电气工程基础_电力系统的短路电流计算..ppt

第3章 电力系统的短路电流计算 3.1 概述 3.2 无限大功率电源三相短路分析 3.3 同步发电机三相短路分析 3.4 电力系统三相短路的实用计算 3.5 电力系统不对称短路的分析与计算 3.4 电力系统三相短路的实用计算 3.5 电力系统不对称短路的分析和计算 正序分量：大小相等，相位彼此差120°，相序和正常运 行方式一致； 负序分量：大小相等，相位彼此差120°，相序和正常运 行方式相反； 零序分量：大小相等，相位相同。 各序相量间的关系： 正序分量 负序分量 零序分量 其中 则短路瞬间的定子短路交流基波电流分量的起始值为： 稳态短路时： 无阻尼绕组同步发电机空载短路时的A相短路由流为： 稳态交流分量 衰减交流分量 衰减直流分量 3.3.3 无阻尼绕组同步发电机负载时的突然三相短路电流 与空载时突然三相短路的区别： 短路前已有电枢反应磁通。 电机端部短路稳态电流仍为： 一般负载电流不是纯感性的，电枢反应磁通按双反应原理分解为纵轴电枢反应磁通 和横轴电枢反应磁通 ，对应的电压平衡方程式为： 假设定子绕组电阻为零，短路瞬时的定子交流基波分量初始值只有纵轴分量： 为保持励磁回路磁链守恒，励磁绕组中产生直流自由分量 ： 即 等值电枢反应增加磁通走励磁绕组漏磁通路径。 对定子绕组的作用用定子电流增量 在相应的电枢反应电抗 上的电压降来表示。 此时定子纵轴的电压平衡方程式为 整理 可得 稳态方程 则有 横轴暂态电动势与短路前励磁绕组匝链的磁链成正比 令 可以看作是短路前横轴分量在 后的电动势，称为横轴暂态电动势，可用稳态参数计算。 带负荷短路时，定子基波交流分量暂态短路电流的起始值为： 根据磁链守恒原理，励磁绕组的总磁链 在短路瞬间不能突变，故 在短路瞬间不会变，即： 把空载短路电流表达式中与 对应的电动势换成 ，则可得到负载情况下突然短路时的定子A相短路电流： 短路前横轴暂态电动势 短路后横轴暂态电动势 空载 短路不是在发电机端部，而是有外接电抗X1情况下时： 作相应调整： 各电流分量幅值减小 增大，相应交流衰减变慢。 减小，相应直流衰减变快。 直流分量衰减时间常数。 主要取决于转子回路的电阻和等值电感； 端部 简化计算方法 令 后的虚构暂态电动势 用 近似代替 ，短路电流基波分量起始值为： 3.3.4 有阻尼绕组同步发电机的突然三相短路电流 纵轴阻尼绕组等值电抗为纵轴次暂态电抗 横轴等值次暂态电抗 ，且 次暂态电流起始值 空载短路时， 对应的电动势为空载电动势 ，故短路电流的起始值为： 空载短路时A相电流： 稳态交流分量 衰减交流分量 衰减直流分量 在负载短路时，电压平衡方程式： 次暂态电流起始值： 短路前 后的横轴次暂态电动势 稳态交流分量 衰减交流分量 衰减直流分量 在近似计算中常令 的标幺值为1，则次暂态电流的标幺值为： 次暂态电流起始值： 为虚构的 后的次暂态电动势 稳态交流分量 衰减交流分量 衰减直流分量 近似计算 有阻尼同步发电机空载短路时定子A相电流示意图 短路电流交流分量起始幅值可达额定电流的10倍以上。如再考虑最严重情况下短路时，直流分量有最大值，这时的短路电流的最大瞬时值将接近额定电流的20倍。 同步发电机短路电流的基波交流电流在短路后暂态过程是不断变化的，原因是定子三相绕组空间内由非理想导体构成的闭合转子绕组改变着定子电枢反应磁通的路径，使定子绕组的等值电抗发生变化。 例3-1 一台额定容量为50MW的同步发电机，额定电压为10.5kV，额定功率因数为0.8，次暂态电抗为0.135。试计算发电机在空载情况下突然三相短路后短路电流交流分量的起始幅值。 解： 发电机空载短路前 ，短路后基波交流分量起始有效值的标幺值为： 发电机的额定电流为： 短路电流交流分量起始幅值： 近似计算 由于电力系统是由很多台发电机和各种负荷，通过复杂的网络联结组成的，因此要准确计算三相短路电流的各分量及其变化情况是十分困难和复杂的。在工程实际问题中，多数情况下只需计算短路瞬间的短路电流基波交流分量的起始值。 基波交流分量起始值的计算方法是：将各同步发电机用其暂态电动势（或次暂态电动势）和暂态电抗（或次暂态电抗）作为等值电动势和电抗，短路点作为零电位，然后将网络作为稳态交流电路进行计算，即可得到短路电流基波交流分量的起始值。 在短路计算中采用的假设： ①所有发电机的电动势均同相位； ②发电机的等值电势为：