第五章 电力系统三相短路的暂态过程.ppt

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1、电力系统三相短路的暂态过程电力系统暂态分析讨论电力系统受到扰动后（如短路、断线、电气设备突然切换等）的暂态过程电磁暂态过程扰动初始时间内，由于发电机转子的惯性，各发电机转速即频率不能突变，可近似认为发电机转速不变，研究短路故障后电网中电流电压的变化机电暂态过程考虑发电机转速变化，即考虑比电磁暂态过程慢得多的机械运动变化过程，分析发电机转子运动规律15-2恒定电势源(无限大功率电源)电路的三相短路分析本节分析不考虑电源内部电磁暂态过程的无限大电源供电时，电路中发生三相短路后的电磁暂态过程一、无限大功率电源电

2、源外部有扰动发生时，仍能保持端电压和频率恒定的电源若电源为无限大，外电路发生短路引起的功率改变对于电源是微不足道的，电源的电压和频率恒定。可以认电源内阻抗为零，即恒定电势源无限大电源是一个相对的概念，以供电电源内阻抗与短路回路总阻抗的相对大小判断供电电源内阻抗<短路回路总阻抗的10%,可作无限大电源处理。25-1短路的一般概念一、短路的原因类型后果原因元件，气象，违规操作，其他分类后果电动力效应；热效应；电压低影响用户；发电机可能失去同步，大面积停电影响通讯二、目的选择电器设备继电保护整定3二、对称短路暂态

3、过程的分析1.短路前恒定电势源幅值恒定，频率恒定，相位相差120度用户部分无源网零输入响应电源部分阻抗下降,电流增加研究电流如何增加，增加特点4a相微分方程其解为全电流，包含两部分，即特解+齐次方程的通解特解：强制分量，周期分量，与电源同频率α是电源电势的初始相角，也叫合闸角通解：自由分量，非周期分量2.短路发生后p=-R/L是特征方程pL+R=0的根，Ta=-1/p=L/R,是决定自由分量衰减快慢的时间常数，C是积分常数，也是非周期分量的初始值全电流：aperiodic5电感电路电流不能跃变a相电流非周期

4、电流的初始值63短路后达到稳态值稳态电流--非周期电流衰减为零时，短路电流中剩下的三相对称的周期分量其值大小取决于电源电压幅值和短路回路总阻抗周期分量三相对称，非周期分量起始值各不相同7三、短路电流曲线在短路发生的时刻，短路前与短路后电流的瞬时值相等在电路参数一定的前提下，周期电流幅值一定，若非周期分量大，总电流的瞬时值大8短路前空载四、非周期分量电流起始值的分析电势源幅值和电路参数一定，周期电流幅值短路后只有输电线、变压器，没有负荷非周期分量与合闸角α有关,与短路前工作状态有关，要从最严重的情况考虑,以便

5、于缩小短路的影响,预防短路产生的不良后果周期分量电流三相对称，非周期分量各不相同若改变α角，使相量与横轴平行这一相没有过渡过程9短路电流最大可能的瞬时值，用iim表示。五、短路冲击电流短路后感抗远大于电阻空载短路短路电流非周期分量有最大可能值的条件10最大可能瞬时值可得11实用计算中短路点不同，kim取不同的值：冲击电流校验电气设备和载流导体的电动力稳定度冲击系数取值12六、短路电流的有效值有效值，以时刻t为中心的一个周期中瞬时电流的均方根值短路电流周期分量在一般情况下也是衰减的，采用简化公式其中假定在时间

6、t为中心的一个计算周期里非周期电流恒定不变，在t时刻的有效值等于其瞬时值周期电流幅值恒定，由其包络线确定t时刻的幅值13可利用冲击电流减去周期电流分量，即短路电流最大有效值出现在第一个周期，非周期电流分量的有效值为短路电流最大有效值短路电流最大有效值短路电流最大有效值，用来校验设备的热稳定度14七、短路容量（短路功率）实际计算取短路容量等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积，即用标幺值表示短路容量主要用来校验开关的切断能力。一方面开关要能切断较大的短路电流，另一方面，在开关断流

7、时其触头应经受的住工作电压的作用。157-3同步机突然三相短路物理过程分析发电机旋转元件，比变压器和输电线路复杂，要两个方向作等值电路横轴向等值电路jxq纵轴向等值电路jxd＋－短路电流是哪个？16一、突然短路的特点冲击电流大发电机内部发生暂态过程，不能将其做恒定电势源处理暂态过程使得周期电流增加，非周期电流同时增加冲击电流可达额定电流的十几倍定转子间相互影响短路前定子三相对称电流的合成磁势的幅值恒定，在空间以同步速度旋转，与转子没有相对运动，不会在转子中感应电流。突然短路时，回路阻抗下降，定子电流数值急剧

8、变化，电枢反应磁通变化，在转子绕组中感应电流，又反过来影响定子电流。等这些感应电流因电阻的能量损耗衰减到零后，同步机达到稳态短路状态。只在暂态存在的电流称为自由电流。分析电流分量，分清自由分量、强制分量，转速不变，标幺值表示17二、超导体闭合回路磁链守恒应用磁链守恒分析电流分量的产生18三、空载无阻尼同步机三相短路的物理分析（一）短路发生前各绕组中的电流和磁链空载运行转子励磁绕组电流磁链定子中只有励磁绕组产生的主