chap4電力系統(tǒng)短路計算

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1、,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,P,o,w,e,r,B,a,r,中國專業(yè),PPT,設(shè)計交流論壇,Chap 4,電力系統(tǒng)短路計算,4.1,概 述,電力系統(tǒng)中一切,不正常,的,相與相,之間或,相與地,（中性點直接接地系統(tǒng)）之間發(fā)生,通路,情況。,1,“,短路,”,定義,2,原因與后果,各種因素,造成的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣損傷。,電力系統(tǒng),故障,。,過電壓、雷擊、絕緣老化、機械性損傷等。,斷線倒桿、誤操作、飛禽或小動物跨接裸導(dǎo)體。,短路電流巨大，使導(dǎo)體嚴重發(fā)熱、熔化、絕緣損壞。,且產(chǎn)生巨大電動力，損壞導(dǎo)體與電器。,產(chǎn)生電弧，損壞元件，燒毀設(shè)備。,

2、感性電流產(chǎn)生較強去磁性電樞反應(yīng)，降低發(fā)電機端電壓。且大電流增大線路電壓損耗，網(wǎng)絡(luò)電壓下降。,破壞并列運行同步發(fā)電機組間穩(wěn)定性，發(fā)生功率振蕩，使繼保誤動作導(dǎo)致大面積停電。,不對稱接地短路產(chǎn)生零序電流，對通信線路和信號系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾。,某些不對稱短路會使非故障相產(chǎn)生過電壓。,3,短路類型,對稱短路,：三相短路,不對稱短路,：兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路,中性點直接接地的高壓和超高壓電力系統(tǒng)：,單相接地短路故障占,90%,，其余是各種相間短路。,電壓較低輸配電網(wǎng)絡(luò)中：,單相,65%,；兩相接地,20%,；兩相短路,10%,；三相,5%,（,幾率最小，后果最 嚴重,）。,中性點不接地系統(tǒng)：,

3、相間故障（包括相間接地）。,4,短路計算的目的和簡化假設(shè),為選擇和校驗各種電氣設(shè)備,機械穩(wěn)定性,和,熱穩(wěn)定性,提供依據(jù),。,為設(shè)計和選擇發(fā)電廠和變電所的電氣主接線提供必要數(shù)據(jù),。,合理配置電力系統(tǒng)中各種繼保和自動裝置并正確整定其參數(shù),。,短路沖擊電流檢驗,短路電流周期分量檢驗,負荷用恒定電抗表示或忽略不計,。,系統(tǒng)元件參數(shù)恒定，高壓電網(wǎng)不計元件電阻和導(dǎo)納，即用純電抗表示,。各發(fā)電機電勢同相位。,系統(tǒng)除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，其余部分三相對稱,。,4.2,標幺制,1,標幺制與標幺值,把阻抗、導(dǎo)納、電流、電壓等物理量值分別用相應(yīng)單位如歐姆（,）、西門（,S,）、安（,A,）、伏（,V,）、伏

4、安（,VA,）來表示,有名單位制,；也可以把這些物理量值用沒有單位的相對值來表示,標幺制,。,標幺制：,把各個物理量用標幺值來表示的一種,運算方法。,標幺值（,相對值,）,=,實際值（,任意單位,）,基準值（,與實際值同單位,）,比值，無單位,百分值：,5%6%,30%,標幺值：,0.050.06=0.003,2,基準值的選擇,原則上基準值可以任意選擇，但通常都選該設(shè)備的額定值作為基準值，或整個系統(tǒng)選取一個便于計算的共同基準值。,采用標幺制時，對稱三相電路完全可以按照單相電路標幺值進行計算，且與三相系統(tǒng)連接方式無關(guān)，這是標幺制的一大優(yōu)點,。,3,基準值變化時標幺值的歸算,由于在一般的發(fā)電機、變

5、壓器等設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)中所給出的阻抗，往往都是以其,自身額定值,為基準的標幺值。但在進行電力系統(tǒng)計算時，系統(tǒng)中往往包含有許多功率、電壓等規(guī)格不同的發(fā)電機、變壓器等電氣設(shè)備，因此，在進行系統(tǒng)計算時應(yīng)選擇一個,共同基準值,，,把所有以設(shè)備自身的額定值為基準的阻抗標幺值都按這個新選擇的共同基準值去進行歸算,，只有經(jīng)過這樣的歸算后，才能進行統(tǒng)一的計算。,（,1,）歸算發(fā)電機電抗,2,：自身基準,3,：選定基準,1,：自身標幺值,（,2,）歸算變壓器電抗,2,：自身基準,3,：選定基準,1,：自身標幺值,（,3,）歸算限流電抗器,按定義式求解,（,4,）歸算輸電線電抗,按定義式求解,通常為每,km,歐姆值

6、,實際計算中基準值選取標準：,只有一臺發(fā)電機或變壓器，可直接取其額定電壓、額定功率為基準值；,元件多，基準功率常取整數(shù)，,100,或,1000MVA,；或選取某一最大容量設(shè)備的額定功率，而基準電壓則可以取網(wǎng)絡(luò)各級額定電壓或平均額定電壓。,4,變壓器聯(lián)系的多級電壓網(wǎng)絡(luò)中標幺值計算,電力系統(tǒng)中不同電壓等級的線路通過升或降壓變壓器聯(lián)系在一起，需把系統(tǒng)各元件阻抗值都歸算到同一基本電壓級。,在選定了基本電壓級的基準電壓之后，對其它各段線路阻抗進行歸算時，所應(yīng)取的各段的基準電壓，可以根據(jù)該段線路與基本電壓級線路間所有,變壓器的變比系數(shù),來計算。,根據(jù)實際中所實用的變壓器變比是按實際變比還是近似變比，分為,

7、準確計算法,和,近似計算法,。,變比系數(shù)用實際變比（準確值）計算：,準 確 計 算 法,分子：,向著,基本段,一側(cè)的變壓器的額定電壓。,分母：,向著,歸算段,一側(cè)的變壓器的額定電壓。,待確定段的基準電壓,基本電壓級的基準電壓,以元件自身額定值為基準時的標幺值。,含一個變壓器時：,分母：歸算段,分子：基準段,含二個變壓器時：,但是上述公式進行阻抗歸算時，涉及變比折算，當線段間的電壓等級較多時，計算將比較復(fù)雜。,目前，在工程計算中一般都取變壓器兩側(cè)的,網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓之比來代替變壓器的實際變比,。,這種近似計算可使整個計算大為簡化，計算結(jié)果也能滿足一般工程上的要求，因而得到廣泛應(yīng)用。,近 似 計

8、算 法,網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓比相應(yīng)電壓級的額定電壓高,5%,：,U,av,=1.05U,N,電網(wǎng)額定電壓（,所對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓,）,/kV,：,3,（,3.15,），,6,（,6.3,），,10,（,10.5,），,15,（,15.75,），,35,（,37,），,110,（,115,），,220,（,230,），,330,（,345,），,500,（,525,）,比較,準確,計算法,變壓器的變比用,實際變比,計算。,變壓器,T,1,的變比可以用它所聯(lián)系兩側(cè)的平均額定電壓之比，即,近似變比,10.5/115,代替實際變比,10.5/121,。,比較,近似,計算法,各段基準電壓就直接等于該段網(wǎng)絡(luò)

9、的平均額定電壓，無需計算。,（當基本段也取網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓時。）,用,近似,計算法時，各元件,額定電壓,一律用,該元件所在段,網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓。,對發(fā)電機和變壓器，其電抗標幺值計算公式將只進行功率歸算，不必進行電壓歸算。,但計算電抗器時，仍取用電抗器本身額定電壓。,準確計算法,（變壓器用實際變比）,近似計算法,（變壓器用近似變比）,近似法算時，,G,和,T,的設(shè)備額定電壓也取為所在網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓，故,“,相消,”,后相當于不用進行電壓歸算。,電抗器電壓仍用自身額定值。,取第,段電路為基本段。,P127,例,4-3,對如圖所示輸電系統(tǒng)，用準確計算法和近似計算法分別計算等值網(wǎng)絡(luò)中各元件標幺值

10、。,1.,準確計算法,各元件電抗的標幺值依次為：,低,壓側(cè)額定電壓,低,壓側(cè)基準電壓,高,壓側(cè)額定電壓,高,壓側(cè)基準電壓,發(fā)電機處于第,段,高,壓側(cè)額定電壓,高,壓側(cè)基準電壓,低,壓側(cè)額定電壓,低,壓側(cè)基準電壓,輸電線路處于第,段,電抗器處于第,段,電抗器處于第,段,2.,近似計算法,各元件電抗的標幺值依次為：,4.3,無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路,1,“,無限大,”,功率電源概念,“,無限大,”,電源：,S=,，,Z=0,，,U,m,一定。,外阻抗相對于電源內(nèi)阻抗大得多，由短路引起的電源送出功率的變化遠小于電源所具有的功率，電源電壓的幅值和頻率不會發(fā)生可察覺的變化。,近似條件：,等值電源

11、內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的,5%10%,。,2,三相短路的暫態(tài)過程分析,i,a,:,短路電流瞬時值（全電流）,：合閘相位角,全 解：,i,p,：特解。,短路電流,強制分量（周期分量）,，與電源電勢具有相同變化規(guī)律，幅值在暫態(tài)過程中不變。,i,np,：通解。,短路電流,自由分量（非周期分量）,，與電源無關(guān)，隨時間衰減至零。,i,0,：短路前電流在時間軸投影。,i,p0,：短路后電流周期分量在時間軸投影。,I,pm,：短路電流周期分量幅值。,I,m,：短路前穩(wěn)態(tài)電流幅值。,流過電感的電流不能突變,3,短路沖擊電流,最嚴重短路情況下的短路電流最大,瞬時值,，,i,sh,，,校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路時的動穩(wěn)定性。,K,im,：沖擊系數(shù)，常取,1.81.9,要求非周期電流有最大初值。,4,短路全電流有效值,校驗電氣設(shè)備的斷流能力或耐力強度。,5,短路功率（短路容量）,校驗斷路器的切斷能力。,定義量，非測量量！,P135,例,4-4,某變壓器由無限大功率電源供電。當在,K,點發(fā)生三相短路時，試計算短路電流周期分量、沖擊電流及短路功率。（取,K,sh,=1.8,）,