第六章电力系统三相短路的分析计算4课件.ppt

第六章电力系统三相短路的分析计算 本章主要内容有：关于短路的一些基本概念，同步发电机的基本方程，以及三相短路的实用计算方法。 第一节 短路的一般概念 故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障 简单故障:电力系统中的单一故障 复杂故障:同时发生两个或两个以上故障 短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。 二、短路的主要原因 ①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。 ②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。 ③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。 ④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 三、短路的危害 (1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。 (2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 (4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势,影响通讯. 如果每一个电流分量都用产生它的电势同某种阻抗的比值来表示 式中，两个下标相同的阻抗 称为节点i的输入阻抗； 当 ，其余电源节点的电势均为零时，等于电势 与从节点i注入网络的电流 之比 。 两个下标不通的阻抗 称为节点i，j之间的转移阻抗，当电势 ，其余电源节点电势均为零时，等于电势 与从节点i流出网络的电流 之比 根据互易定理： 在图中根据基尔霍夫电流定律可知 或者 由此 公式说明，节点i的输入阻抗等于 节点i对其它所有电源节点的转移阻抗的并联值。 将 代入 得 当网络中存在节点f为短路点时，只要把短路点当做电势等于零的电源点即可。短路点的输入阻抗为： 由图根据基尔霍夫定律可得： 由此解出： 根据等值条件，变化前后节点2，3，…n电压不变，则自网络外部流向这些节点的电流也应保持不变。 将 之值代入： 于是可得： 左右任一同类项如第j项必须相等，即： 旋转元件： …… 电流分布系数示意图 电流分布系数的特点： 所以 因为 (2) 分布系数与转移阻抗之间的关系 （3）电流分布系数的确定方法单位电流法 令 四. 网络的等值变换 （1）星网变换 设网络的某一部分可以表示为由节点1和另外n-1个节点组成的星型电路，节点1同n-1个节点中的每一个都有一条支路相接。 星网变换 对任一节点i有： 星三角变换： （2）有源网络的等值变换 根据戴维宁定理： 对于由m个并联支路构成的有源网络，其等值参数很容易求得： 令 对于两条有源支路并联 令 ＝0 由上图可得 由戴维南定理定义计算 例题1 图6-38 网络及其变换过程 (a) (b) (c) (d) ? 三、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：短路电流周期分量的初始有效值。 只要把系统中所有元件都用其此次暂态参数代表，次暂态电流的计算就同稳态电流计算一样了。 系统中所有静止元件（输电线路和变压器）的次暂态参数与稳态参数相同。 实用计算： 不计负载影响： 同步电机：用次暂态电势 和次暂态电抗 表示。 假定发电机在短路前额定满载运行 在突然短路瞬间，同步电机（包括同步电动机和调相机）的次暂态电势保持着短路发生前的数值。根据简化向量图，取短路前瞬间数值 同步电机简化相量图 异步电动机： 异步电机简化相量图 异步电机的次暂态电势要低于正常情况下的端电压，在系统发生短路后，只当电动机端的残余电压小于 时，电动机才会暂时地作为电源向系统供给一部分短路电流。实用计算中，只对位于短路点附近的能显著地供给短路电流的大型电动机才按上面两个公式计算次暂态参数。其它电动机，则按综合负荷处理。 次暂态电抗的额定标幺值近似取： 次暂态电势： 综合负荷： 在短路瞬间，综合负荷也可以近似的用一个含次暂态电势和次暂态电抗的等值电路来表示。以额定运行参数为基准，综合负荷的电势和电抗的标幺值约为： 2. 冲击电流的计算 实用计算中，负荷的提供的冲击电流可表示为： 发电机冲击系数P16 对小容量电机和综合负荷： 容量为200~50