第6讲 船舶电力系7.ppt

课题三 船舶交流电力系统的短路 计算 本章主要内容： 短路计算的目的及短路分析 短路电流的估算 交流发电机、电动机馈送的短路电流计算 邻近主汇流排处的短路计算和远离主汇流排处的短路计算 电抗、电阻、阻抗和时间常数的计算与换算 船舶交流电力系统短路电流计算应用举例 断路器参数和母线的选择 第六讲 船舶电力系统短路分析 一、船舶有限电源容量的短路分析 只要研究短路后，其中一相电流暂态过程的变化规律，便可了解整个三相交流电路的电流、电压的变化规律。 1．无限电源容量三相交流电路的短路电流 1．交流同步发电机短路电流基本公式 取一相来分析，设相电势 同样，可根据电压平衡方程式，解微分方程求得其全电流表达式 (3-10) 式中 ——发电机直轴次暂态短路时间常数； ——发电机直轴暂态短路时间常数； ——发电机非周期时间常数。 对交流同步发电机而言，因为发电机电枢电阻，则短路初暂功率角，与无穷大电源容量电网比较，同样近似认为交流同步发电机在初相角时，可求得最大非对称短路电流，即 (3-11) 此时短路全电流波形正如图3-3所示。 2．次暂态对称短路电流初始(有效)值 (3-12) 式中 ——发电机额定线电压，V； ——发电机额定相电压，V； ’ ——发电机电枢电阻，； ——发电机直轴次暂态电抗，； 3．暂态对称短路电流初始(有效)值 (3-13) 式中 ——发电机直轴暂态电抗， 4．稳态对称短路电流(有效)值 (3-14) 式中 ——发电机同步暂态电抗。 5．最大非对称短路电流 (3-15) 因为我们关心的是短路后半个周波出现的最大瞬时值，在短路后2~3个周波的短路电流时，暂态短路电流还没有(或刚刚开始)衰减，故在实际工程计算中，忽略暂态短路电流的衰减时间常数，而近似计算 (3-16) 式中 ——短路电流对称分量： ——短路电流直流分量(非对称分量)，亦即短路发生后第一个半周时发电机馈送的对称短路电流。 (3-17) 上式为发电机空载时的情况。当短路故障发生在发电机额定负载时．即在额定电压、额定电流、额定功率因数下，发电机馈送的对称短路电流可在发电机空载情况下的对称短路电流值乘以适当的系数求得。这个系数取决于发电机的特性，在缺乏确切资料的情况下，可取1.1，即 (3-18) 二、短路电流粗略估算 主配电板附近发生短路时，最大对称短路电流有效值为满足最大需要功率而可能并联运行的所有发电机额定电流的10倍，加上需要同时投入运行的所有电动机额定电流的3倍(对称有效值)，短路功率因数假定为0.1。即 式中 ——最大对称短路电流有效值； ——所有并联运行发电机额定电流之和； ——所有同时投入运行电动机的额定电流之和； ——短路功率因数。 最大非对称短路电流值与短路功率因数有关，可以表达为如图3-5所示 (3-20) 式中 ——最大非对称短路电流； ——峰值系数； 当短路功率因数为 时，由图3-5的曲线查得其峰值系数为 ，此时 * * 图3-3 船舶有限电源容量电