电气工程基础_电力系统的短路电流计算.ppt

《电气工程基础_电力系统的短路电流计算.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3章电力系统的短路电流计算3.1概述3.2无限大功率电源三相短路分析3.3同步发电机三相短路分析3.4电力系统三相短路的实用计算3.5电力系统不对称短路的分析与计算3.1概述1.短路的定义：短路就是指相与相或相与地之间发生不正常通路的情况。2.短路的种类：对称短路不对称短路两相短路(10%)两相接地短路(20%)三相短路(5%)单相接地短路(65%)3.短路的图例及表示符号：代表符号示意图短路种类三相短路两相短路单相短路两相短路接地f（3）f（1,1）f（2）f（1）4.短路的影响：使短路点附近支路

2、的电流大幅度增加，引起导体发热或变形；系统电压大幅度下降，造成产品报废、设备损坏等后果；短路故障会破坏系统的稳定运行。5.减少短路故障危害的方法：采取限制短路电流的措施，合理设计电网，比如在线路上安装电抗器；迅速将发生短路的部分与系统其他部分隔离开，使无故障部分恢复正常运行，比如装设继电保护装置；6.短路电流的计算目的：进行继电保护设计和整定；为了选择电气设备，校验电气设备的热稳定和动稳定；进行接线方案的比较和选择。3.2无限大功率电源供电的三相短路电流分析无限大功率电源的定义：无论由此电源供电的网络

3、中发生什么扰动，电源的电压幅值和频率均为恒定的电源。3.2.1三相短路的暂态过程端部短路前：设短路发生在t=0时刻：A相短路的全电流为：强制分量、交流分量、回路稳态电流、幅值在暂态过程中不变。-----周期分量幅值-----直流分量衰减时间常数-----短路阻抗角C为积分常数，由初始条件决定，其值为短路电流直流分量（也称为非周期分量或自由分量）的起始值；自由分量、直流分量、按指数规律衰减为零。在电感性的电路中，短路前后电流不能突变，所以：短路前瞬间电流短路后瞬间电流从而3.2.2短路冲击电流和最大有效

4、值电流1.短路冲击电流分别为A、B、C相短路前瞬间的电流；分别为A、B、C相短路电流直流分量的起始值；分别为A、B、C相短路电流交流分量的起始值。出现最大的短路冲击电流的条件：直流电流的初值越大，暂态过程中短路冲击电流也就越大。直流分量的起始值大小与电源电压的初始角及短路前回路中电流值及角等有关。图3-3为t=0时刻A相相量图：电源电压；：短路前的电流；：短路电流交流分量；相量在时间轴t上的投影：短路前电流瞬时值；：短路后交流分量瞬时值；差值为直流分量的起始值；若短路前空载，短路时电源电压正好过零，即

5、，且电路为纯电感电路时（），短路瞬时直流分量有最大的起始值，即等于交流分量的幅值。此时A相的冲击电流最大。如果改变，使相量差与时间轴平行，则直流分量值最大；若相量差与时间轴垂直，则＝0，自由分量不存在，即A相电流从一种稳态直接进入另一种稳态，没有暂态过程。A相冲击电流：短路电流的最大值约在短路后的T/2时刻出现。在f=50Hz的情况下，大约为0.01s时出现冲击电流最大值。KM：冲击系数，表示冲击电流为短路电流交流分量幅值的倍数。冲击系数的变化范围：f1在发电机端部发生短路时，kM=1.9；f2在发电

6、厂高压侧母线上短路时，kM=1.85；f3其他地点短路时，kM=1.8。~f1f2f3电力系统实用计算中，kM的取值：计算冲击电流的作用：检验电气设备和载流导体的动稳定度。2.短路电流的最大有效值在短路过程中，任一时刻t的短路电流的有效值是以时刻t为中心的一个周期T内瞬时电流的方均根值，即直流分量电流是随时间衰减的。在实际的电力系统中，短路电流交流分量的幅值也是随时间衰减的。为了简化计算，忽略交直流分量在周期T内的衰减。即认为：直流分量在以时间t为中心的一个周期T内近似恒定不变，因而它在时间t的有效值

7、就等于它在该时刻的瞬时值；对于交流分量，也认为它在所计算的周期内幅值是恒定的。即在t时刻：短路电流最大有效值的作用：校验断路器的断流能力。最大有效值电流发生在短路后约半个周期时：3.3同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流的分析同步发电机不能看成无限大容量，内部存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。3.3.1同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程同步发电机稳态对称运行时，电枢反应磁

8、动势的大小固定，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。当发电机端部突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化，由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其他电流自由分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。此变化又会影响到转子，在转子绕组中感应出电流，进一步影响定子电流的变化。根据磁链守恒原理，定子绕组中感应电流产生的磁通试图对铰链的转子磁通去磁。磁链方向的确定：定子各绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组