电力系统分析(上)第六章+电力系统三相短路电流的实用计算

1第六章电力系统三相短路电流的实用计算6-1短路电流计算的基本原理和方法6-2起始次暂态电流和冲击电流的实用计算26-1短路电流计算的基本原理和方法1.采用计算机计算(1)电力系统节点方程的建立NY,LDkSkiG发电机：电压源+阻抗负荷：恒定阻抗输电线路：阻抗变压器：阻抗+理想变压器322,,,,,,kkkLDkLDkLDkkkLDkkLLkDkDkkVVSVISIVVzPjQIS+-NYkii,LDkziEiIiziziiiiiEIzkIkV4系统节点导纳矩阵Y系统节点导纳矩阵Y与YN同阶Y在YN基础上，在发电机端节点i对应的对角线元素增加发电机导纳yi，负荷节点k对应的对角线元素增加负荷导纳ykIYV形成节点电压方程节点电流向量I中只有发电机端节点i的电流不为零5电力系统短路电流工程计算在元件模型方面忽略发电机、变压器和输电线路的电阻不计输电线路的电容略去变压器的励磁电流负荷忽略不计或只作近似估计在标幺参数计算方面选取各级平均额定电压作为基准电压时，忽略各元件的额定电压和相应电压级平均额定电压的差别，即认为所有变压器的标幺变比都等于1在近似算法中，对元件模型和标幺参数计算作了简化处理6例6-2例6-1网络变换计算短路电流（1）星网变换（2）有源网络的等值变换例6-4习题6-17IYV-1ZIVZY节点电压方程8(2)利用节点阻抗矩阵计算短路电流fz有源网络fzffVfI有源网络fIffVfIfVfzf假定系统中的节点f经过过渡阻抗发生短路9左边部分右边部分iijjiffjGVZIZIG为有源节点集合(0)iiiffVVZI因此，对故障点f有(0)fffffVVZI(0)iV短路前的节点电压自阻抗或输入阻抗0fffVZI(0)fffffVIZz(0)fVffZfVfI+-戴维南定理10网络中任一点电压(0)(0)ifiiifffZVVVZz支路电流pqpqIpVqVpqz1:kpqpqpqkVVIz11(3)利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流转移阻抗的概念无源线性网络ffI1IiImI1zizmz1EiEmE11iimm+++---12无源线性网络ffiI1iIiiImiI1zizmziE11iimm+-叠加原理的应用13根据叠加原理，节点f的短路电流可表示为iffiiGiGfiEIIzG为有源支路集合fiz电势源i对短路点f的转移阻抗当网络中只有电势源i单独存在，其它电势源都等于零时，电势与短路点电流之比即等于电势源i对短路点f的转移阻抗，也就是电势源节点和短路点f的之间的转移阻抗。iEfiIifiz14电势与电源支路m电流之比即等于电势源i与电势源m之间的转移阻抗，也就是电势源节点和电势源节点之间的转移阻抗。iEmiIimizm15利用节点阻抗矩阵计算转移阻抗当电势源单独存在时，相当于在节点i单独注入电流,这时在节点f将产生电压，若将节点f短路，便有电流，于是可得同理可得电势源i和电势源m之间的转移阻抗为iEiiizEI/ififiIZV)0((0)/fififfIVZ(0)(/)ffiiifiififififiiiffffZEEEzzZIVZEzZZmmmiimiZzzZ其中,大写Z代表节点阻抗矩阵的元素采用转移阻抗计算短路电流的优点:能够给出每个电源提供给短路点的短路电流16（1）将电源支路等值合并和网络变换，把原网络简化成一端接等值电势源另一端接短路点的单一支路，该支路的阻抗即等于短路点的输入阻抗，也就是等值电势源对短路点的转移阻抗，然后通过网络还原，算出各节点电压和支路电流。2.采用人工计算无源线性网络ffI1IiImI1zizmz1EiEmE11iimm+++---ffIeqEeqz戴维南定理和星-网变换eqfeqEIz17（2）保留电势源节点和短路点的条件下，通过原网络的等值变换逐步消去一切中间节点，最终形成以电势源节点和短路点为顶点的全网形电路，这个最终电路中联结电势节点和短路点的支路阻抗即为该电源对短路点的转移阻抗。无源线性网络ffI1IiImI1zizmz1EiEmE11iimm+++---ffI星-网变换1im1iz1mzmfzifz1fzmiz18ffI1immfzifz1fz11......imffifmfEEEIzzz196-2起始次暂态电流和冲击电流的实用计算1.起始次暂态电流的计算起始次暂态电流：短路电流周期分量(基频分量)的初值计算方法：系统元件全部用其次暂态参数表示，次暂态电流的计算与稳态电流的计算相同静止元件：输电线路、变压器，次暂态参数与其稳态参数相同旋转元件：发电机（包括同步电动机，调相机），异步电动机，次暂态参数与其稳态参数不相同系统元件20发电机（包括同步电动机，调相机）：次暂态电势+次暂态电抗22(sin)(cos)sinEVjxIEVxIxIVxIdxx汽轮发电机，有阻尼绕组的凸极发电机210[0][0][0]sin=1+(0.130.20)10.53=1.071.11EVxI假定发电机在短路前额定满载运行[0][0][0][0]1,1cos0.85,sin0.530.130.20VIx221stxI异步电动机：次暂态电势+次暂态电抗22(sin)(cos)sinEVjxIEVxIxIVxI启动电流的标幺值，一般为4-70.2x230[0][0][0]sinEVxI正常运行时：发生短路后：如果电动机暂时作为电源向系统提供一部分短路电流EVEV异步电动机离故障点近：用上面的次暂态电势+次暂态电抗模型详细模拟离故障点远：用综合负荷模型模拟，其次暂态电势和次暂态电抗为0.8,0.35Ex242.冲击电流的计算短路点处负荷提供的冲击电流短路点处电源提供的冲击电流短路点处总的冲击电流LDLDimLDimIki2...2imGimikIIkIkiimLDLDimim22.25作业：6-16-2(1)6-5