第17次课第6章电力系统对称故障分析.ppt

第17次课第6章电力系统对称故障分析
汇报人：
短路计算的目的
短路计算为发电机、变电站以及整个电力系统的设计和运行提供依据。
在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是不可缺少的基本计算，主要有：
(1)选择有足短路电流周期（强制分量）分量
idc ：短路电流非周期（自由）分量
2、无穷大供电系统的三相短路
Z=R+jωL
SW
单相短路的暂态过程分析
交流分量有效值
直流分量为零
直流分量最大
Z=R+jωL
τ为周期常数
短路发生后任意周期时的电流为
2、无穷大供电系统的三相短路
三相短路的暂态过程：由于是对称故障，以a相为例分析
2、无穷大供电系统的三相短路
短路前瞬间系统正常运行，电流幅值和相角：
三相短路的暂态过程：
短路后每相阻抗变化为：
2、无穷大供电系统的三相短路
假设短路发生在t=0时刻，则短路后a相回路电压方程为：
T=L/R
短路后电流的幅值。
2、三相短路的暂态过程分析
短路前后系统电流不能突变，可得常数C为：
短路电流非周期（自由）分量
对于三相对称系统，三相短路电流表示为：
短路电流周期（强制分量）分量
2、三相短路的暂态过程分析
三相短路全电流为交流分量与直流分量的叠加：
自由分量（直流）
强制分量（交流）
a相
b相
c相
2、无穷大供电系统的三相短路
短路电流周期（强制分量Ac fault current ）分量的幅值取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗，是短路后回路的稳态短路电流。
短路电流非周期（自由 Dc offset current）分量是逐渐衰减的，以时间常数T按指数规律逐渐衰减为零，短路电流值等于短路瞬间前的电流值。
由于短路电流中含有非周期分量，致使短路后第一周期内出现很大的电流瞬时值，非周期电流愈大，最大瞬时值也愈大。
三相短路全电流包括两部分：
2、无穷大供电系统的三相短路
短路冲击电流
短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流，是校验电气设备承受最大电动力的依据。短路冲击电流出现在短路后半个周期时刻，当f=50Hz时，(T/2)时出现。
冲击系数分别对应发电机端和电网短路时的数值。
近似计算时，
a相
T/2
2、无穷大供电系统的三相短路
短路电流的有效值
任一时刻t的短路电流有效值It是以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值，即：
i(t),ipt(t),iat(t)分别为t时刻的短路电流、短路电流的交流（周期）分量和短路电流的直流（非周期）分量。
短路电流最大有效值发生在短路后半个周期，其值为：
2、无穷大供电系统的三相短路
短路容量（短路功率）意味着该电器设备既要承受正常工况下的额定电压，又要能够开断短路电流。
短路电流有效值It
2、无穷大供电系统的三相短路
平均额定电压
例
无穷大电源供电系统如图所示，在输电线中点发生三相短路，求短路冲击电流最大有效值和短路功率，Ug=110kV,降压变压器容量为20MVA、变比为110/，Uk%=，△Ps=135kW，L=10km,x=, r=,
将变压器参数归算到低压35kV侧：
短路冲击电流最大有效值
短路功率
短路电流周期分量有效值
2、无穷大供电系统的三相短路
三相短路电流
三相短路电压
三相短路
两相接地短路
三相短路电流
三相短路电压
同步发电机三相短路的假设：
1)电机铁心部分的导磁系数为常数
2)电机定子三相绕组完全对称，在空间上互差120度，转子在结构上对本身的直轴和交轴完全对称。
3)电子电流在空气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在空气隙中按正弦规率分布。
4)定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。
5)暂态过程中发电机转速保持不变。
6)发电机短路后，不考虑强行励磁，即磁电压保持不变。
7)短路发生在发电机机端，其他线路短路，也可看作为在发电机机端短路一样。
3、同步发电机三相短路电磁暂态过程
3、同步发电机三相短路电磁暂态过程
发电机空载短路时，短路电流表达式：
暂态短路电流
短路达到稳态时的稳态电流
时间常数
短路瞬时的空载电动势
空载电动势
无阻尼绕组发电机机端短路时
暂态电抗
稳态电抗
3、同步发电机三相短路电磁暂态过程
发电机负载短路时，短路电流表达式：
短路瞬时暂态电动势
暂态电动势
暂态等效电路
发电机端短路暂态电流
无阻尼绕组发电机机端短路时
暂态电抗
负载时，发电机端电压平衡方程为：
3、同步发电机三相短