短路故障分析與計(jì)算

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1、第六章短路故障分析計(jì)算6.1概述6.2標(biāo)幺值6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算6.4有限容量電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算6.5簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路計(jì)算6.1概述短路是指一切不正常的相與相間或相與地之間發(fā)生通路的情況。一、產(chǎn)生短路的原因及后果產(chǎn)生短路的原因：元件損壞違規(guī)操作其它原因短路的危害：使設(shè)備急劇發(fā)熱；產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力；6.1概述二、短路類型電壓大幅度下降；系統(tǒng)失去穩(wěn)定；產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾；6.1概述三、短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)選擇校驗(yàn)各種電氣設(shè)備合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置作為選擇和評(píng)價(jià)

2、電氣主接線的依據(jù)短路計(jì)算的目的負(fù)荷用恒定阻抗表示或忽略不計(jì)系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)同相位系統(tǒng)除故障發(fā)生處外，其余部分三相對(duì)稱簡(jiǎn)化假設(shè)6.2標(biāo)幺制一、標(biāo)么制阻抗、電壓、電流和功率的標(biāo)幺值6.2標(biāo)幺制二、基準(zhǔn)值的選擇基準(zhǔn)值單位與有名值單位相同。阻抗、電壓、電流和功率的基準(zhǔn)值之間負(fù)荷電力系統(tǒng)的基本關(guān)系。6.2標(biāo)幺制根據(jù)功率基準(zhǔn)值和電壓基準(zhǔn)值，可計(jì)算出電流和阻抗基準(zhǔn)值標(biāo)幺值分別為6.2標(biāo)幺制將標(biāo)幺值換算成有名值6.2標(biāo)幺制三、基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算⑴先將以各自額定值作基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值還原為

3、有名值；⑵在選定電壓基準(zhǔn)值和功率基準(zhǔn)值后，以次為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)幺值計(jì)算。發(fā)電機(jī)電抗：變換基準(zhǔn)值后，電抗標(biāo)幺值6.2標(biāo)幺制變壓器電抗變換基準(zhǔn)值后，電抗標(biāo)幺值電抗器電抗變換基準(zhǔn)值后，電抗標(biāo)幺值線路電抗在統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值6.2標(biāo)幺制四、變壓器聯(lián)系的多級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)幺值計(jì)算確定基本級(jí)和基本級(jí)的基準(zhǔn)電壓；按照各電壓級(jí)與基本級(jí)相聯(lián)系的變壓器的變比，確定其余個(gè)電壓級(jí)的電壓基準(zhǔn)級(jí)；按全網(wǎng)統(tǒng)一的功率基準(zhǔn)值和各級(jí)電壓的電壓基準(zhǔn)值計(jì)算各元件標(biāo)幺值。6.2標(biāo)幺制1、準(zhǔn)確計(jì)算法經(jīng)過(guò)n臺(tái)變壓器后，第n+1段網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓計(jì)算

4、式6.2標(biāo)幺制6.2標(biāo)幺制2、近似計(jì)算法平均額定電壓Uav：為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取同一電壓等級(jí)的各元件最高額定電壓與最低額定電壓的平均值。將由變壓器聯(lián)系的兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓用網(wǎng)絡(luò)的平均額定值代替；變壓器的實(shí)際變比用變壓器兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓之比代替。近似算法：6.2標(biāo)幺制不同電壓等級(jí)相應(yīng)的平均額定電壓：電網(wǎng)額定電壓361035110220330500電網(wǎng)平均額定電壓3.156.310.537115230345525近似算法計(jì)算中，各段基準(zhǔn)電壓直接等于該段網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓。電抗器電抗的標(biāo)幺值仍取用電抗

5、器本身的額定電壓值。6.2標(biāo)幺制例題：下圖所示輸電系統(tǒng)，試分別用準(zhǔn)確計(jì)算法及近似計(jì)算法計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)中各元件的標(biāo)幺值及發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的標(biāo)幺值。6.2標(biāo)幺制五、使用標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化計(jì)算公式易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性及參數(shù)一定程度上簡(jiǎn)化計(jì)算工作便于對(duì)計(jì)算結(jié)果作出分析6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算無(wú)限容量系統(tǒng)的概念：無(wú)限容量系統(tǒng)（又叫無(wú)限大功率電源），是指系統(tǒng)的容量為∞，內(nèi)阻抗為零。無(wú)限容量系統(tǒng)的特點(diǎn)：一個(gè)恒壓源。在工程計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過(guò)短路回路總阻抗的5%～10%時(shí)，就可認(rèn)為該電源是

6、無(wú)限大功率電源。6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算一、短路暫態(tài)過(guò)程分析短路前，系統(tǒng)中a相電壓和電流的計(jì)算式：6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算k點(diǎn)短路后，與電源相連的回路中的電流應(yīng)滿足：方程的解由兩部分組成：周期分量非周期分量短路全電流表示式6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短路前一瞬間的電流應(yīng)與短路后一瞬間的電流相等。短路全電流表達(dá)式為6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算短路瞬間a相電流相量圖a相短路電流波形圖二、短路沖

7、擊電流和最大有效值電流6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算短路沖擊電流：短路電流的可能最大瞬時(shí)值。在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時(shí)，短路全電流的瞬時(shí)值為最大，短路情況最嚴(yán)重，其必備的條件是：1、短路沖擊電流短路前空載（即）短路瞬間電源電壓過(guò)零值，即初始相角6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算ish發(fā)生在短路后約半個(gè)周期（0.01s）。其中，——短路電流沖擊系數(shù)。當(dāng)電阻R=0時(shí)，　　　　　　，當(dāng)電抗Ｘ=0時(shí)，

8、　　　　　，1＜Ksh＜2因此6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算工程計(jì)算中：發(fā)電機(jī)電壓母線短路時(shí)，Ksh＝1.9；發(fā)電廠高壓側(cè)母線或發(fā)電機(jī)出線電抗器后發(fā)生短路時(shí)，Ksh＝1.85；其它地點(diǎn)短路時(shí)，Ksh＝1.8。沖擊電流主要用于校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性。6.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算2、最大有效值電流任一時(shí)刻t的短路電流的有效值是指以時(shí)刻t為中心的一個(gè)周期內(nèi)短路全電流瞬時(shí)值的方均根值。實(shí)用計(jì)算中?。?.3無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路計(jì)算因此當(dāng)