第6章电力系统三相短路电流的实用计算

第6章电力系统三相短路电流的实用计算浙江工业大学信息学院王晶2)exp()2cos()11(2)exp()cos()11(2)exp()sin()exp()cos()()exp()cos()()cos(0]0[0]0[000]0[]0[0]0[00]0[aqdaqdqqdddqdqddqdqdqaTttxxVTtxxVTttxETttxExETttxExEtxEidqdxEi0qdqxEi0abcdq0t=0202022)()(qddqqdxExEiiIddqxEE2020dxE0浙江工业大学信息学院王晶3dxEI0三相短路时定子电流周期分量起始值，起始次暂态电流用于继电保护整定计算、校验断路器的开断容量浙江工业大学信息学院王晶4)exp()2cos()11(2)exp()cos()11(2)exp()sin()exp()cos()()exp()cos()()cos(0]0[0]0[000]0[]0[0]0[00]0[aqdaqdqqdddqdqddqdqdqaTttxxVTtxxVTttxETttxExETttxExEtxEit=?Ipt三相短路后任意时刻定子电流周期分量的有效值用于电气设备热稳定性的校验浙江工业大学信息学院王晶5短路计算基本概念同步电机恒电源实用计算简化起始次暂态电流第6章电力系统三相短路电流的实用计算6-0本章框架计算曲线短路电流周期分量I''Ipt浙江工业大学信息学院王晶6目标：获取短路电流基频交流分量的初始值，以及冲击电流的大小6-1起始次暂态电流和冲击电流的实用计算第6章一概念二起始次暂态电流的计算三异步电动机的影响四冲击电流的计算五例题6-1起始次暂态电流和冲击电流的实用计算浙江工业大学信息学院王晶7一概念起始次暂态电流即短路电流基频交流分量的初始值，I''6.1节)exp()2cos()11(2)exp()cos()11(2)exp()sin()exp()cos()()exp()cos()()cos(0]0[0]0[000]0[]0[0]0[00]0[aqdaqdqqdddqdqddqdqdqaTttxxVTtxxVTttxETttxExETttxExEtxEidxEI0一概念浙江工业大学信息学院王晶86.1节二起始次暂态电流的计算a把系统中所有元件都用其次暂态参数表示b按计算稳态电流的方式计算起始次暂态电流dxEI0二起始次暂态电流的计算浙江工业大学信息学院王晶9同步发电机]0[]0[0IxjVEd次暂态电抗x''d次暂态电势短路前后不突变6.1节二起始次暂态电流的计算(续1)IxjEVd浙江工业大学信息学院王晶10元件名称汽轮发电机0.1381.09水轮发电机0.2051.12同步调相机0.201.20同步电动机0.201.10xE6.1节二起始次暂态电流的计算(续2)•实用计算中浙江工业大学信息学院王晶11•忽略负荷，电源的次暂态电势取为额定电压，即10E•短路点远离电源时，将发电机端电压母线看作恒定电压源，电压值取为额定电压。6.1节二起始次暂态电流的计算(续3)]0[]0[0IxjVEd浙江工业大学信息学院王晶12标幺值计算采用近似方法，变压器的变比为平均额定电压之比变压器、电抗器、输电线路次暂态电抗＝稳态电抗忽略线路对地电容忽略变压器的励磁回路高压电网计算中，还可以忽略线路电阻6.1节二起始次暂态电流的计算(续4)浙江工业大学信息学院王晶13负荷短路后电网中的负荷可近似用恒定阻抗表示。8.0E35.0x短路时的负荷可以近似用一个含次暂态电势和次暂态电抗的等值支路来表示。6.1节二起始次暂态电流的计算(续5)准确计算难！忽略浙江工业大学信息学院王晶146.1节0[0]EEGkTLX''kXTXLXk0kEIXXI0E二起始次暂态电流计算步骤(续6)fM浙江工业大学信息学院王晶15当短路点附近有大容量的电动机负荷时，需要计及电动机对短路电流的影响注意6.1节二起始次暂态电流计算步骤(续7)浙江工业大学信息学院王晶16三异步电动机的影响stIx/11异步电机次暂态电抗x=0.2异步电机起动电流的标幺值(以额定电流为基准)，4~76.1节三异步电动机的影响浙江工业大学信息学院王晶17]0[]0[0IxjVEIVIxjE2次暂态电势正常运行时异步电动机的端电压正常运行时电流6.1节三异步电动机的影响(续1)V[0]GfMI[0]2次暂态电势x''0E浙江工业大学信息学院王晶18•在系统发生短路后，当电动机端的残余电压小于电动机的次暂态电势E''0时，电动机会暂时地作为电源向系统供给一部分短路电流。6.1节IVIxjE•异步电动机的次暂态电势要低于正常情况下的端电压。可见2次暂态电势(续1)GfM浙江工业大学信息学院王晶19•电流的周期分量和非周期分量都将迅速衰减，衰减的时间常数约为百分之几秒。iapi''i6.1节2次暂态电势(续2)t0.01s后，可认为异步电动机的短路电流已经降为零。注意GfM浙江工业大学信息学院王晶2020MW10.2kVcos=0.8，滞后GfM例6-1下图中，一台发电机向一台同步电动机供电。若在电动机端点f发生三相短路，试求短路后瞬时故障点的短路电流以及发电机和电动机支路中电流的交流分量。(取，)6.1节10.5kV30MVAxGd=0.20XL=0.130MVAxMd=0.20例6-1MVA30BSkV5.10BV浙江工业大学信息学院王晶21解：j0.2fj0.1j0.20GE0ME(1)等效电路6.1节例6-1(续1)GfM浙江工业大学信息学院王晶22j0.2fj0.1j0.20GE0MEkA9.36415.19.362.1038.020]0[I52.069.09.360.869.3665.1415.1]0[jI(2)根据短路前的等值电路和运行情况计算和正常情况下电路中的工作电流为：0GE0ME]0[I]0[fV6.1节20MW10.2kVcos=0.8，滞后例6-1(续2)kA65.15.10310303BI浙江工业大学信息学院王晶23j0.2fj0.1j0.20GE0ME]0[I]0[fV6.1节207.0126.13.0)52.069.0(97.0]0[]0[0jjjxIjVEdfG138.0866.02.0)52.069.0(97.0]0[]0[0jjjxIjVEMdfM发电机的次暂态电势为：电动机的次暂态电势为：xdS例6-1(续3)097.005.102.10]0[fV令：浙江工业大学信息学院王晶24fIkA188.6139.165.1)75.369.0(65.13.0207.0126.1jjjjIG发电机支路中的电流为：(3)根据短路后等值电路算出各处电流j0.2fj0.1j0.20GE0ME6.1节]0[I]0[fVGIMI例6-1(续4)浙江工业大学信息学院王晶25fIj0.2fj0.1j0.20GE0ME6.1节GIMIkA145.7139.165.1)33.469.0(65.12.0138.0866.0jjjjIM电动机支路中的电流为：例6-1(续5)浙江工业大学信息学院王晶26fIj0.2fj0.1j0.20GE0ME6.1节GIMIkA33.13)145.7139.1()188.6139.1(jjjIIIMGf故障点的短路电流为：例6-1(续5)-完-大容量同步电动机在故障点附近时，对短路电流的影响较大。可见浙江工业大学信息学院王晶27冲击系数LDLDimLDimIki2在实用计算中，电动机提供的冲击电流可以表示为四冲击电流的计算负荷提供的起始次暂态电流(周期分量)的有效值6.1节pmimimIki四冲击电流的计算IkiimGim2同步电机提供的冲击电流为浙江工业大学信息学院王晶28LDimk电机容量/kW200以下1200~5001.3~1.5500~10001.5~1.71000以上1.7~1.86.1节四冲击电流的计算(续1)浙江工业大学信息学院王晶29计及负荷影响时短路点的冲击电流为LDLDimimimIkIki226.1节四冲击电流的计算(续2)fIf0GE0ME]0[fVGIMI浙江工业大学信息学院王晶30例6-2试计算下图电力系统在f点发生三相短路时的冲击电流。其中线路电抗为0.4W/km。6.1节6MVA30MVA10.5kV115kV6.3kV6.3kVGa=bcf60MVAx''d=0.1231.5MVAVs%=10.55MVAx''d=0.220MVAVs%=10.57.5MVAVs%=10.560km20km10km18MVA例6-2浙江工业大学信息学院王晶31x6ax9x7cx10fx8x11bx1E''1x2E''2x3E''3x4E''4x5E''56.1节例6-2(续1)Ga=bcf解:1）先将全部负荷计入，以额定标幺电抗为0.35、电势为0.8的电源表示。有等效电路如下：浙江工业大学信息学院王晶322.06010012.01x451002.02x17.13010035.03x95.11810035.04x83.5610035.05x调相机：负荷LD-1：负荷LD-2：负荷LD-3：(2)选取SB=100MVA和VB=VAV，算出等值网络中的各电抗的标幺值如下:发电机：6.1节例6-2(续2)浙江工业大学信息学院王晶3333.05.31100105.06x53.020100105.07x4.15.7100105.08x18.0115100604.029x06.0115100204.0210x03.0115100104.0211x变压器T-1：变压器T-2：变压器T-3：线路L-1：线路L-2：线路L-3：6.1节例6-2(续3)浙江工业大学信息学院王晶34取发电机的次暂态电势E''1=1.082.112.012IxVEd调相机按短路前额定满载运行，可得6.1节例6-2(续4)x6ax9x7cx10fx8x11bx1E''1x2E''2x3E''3x4E''4x5E''5浙江工业大学信息学院王晶35x6ax9x7cx10fx8x11bx1E''1x2E''2x3E''3x4E''4x5E''568.0)//(963112xxxxx(3)进行网络化简ax12E''604.117.12.02.08.017.108.13113316xxxExEE6.1节例6-2(续5)浙江工业大学信息学院王晶36x6ax9x7cx10fx8x11bx1E''1x2E''2x3E''3x4E''4x5E''5ax12E''66.1节例6-2(续6)x