发电厂变电站电气设备第四章-电力系统短路及短路电流计算4PPT培训课件.ppt

1、第四章第四章 电力系统短路及短路电流计算电力系统短路及短路电流计算4.4 有限大容量系统供电电路内三相短路有限大容量系统供电电路内三相短路 有限容量电源供电电源的系统内发生短路有限容量电源供电电源的系统内发生短路时，母线电压往往是显著下降的，并不是恒定时，母线电压往往是显著下降的，并不是恒定不变的。有限容量的等值电源容量就是系统所不变的。有限容量的等值电源容量就是系统所有电源的容量和，等值电抗为系统电源的总阻有电源的容量和，等值电抗为系统电源的总阻抗。抗。一、有限大容量系统的概念一、有限大容量系统的概念发电机供电电路内短路电流的变化曲线发电机供电电路内短路电流的变化曲线（无励磁自动调节装置时）

2、（无励磁自动调节装置时）二、有二、有限容量限容量系统三系统三相对称相对称短路分短路分析析发电机供电电路内短路电流的变化曲线发电机供电电路内短路电流的变化曲线（有励磁自动调节装置时）（有励磁自动调节装置时）计算电抗是以某一电源支路计算电抗是以某一电源支路所有发电机所有发电机额定容量和额定容量和SN为为功率基准值功率基准值，该电源支路，该电源支路短路回路总电抗的标么值，计算电抗用短路回路总电抗的标么值，计算电抗用XC*表示。即表示。即 2*avNcUSXX三、运算曲线法三、运算曲线法 在短路电流计算中，一般是先求出统一基准在短路电流计算中，一般是先求出统一基准功率功率Sj下的某一电源支路的短路回路

3、总电抗的标下的某一电源支路的短路回路总电抗的标么值么值X*，那么，将其换算为计算电抗的公式：，那么，将其换算为计算电抗的公式：jNCSSXX*短路电流周期分量的标么值可表示为计算短路电流周期分量的标么值可表示为计算电抗电抗XC*和时间和时间t的函数，即的函数，即 Iz*=f（XC*，t）表明这种函数关系的曲线称为运算曲线，如表明这种函数关系的曲线称为运算曲线，如图图1-4-16所示。所示。avNztztUSII3*利用运算曲线计算短路电流周期分量的一般利用运算曲线计算短路电流周期分量的一般步骤步骤如下：如下：(1)根据计算电路图作出等值电路，化简电路，求根据计算电路图作出等值电路，化简电路，求

4、出短路回路的总电抗出短路回路的总电抗X*。(2)将将X*换算为计算电抗换算为计算电抗Xc*。(3)根据计算电抗根据计算电抗Xc*，查相应的运算曲线，可得到，查相应的运算曲线，可得到t时刻短路电流周期分量有效值的标么值时刻短路电流周期分量有效值的标么值Izt*，其有名，其有名值为值为 当当Xc*3.45时，可将等值发电机当作无限大容时，可将等值发电机当作无限大容量电源处理。量电源处理。短路全电流的最大有效值为短路全电流的最大有效值为IKiimim 2I 2)1(21 imimKII四、短路电流其他各量的计算四、短路电流其他各量的计算1.短路冲击电流短路冲击电流 式中式中:t=0时，周期分量的起始

5、有效值，次时，周期分量的起始有效值，次暂态短路电流，可由运算曲线查得。暂态短路电流，可由运算曲线查得。当短路发生在发电机端时，取当短路发生在发电机端时，取Kim=1.9；当短路发；当短路发生在发电厂高压侧母线及发电机出线电抗器后时，取生在发电厂高压侧母线及发电机出线电抗器后时，取Kim=1.85；当远离发电厂的地点发生短路时，取；当远离发电厂的地点发生短路时，取Kim=1.8。2.短路全电流短路全电流【例【例1-4-4】如图如图1-4-18所示，系统以火电厂为所示，系统以火电厂为主，计算主，计算K点三相短路时的点三相短路时的I、iim、t=4s的周期的周期分量有效值分量有效值Iz4和变压器高压

6、侧和变压器高压侧110kV母线的剩母线的剩余电压。余电压。解解：取取Sj=100MVA，UjUav(1)计算各元件电抗标么值计算各元件电抗标么值1.05001005.0*1X088.01201001005.10*3*2 XX151.0115100504.02*5*4 XX22.02151.02088.01.0*X1.110050022.0*jNCSSXX（2）计算电抗）计算电抗（3）计算短路电流及剩余电压）计算短路电流及剩余电压查附录一中汽轮机运算曲线得查附录一中汽轮机运算曲线得P307图图3 t=0时，时，I*=0.96 ；t=4s时，时，Iz4*=1.02 kAUSIIavN4.21153

7、50096.03*kAUSIIavNZZ56.2115350002.13*44)(11.64.28.122kAIKiimim)(34.4456.22504.0323234144kVIlxIXUZZrem计算计算d点三相短路时的点三相短路时的I、iim以及以及t=4s的周期分量的周期分量有效值有效值Iz4。发电机为汽轮发电机发电机为汽轮发电机式中式中N 所有所有发电机额定容量的和。发电机额定容量的和。jNCSSXX*五、多电源系统用运算曲线法计算短路电流五、多电源系统用运算曲线法计算短路电流（一）同一变化法（一）同一变化法 同一变化法同一变化法就是将所有电源合并为一台等值就是将所有电源合并为一台

8、等值发电机，步骤如下：发电机，步骤如下：(1)作出等值电路图，化简电路。求出等值发电机作出等值电路图，化简电路。求出等值发电机到短路点的总电抗到短路点的总电抗X*。(2)将将X*归算为计算电抗归算为计算电抗Xc*，(4)求短路电流周期分量的有名值，求短路电流周期分量的有名值，avNztztUSII3*(3)根据计算电抗根据计算电抗Xc*查相应的运算曲线，求出某一查相应的运算曲线，求出某一时刻短路电流周期分量有效值的标么值时刻短路电流周期分量有效值的标么值Izt*。当当Xc*3.45时，可以按无限大容量系统处理。时，可以按无限大容量系统处理。当电力系统中所有电源以水电厂为主时，应查当电力系统中所

9、有电源以水电厂为主时，应查水轮发电机的运算曲线；若以火电厂为主时，就应水轮发电机的运算曲线；若以火电厂为主时，就应查汽轮发电机的运算曲线。查汽轮发电机的运算曲线。【例【例1-4-5】如图】如图1-4-19所示水电厂计算电路图，所示水电厂计算电路图，求求K点发生三相短路时，短路点的点发生三相短路时，短路点的I、iim和和I。每台三绕组变压器的短路电压为每台三绕组变压器的短路电压为Uk-17；Uk-6；Uk-10.5，各元件其他参，各元件其他参数都标明在图中。数都标明在图中。（a）计算电路图）计算电路图（b）等值电路图）等值电路图（c）等值电路的化简过程图）等值电路的化简过程图 个别变化法个别变化

10、法是将系统中所有发电机，按照是将系统中所有发电机，按照类型及距短路点远近的不同分为几组，通常分类型及距短路点远近的不同分为几组，通常分为为23组即可。每一组用一台容量为该组所有组即可。每一组用一台容量为该组所有发电机额定容量和的等值发电机来替代，然后发电机额定容量和的等值发电机来替代，然后对每一台等值发电机用运算曲线分别求出向短对每一台等值发电机用运算曲线分别求出向短路点提供的短路电流，则短路点总的短路电流路点提供的短路电流，则短路点总的短路电流就等于各等值发电机所提供的短路电流之和。就等于各等值发电机所提供的短路电流之和。（二）个别变化法（二）个别变化法 具体计算步骤如下：具体计算步骤如下：

11、(2)分别计算各等值发电机对短路点的计算电抗。分别计算各等值发电机对短路点的计算电抗。无限大容量无限大容量电源仍保留以基准功率为电源仍保留以基准功率为Sj的标么电抗的标么电抗Xs*。(1)作出等值电路图，化简电路。将发电机进行作出等值电路图，化简电路。将发电机进行分分组组：与短路点直接连接的同类型发电机分为一组；：与短路点直接连接的同类型发电机分为一组；与短路点距离相差不大的同类型发电机分为另一组；与短路点距离相差不大的同类型发电机分为另一组；无限大容量电源应单独为一组。根据分组的结果，无限大容量电源应单独为一组。根据分组的结果，化简电路，并将等值电路化简为各电源支路直接与化简电路，并将等值电

12、路化简为各电源支路直接与短路点相连接。短路点相连接。(3)根据各计算电抗分别查相应的运算曲线，可得到根据各计算电抗分别查相应的运算曲线，可得到各等值发电机所提供的短路电流周期分量的标么值各等值发电机所提供的短路电流周期分量的标么值Izt1*、Izt2*、。无限大容量电源提供的短路电流。无限大容量电源提供的短路电流的标么值为的标么值为 *1szsXIavjzsavNztavNztztUSIUSIUSII333*2*21*1(4)计算短路点总的短路电流周期分量的有名值，为计算短路点总的短路电流周期分量的有名值，为例例1-4-6试计算如图试计算如图1-4-20所示的计算电路中所示的计算电路中K点三相

13、短路时的点三相短路时的I和和iim。解：解：取取Sj=100MVA，Uj=Uav1.计算各元件等值电抗的标么值并化简电路计算各元件等值电抗的标么值并化简电路122.085.0/12510018.021 XX416.08.0/2510013.043 XX087.01501001001365 XX333.05.311001005.1087 XX151.02301002004.029X113.02301001504.0210X076.02301001004.0211X进行进行丫：丫：05.0076.0113.0151.0113.0151.01110910912XXXXXX034.0076.0113.

14、0151.0076.0151.01110911913XXXXXX025.0076.0113.0151.0076.0113.011109111014XXXXXX 将等值电路图将等值电路图 化简为图化简为图 (c)(c)所示的电路，其中所示的电路，其中139.0034.02087.02122.022135115XXXX192.02333.0025.0271416XXX208.02416.02117XX 进行丫进行丫，并将系统，并将系统S和和火电厂火电厂H-1间的电抗略去，电间的电抗略去，电路化简成如图路化简成如图(d)所示所示311.0139.0192.005.0192.005.015161216

15、1218XXXXXX865.005.0192.0139.0192.0139.0121615161519XXXXXX2计算计算K点的短路电流点的短路电流(1)计算次暂态短路电流计算次暂态短路电流I无限大容量电源：无限大容量电源：)(68.175.103100311.013118kAUSXIarJs 火电厂火电厂Hl：计算电抗计算电抗54.210085.0/1252865.01191jHCHSSXX 短路点的次暂态短路电流，应等于各电源支路所提短路点的次暂态短路电流，应等于各电源支路所提供的次暂态短路电流的和。供的次暂态短路电流的和。查附录一中汽轮发电机运算曲线，可得查附录一中汽轮发电机运算曲线，

16、可得 t=0时时 IH1*=0.4)(47.65.10385.0/12524.031*11kAUSIIavHHH 计算电抗计算电抗火电厂火电厂H2：13.01008.0/252208.02172jHCHSSXX查附录一中汽轮发电机运算曲线，可得查附录一中汽轮发电机运算曲线，可得 t=0时时 IH2*=8.25)(525.285.1038.0/25225.832*22kAUSIIavHHH 于是，短路点总的次暂态短路电流为于是，短路点总的次暂态短路电流为)(675.52525.2847.668.1721kAIIIIHHS (2)短路冲击电流的计算短路冲击电流的计算 在短路点，短路的冲击电流等于各

17、电源支路所在短路点，短路的冲击电流等于各电源支路所提供的短路冲击电流之和。提供的短路冲击电流之和。无限大容量电源无限大容量电源，冲击系数取，冲击系数取Kim=1.8，则，则)(4568.178.12.kAisim火电厂火电厂H1，冲击系数取冲击系数取Kim=1.8，则，则)(467.1647.68.121.kAiHim火电厂火电厂H2，冲击系数取冲击系数取Kim=1.9，则，则)(635.76525.289.122.kAiHim于是，短路点总的短路冲击电流为于是，短路点总的短路冲击电流为)(1.138635.76467.16452.1.kAiiiiHimHimsimim 由以上计算可知，在短路

18、点，短路电流的大小，主由以上计算可知，在短路点，短路电流的大小，主要取决于额定容量较小但距离短路点较近的火电厂要取决于额定容量较小但距离短路点较近的火电厂H2。例：试用个别法例：试用个别法计算右图所示电计算右图所示电路中，路中，d点发生三点发生三相短路时的次暂相短路时的次暂态短路电流和冲态短路电流和冲击电流。击电流。习题：习题：用个别变化法计算下图所示计算电用个别变化法计算下图所示计算电路路K1、K3点三相短路时的点三相短路时的I、iim和和t=4s的周期分量有效值的周期分量有效值It=4s。系统以火电厂为。系统以火电厂为主，发电厂为水电厂，其他计算所需数据主，发电厂为水电厂，其他计算所需数据

19、已标明在图中。已标明在图中。解：选取解：选取Sj=100MVA，Uj=Uav1.05001005.0*1X333.08.050100208.0*3*2 XX1.计算各元件的等值电抗的标么值并化简电路计算各元件的等值电抗的标么值并化简电路088.01201001005.10*5*4 XX167.0631001005.10*7*6 XX076.01151004.03009.01151004.025151.01151004.0507.0151001005.102*15*142*13*122*11*10*9*8XXXXXXXX画等值电路并化简如下图所示：画等值电路并化简如下图所示：388.021212

20、95.021)(2122.02121*14*8*18*12*6*2*17*10*4*1*16XXXXXXXXXXX897.0*17*18*16*18*16*19XXXXXX203.1*16*18*17*18*17*20XXXXXX2.计算计算K1点的短路电流点的短路电流系统：计算电抗系统：计算电抗查附录查附录中汽轮发电机运算曲线，可得中汽轮发电机运算曲线，可得t=0时时 I1*=0.951.110050022.01*16*1jnCSSXXkAI385.2115350095.01 t=4st=4s时时 I I1 1*t=4st=4s=1.04=1.04kAIst611.2115350004.14

21、1水电厂：计算电抗水电厂：计算电抗37.01008.0502295.02*17*2jnCSSXX查附录查附录中水轮发电机运算曲线，可得中水轮发电机运算曲线，可得t=0时时 I2*=3.02kAI9.1115312502.32 t=4s时时 I2*t=4s=2.81kAIst76.1115312581.242于是，短路点总的次暂态短路电流为于是，短路点总的次暂态短路电流为kAIII285.49.1385.221 t=4s时的周期分量有效值：时的周期分量有效值：It=4s=2.611+1.76=4.381KAK1点总的短路冲击电流为：点总的短路冲击电流为：iim=2.554.285=10.93KA

22、2.计算计算K2点的短路电流点的短路电流系统：计算电抗系统：计算电抗45.3485.4100500897.01*19*1jnCSSXX可看成无限大容量系统可看成无限大容量系统KAIIst13.65.103100897.01411 水电厂：计算电抗水电厂：计算电抗5.1100125203.12*20*2jnCSSXX 查附录查附录中水轮发电机运算曲线，可得中水轮发电机运算曲线，可得t=0时时 I2*=0.7kAI81.45.1031257.02 t=4s时时 I2*t=4s=0.76kAIst22.55.10312576.042于是，短路点总的次暂态短路电流为于是，短路点总的次暂态短路电流为kAIII94.1081.413.621 t=4s时的周期分量有效值时的周期分量有效值It=4s=6.13+5.22=11.35KAK2点总的短路冲击电流为：点总的短路冲击电流为：iim=2.5510.94=27.9KA谢谢！再见！