无限容量系统的特点：一个恒压源。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

6、无限大功率电源。6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算一、短路暂态过程分析短路前，系统中a相电压和电流的计算式：6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算k点短路后，与电源相连的回路中的电流应满足：方程的解由两部分组成：周期分量非周期分量短路全电流表示式6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算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。短路全电流表达式为6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算短路瞬间a相电流相量图a相短路电流波形图二、短路冲

7、击电流和最大有效值电流6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算短路冲击电流：短路电流的可能最大瞬时值。在短路回路中，通常电抗远大于电阻，可认为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：1、短路冲击电流短路前空载（即）短路瞬间电源电压过零值，即初始相角6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算ish发生在短路后约半个周期（0.01s）。其中，——短路电流冲击系数。当电阻R=0时，　　　　　　，当电抗Ｘ=0时，

8、　　　　　，1＜Ksh＜2因此6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算工程计算中：发电机电压母线短路时，Ksh＝1.9；发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后发生短路时，Ksh＝1.85；其它地点短路时，Ksh＝1.8。冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体在短路时的动稳定性。6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算2、最大有效值电流任一时刻t的短路电流的有效值是指以时刻t为中心的一个周期内短路全电流瞬时值的方均根值。实用计算中取：6.3无限大功率电源供电网络的三相短路计算因此当