电力系统的三相短路课件.ppt

1、第第4章章 电力系统的三相短路电力系统的三相短路4-1 无穷大电源的三相短路电流无穷大电源的三相短路电流14-1 无穷大电源的三相短路电流无穷大电源的三相短路电流1）无穷大电源系统的概念）无穷大电源系统的概念2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算3）无穷大电源三相短路电流计算步骤）无穷大电源三相短路电流计算步骤4）课后作业）课后作业2 恒定电势源：恒定电势源：不论电力系统中发生什么扰动，电源的电压不论电力系统中发生什么扰动，电源的电压幅幅值和频率均保持恒定值和频率均保持恒定的电源。的电源。容量无限大容量无限大 内阻抗为零内阻抗为零 1 1）无穷大电源系统的概念）无穷大电源系

2、统的概念 3电源的容量为无限大，内阻抗为0S=1 1）无穷大电源系统的概念）无穷大电源系统的概念 42 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 51 1 正常运行时，以正常运行时，以a a相为例：相为例：mm(0)0sin()sin()auUtiIt2311-电源电势的初始相位角，即 t=0时的相位角，又称合闸角。mm 022()()UIRRLL2-0()arctanLLRR3-2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 62 2 当当f f点发生三相短路时点发生三相短路时与电源相连接的有源电路与电源相连接的有源电路 无源电路无源电路（1 1）在）在t=

3、0t=0时刻发生短路，列写出时刻发生短路，列写出a a相的微分相的微分方程式为方程式为 2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 7短路电流的周期分量短路电流的周期分量 i ip p mdsin()daaiRiLUtt短路电流的非周期分量短路电流的非周期分量 i iapap i方程的特解对应的齐次方程的通解2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 8 周期分量周期分量ip 的求解的求解:ip-交流分量或周期分量。交流分量或周期分量。iap-直流分量或非周期分量。直流分量或非周期分量。ppmsin()iItmpm22()EIRLarctan()LR2

4、2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 9短路电流有最大值的条件：短路电流有最大值的条件：（1）短路前电路为空载运行状态，即短路前电路为空载运行状态，即 ；（2）阻抗角阻抗角 （R0）（3）合闸角）合闸角 （初始相位角）。（初始相位角）。900 0mI2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 10 周期分量周期分量ip 的求解的求解:2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 11 非周期分量非周期分量iap 的求解的求解d0diRiLta/apeet Tpticc按指数衰减的一个直流量。由于电感中的电流不能突变，短路前瞬间的电流和

5、短路发生后瞬间的电流应相等。2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 12 非周期分量非周期分量iap 的求解的求解2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 132 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 141 短路冲击电流iM（1）定义定义:短路电流最大可能的瞬时值。短路电流最大可能的瞬时值。由波形图可见，短路电流的最大值约在短路由波形图可见，短路电流的最大值约在短路后的后的T/2时刻时刻出现。出现。（2）iim的计算的计算2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 15sfTt01.0212aa0.01/

6、0.01/MpmpmpmM pmM p(1)2TTiII eeIK IK Ia/pmpmcost TiItIe=2f11-短路电流的冲击系数短路电流的冲击系数a0.01/M1TKe16 在在其他地点其他地点短路时，短路时，kim=1.8。在发电在发电厂厂高压侧母线高压侧母线上发生短路上发生短路 kim=1.85；在发电机在发电机端部端部发生短路时，发生短路时，kim=1.9；（3 3）电力系统实用计算中）电力系统实用计算中K KM M的取值的取值2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 17f1：Km=1.9f1f2：Km=1.85f2f3f3：Km=1.82 2）无穷大

7、电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 18KM=1.8时，iM=2.55Ip KM=1.9时，iM=2.69IpKM=1.85时，iM=2.62Ip2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 19冲击电流的作用：冲击电流的作用：n冲击电流主要用来校验电气设备和载流冲击电流主要用来校验电气设备和载流导体的电动力稳定度。导体的电动力稳定度。2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 202 短路全电流最大有效值 It 是指以任一时刻是指以任一时刻t为中心的一个周期为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值。内瞬时电流的均方根值。2222ttptapt2

8、211dt()dtTTttTTttIiiiTT（1）短路电流有效值）短路电流有效值It如何计算如何计算2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 21iap在一个周期内可认为是恒定不变的，等于在一个周期内可认为是恒定不变的，等于它在它在t=T/2时的瞬时值，即时的瞬时值，即a0.01/ap(0.01)(0.01)pmMpm(1)TapIiIeKI2ap2pimIII短路电流最大有效值：短路电流最大有效值：2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 22222MpMppM(1)2 1 2(1)IIKIIKKM=1.8时，IM=1.52Ip KM=1.9时，

9、IM=1.62Ip短路电流最大有效值：短路电流最大有效值：KM=1.85时，IM=1.56Ip 2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 23主要用于校验某些电器的主要用于校验某些电器的断流能力断流能力。IM的作用的作用2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 24n有些情况下需要用到短路功率有些情况下需要用到短路功率(亦称短路亦称短路容量容量)的概念。的概念。n短路容量等于短路电流有效值同短路处短路容量等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压的正常工作电压(一般用平均额定电压一般用平均额定电压)的乘积，即的乘积，即3favfSUI3 短路容量 2

10、2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 25n用标幺值表示：用标幺值表示：*313favfffBavBfSUISISXUI 短路容量主要用来校验开关的切断能力。短路容量主要用来校验开关的切断能力。3 短路容量 2 2）无穷大电源三相短路电流计算）无穷大电源三相短路电流计算 26NoImage3 3）无穷大电源三相短路电流计算步骤）无穷大电源三相短路电流计算步骤（1）选取基准容量SB，基准电压UB=Uav，计算各元件参数。（2）画出等值电路并标注各元件的参数。（3）化简网络，求出电源到短路点间的等值电抗。（4）计算短路电流周期分量。（5）根据公式计算短路冲击电流，最大有效值电

11、流及短路容量。27NoImage 例例1 1 无限大输电系统如图所示，有两个电压等级无限大输电系统如图所示，有两个电压等级(10(10、110kV)110kV)，在图上分别用，在图上分别用I I、IIII段表示。当线路末段表示。当线路末端发生三相短路时，试计算故障点的稳态短路电流有端发生三相短路时，试计算故障点的稳态短路电流有效值，短路冲击电流和最大有效值电流。效值，短路冲击电流和最大有效值电流。1 有名值求解 3 3）无穷大电源三相短路电流计算步骤）无穷大电源三相短路电流计算步骤28NoImage 例例2 2 如图所示无限大输电系统，有三个电压等级如图所示无限大输电系统，有三个电压等级(10(10、110110、6kV)6kV)。当线路末端发生三相短路时，试计算故障。当线路末端发生三相短路时，试计算故障点的稳态短路电流有效值，短路冲击电流和最大有效点的稳态短路电流有效值，短路冲击电流和最大有效值电流。值电流。2 标么值求解 3 3）无穷大电源三相短路电流计算步骤）无穷大电源三相短路电流计算步骤29NoImage（1）无穷大电源的特点是什么？（2）短路电流包括哪两个分量？4 4）课后作业）课后作业30