第八章电力系统三相短路的暂态过程.ppt

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1、第8章电力系统三相短路的暂态过程本章提示8.1短路的基本概念8.2无限大功率电源供电系统的三相短路分析8.3无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析8.4计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析8.5强行励磁对同步电机三相短路的影响小结提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路计算的目的；假设发电机容量为无限大、电压及频率为恒定的条件下，对电力系统三相短路的暂态过程、短路电流及功率进行了分析；实际发电机突然发生三相短路，忽略阻尼绕组，分析其暂态过程；计及阻尼绕组，分析发电机三相短路的暂态过程。同步发电机发生三相短路，强行励磁装置对短路暂态过程的影响分析。本章提示短路:是指电力系统

2、正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。产生短路故障的主要原因是：电力设备绝缘损坏。引起绝缘损坏的原因：各种形式的过电压（如雷击过电压或操作过电压）引起的绝缘子、绝缘套管表面闪络；绝缘材料恶化等原因引起绝缘介质击穿；恶劣的自然条件及鸟兽跨接裸露导体造成短路；运行人员的误操作等。8.1短路的基本概念短路故障分为：单相接地短路发生的几率达65%左右。短路故障大多数发生在架空输电线路。电力系统中在不同地点发生短路，称为多重短路。三相短路两相短路单相接地短路两相接地短路。不对称短路对称短路短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害：短路回路中的电流大大增加。其

3、热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。破坏系统的稳定性是短路可能造成的最严重后果。短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备不能正常工作。不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输入功率不平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电。电力系统要采取适当的措施降低短路故障的发生概率，如：采用合理的防雷设施，加强运行维护管理等。通过采用继电保护装置，迅速作用于切除

4、故障设备，保证无故障部分的安全运行。架空线路普遍采用自动重合闸装置，发生短路时断路器迅速跳闸，经一定时间（0.4~1s）断路器自动合闸。线路上的电抗器，通常也是为限制短路电流而装设的。短路计算目的：选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备，合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。选择最佳的主接线方案。进行电力系统暂态稳定的计算。确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，电力系统的短路故障也称为横向故障，因为它是相间或相对地的故障；一相或两相断线的情况，为断线故障，也称纵向故障。8.2无限大功率电源供电系统的三相短路分析8.2.1无限大功率电源8.2.2暂态过程分析8.2.

5、3短路电流及短路功率的计算无限大功率电源是个相对概念。若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可以认为电源为无限大电源。例如，多台发电机并联运行或短路点远离电源等情况，都可以看作无限大功率电源供电的系统。无限大功率电源：假设电源的容量为无限大，其电压和频率保持恒定，内阻抗为零。8.2.1无限大功率电源一无限大功率电源供电的三相对称系统，短路发生前，电路处于稳定状态，三相电流对称，式中：分别为短路前每相的电阻与电感。角为短路（或合闸）前瞬间电压的相位角，也称为合闸角。假设a相的电源电压为，电流为8.2.2暂态过程分析该方程为一阶常系数、线性、非齐次常微分方程。其解即为短路时

6、的全电流，包括稳态分量与暂态分量假设在t=0s时，系统点发生三相短路与无限大功率电源相连的左侧电路，此时电路仍然为对称电路以a相为例，满足以下微分方程：稳态分量：电路达到稳态时的短路电流又称交流分量、强制分量或周期分量，与所在相的电源电压有相同的变化规律，即：暂态分量：（又称自由分量或非周期分量）是按指数规律不断衰减的电流，衰减的速度与时间常数成正比。A为待定积分常数，由电路的初始条件决定。电感中的电流不能跃变，短路前后瞬间电流值应相等，将t=0代入即有：则短路全电流表达式为：短路全电流为：可见：三相短路电流的周期分量是一组对称正弦量，其幅值由电源电压幅值及短路回路总阻抗决定

7、，相位彼此互差；各相短路电流的非周期分量具有不同的初始值，并按照指数规律衰减，衰减的时间常数为非周期分量衰减趋于零，表明暂态过程结束，电路进入新的稳定状态。短路冲击电流短路前电路为空载状态，。短路回路的感抗远大于电阻R，短路冲击电流出现的条件：最大可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以表示8.2.3短路电流及短路功率的计算短路冲击电流短路冲击电流，在短路发生后约半个周期，即（设频率为50Hz）出现。式中称为冲击系数，即冲击电流值相对于故障后周期电流幅值的倍数。其值与时间常数有关，通常取为1.8~1.9