第4章电力工程基础.ppt

河北科技大学电气工程系 第四章 短路电流及其计算 4.1 概述 所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。 当电网发生三相短路时，短路点的电压突然下降， 若接在短路点附近的电动机反电势大于电网在该点的残余电压，则电动机将变为发电机运行，就要向短路点输送反馈电流。 　若最大冲击短路电流发生在Ｂ相（　 ），则　　　　的合成值将比 略小，大约为 的　　倍。于是，三相平行母线的最大电动力可按下式计算： 　　　　　 3．短路时的动稳定校验 一般电器的动稳定校验：　　　　　 式中，　 、　 分别为电器的极限通过电流峰值和有效值。 ≥ ≥ 或　　　　　 4.8　短路电流的效应 母线的动稳定校验：　　　　　 ≤ 4.5　不对称故障的分析计算 一、对称分量法 对称分量法的基本原理是： 任何一个不对称三相系统的相量 、 、 都可分解成三个对称的三相系统分量，即正序、负序和零序分量。 正序分量（ 、 、 ）：与正常对称运行下的相序相同； 负序分量（ 、 、 ）：与正常对称运行下的相序相反； 零序分量（ 、 、 ）：三相同相位。 可以是电动势、电流、电压等。 三相相量与其对称分量之间的关系可表示为： 式中， ， ，且有 则 也可表示为 可见：三相对称系统中不存在零序分量。在三角形接法或没有中线的星形接法中，线电流中不存在零序分量；在有中性线的星形接法中，通过中线的电流等于一相零序电流的3倍。 4.5　不对称故障的分析计算 或 二、对称分量法在不对称短路计算中的应用 不对称短路时的正序、负序、零序网络图如图4-10所示。 各序网的基本方程为： 4.5　不对称故障的分析计算 图4-10 序网络图 a）正序网络 b）负序网络 c）零序网络 三、电力系统中各主要元件的序电抗 1．发电机的序电抗 正序电抗：包括稳态时的同步电抗Xd、Xq ，暂态过程中的　 、 和 、 。 负序电抗：与故障类型有关 。 零序电抗：与电机结构有关 。 发电机的各序电抗平均值见书中表4-3。 2．变压器的序电抗 　　变压器的负序电抗与正序电抗相等，而零序电抗与变压器的铁心结构及三相绕组的接线方式等因素有关。 4.5　不对称故障的分析计算 变压器零序电抗与铁心结构的关系 对于由三个单相变压器组成的变压器组及三相五柱式或壳式变压器，零序主磁通以铁心为回路，因磁导大，零序励磁电流很小，所以可认为　　　　。 对于三相三柱式变压器，零序主磁通通过充油空间及油箱壁形成闭合回路，因磁导小，励磁电流很大，所以零序励磁电抗应视为有限值，通常取　 　　　　。 4.5　不对称故障的分析计算 各类变压器的零序等效电路，如图4-11所示。 变压器零序电抗与三相绕组接线方式的关系 在星形连接的绕组中，零序电流无法流通，从等效电路的角度来看，相当于变压器绕组开路； 在中性点接地的星形连接的绕组中，零序电流可以畅通，所以从等效电路的角度来看，相当于变压器绕组短路； 在三角形连接的绕组中，零序电流只能在绕组内部环流，不能流到外电路，因此从外部看进去，相当于变压器绕组开路。 4.5　不对称故障的分析计算 a）YN，d接线 b）YN，y接线 c）YN，yn接线 d）YN，d，y接线 e） YN，d，yn接线 f）YN，d，d接线 图4-11 各类变压器的零序等效电路 3．线路的序电抗 线路的负序电抗等于正序电抗，零序电抗与下列因素有关： 当线路通过零序电流时，因三相电流的大小和相位完全相同，各相间的互感磁通是互相加强的，因此，零序电抗要大于正序电抗。 零序电流是通过大地形成回路的，因此，线路的零序电抗与土壤的导电性能有关。 当线路装有架空地线时，零序电流的一部分通过架空地线和大地形成回路，由于架空地线中的零序电流与输电线路上的零序电流方向相反，其互感磁通是相互抵消的，将导致零序电抗的减小。 线路的零序电抗的平均值见表4-4。 4.5　不对称故障的分析计算 四、简单不对称短路的分析计算 1．单相接地短路 边界条件 复合序网：如图4-13所示。 4.5　不对称故障的分析计算 图4-12 单相接地短路 图4-12表示a相接地短路。 是指根据边界条件所确定的短路点