电力系统暂态分析学习课件.ppt
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1、短路电流的工程计算多数情况下只要求计算短短路电流的工程计算多数情况下只要求计算短路电流路电流基频交流分量的初始值基频交流分量的初始值,即次暂态电流,即次暂态电流I这是由于使用快速保护和高速断路器后,断这是由于使用快速保护和高速断路器后,断路器开断时间小于路器开断时间小于0.1s;此外,若已知交流分;此外,若已知交流分量起始值,即可近似计算直流分量以及冲击电量起始值,即可近似计算直流分量以及冲击电流。流。第三章第三章 电力系统三相短路电流的实用计算电力系统三相短路电流的实用计算三相短路实用计算的基本假设三相短路实用计算的基本假设三相短路实用计算的基本假设三相短路实用计算的基本假设(1 1)电势都
2、同相位:电势都同相位:短路过程中各发电机之间不发生摇短路过程中各发电机之间不发生摇摆,并认为所有发电机的电势都同相位。摆,并认为所有发电机的电势都同相位。(2 2)负荷近似估计:负荷近似估计:或当作恒定电抗,或当作某种临时或当作恒定电抗,或当作某种临时附加电源,视具体情况而定。当短路点附近有大容量的电附加电源,视具体情况而定。当短路点附近有大容量的电动机(机端电压下降较多),可能使异步电动机变成一个动机(机端电压下降较多),可能使异步电动机变成一个能提供短路电流的电源时,需另作处理。能提供短路电流的电源时,需另作处理。(3 3)不不计计磁磁路路饱饱和和:系系统统各各元元件件的的参参数数都都是是
3、线线性性的的,恒恒定的,可以应用叠加原理。定的,可以应用叠加原理。(4 4)对称三相系统:对称三相系统:除不对称故障处出现局部的不对称以外,除不对称故障处出现局部的不对称以外,实际的电力系统通常都当做是对称的实际的电力系统通常都当做是对称的。(5 5)纯电抗表示纯电抗表示:忽略高压输电线的电阻和电容,忽略变压忽略高压输电线的电阻和电容,忽略变压器的电阻和励磁电流(三相三柱式变压器的零序等值电路除器的电阻和励磁电流(三相三柱式变压器的零序等值电路除外),加上所有发电机电势都同相位的条件,这就避免了复外),加上所有发电机电势都同相位的条件,这就避免了复数运算。数运算。(6 6)金属性短路金属性短路
4、:短路处相与相(或地)的接触往往经过一短路处相与相(或地)的接触往往经过一定的电阻(如外物电阻、电弧电阻、接触电阻等),这种电定的电阻(如外物电阻、电弧电阻、接触电阻等),这种电阻通常称为阻通常称为“过渡电阻过渡电阻”。所谓金属性短路,就是不计过渡。所谓金属性短路,就是不计过渡电阻的影响,即认为过渡电阻等于零的短路情况。电阻的影响,即认为过渡电阻等于零的短路情况。(7 7)短路电流的倍频分量略去不计,非周期分量仅作近)短路电流的倍频分量略去不计,非周期分量仅作近似地计算。似地计算。(8 8)有多台同步发电机的电力系统中,看作与一台同步)有多台同步发电机的电力系统中,看作与一台同步发电机短路电流
5、周期分量的变化规律相同。发电机短路电流周期分量的变化规律相同。(9 9)各各台台发发电电机机均均用用x xd d“作作为为其其等等值值电电抗抗,E E”作作为为其其等等值值电电势势。即即 虽虽然然E E“并并不不具具有有在在突突然然短短路路前前后后不突变的特性,但工程实用计算时,近似认为不突变。不突变的特性,但工程实用计算时,近似认为不突变。对于电源,发电机的等值电动势为次暂态电动势:对于电源,发电机的等值电动势为次暂态电动势:对于电源,发电机的等值电动势为次暂态电动势:对于电源,发电机的等值电动势为次暂态电动势:对于调相机,等值电动势为次暂态电动势也为上式。对于调相机,等值电动势为次暂态电动
6、势也为上式。对于调相机,等值电动势为次暂态电动势也为上式。对于调相机,等值电动势为次暂态电动势也为上式。即:即:即:即:不计负荷不计负荷不计负荷不计负荷时,短路前为空载,所有电源的次暂态时,短路前为空载,所有电源的次暂态时,短路前为空载,所有电源的次暂态时,短路前为空载,所有电源的次暂态电动势均取为额定电压,即标幺值为电动势均取为额定电压,即标幺值为电动势均取为额定电压,即标幺值为电动势均取为额定电压,即标幺值为1 1,且同相位。,且同相位。,且同相位。,且同相位。记及负荷记及负荷记及负荷记及负荷时,电压平衡方程为:时,电压平衡方程为:时,电压平衡方程为:时,电压平衡方程为:GG为发电机台数为
7、发电机台数为发电机台数为发电机台数第一节第一节 短路电流交流分量初始值的计算短路电流交流分量初始值的计算同步发电机向量图同步发电机向量图短路后电网中的负荷用恒定阻抗表示为:短路后电网中的负荷用恒定阻抗表示为:短路后电网中的负荷用恒定阻抗表示为:短路后电网中的负荷用恒定阻抗表示为:L L为负荷总数为负荷总数为负荷总数为负荷总数以异步电动机为例,失去电源后能提供短路电流以异步电动机为例,失去电源后能提供短路电流是机械和电磁惯性作用的结果。是机械和电磁惯性作用的结果。异步电动机突然三相短路电流波形异步电动机突然三相短路电流波形可推想,可以用一个与转子绕组交链的磁链成正比的电动势,可推想,可以用一个与
8、转子绕组交链的磁链成正比的电动势,称为次暂态电动势称为次暂态电动势E”以及相应的次暂态电抗以及相应的次暂态电抗x“,作为定子交流,作为定子交流分量的等值电动势和电抗。次暂态电动势短路前后瞬间不变,分量的等值电动势和电抗。次暂态电动势短路前后瞬间不变,可以用可以用E|0|”和和x“计算初始电流。当短路瞬间异步电动机端电压计算初始电流。当短路瞬间异步电动机端电压小于小于E|0|”时,异步电动机变成暂时电源向外供应短路电流。时,异步电动机变成暂时电源向外供应短路电流。电流中存在电流中存在直流直流分量和分量和交流交流分量。分量。因为异步电动机的定子绕组和转因为异步电动机的定子绕组和转子鼠笼式短路条构成
9、的等值绕组子鼠笼式短路条构成的等值绕组的磁链,突然短路时不会突变。的磁链,突然短路时不会突变。所以定子和转子绕组中均感应有所以定子和转子绕组中均感应有直流分量电流。直流分量电流。短路瞬时等值电路短路瞬时等值电路 异步电动机向量异步电动机向量 x”与启动电抗相等,可直接由启动电流求得:与启动电抗相等,可直接由启动电流求得:设正常时电动机的端电压为设正常时电动机的端电压为U(0),吸收电流为,吸收电流为I(0),则有:则有:(1)Ist标幺值一般为标幺值一般为5,故,故x”近似取近似取0.2X”的表达式:其模值为:其模值为:U(0),I(0),(0)短路前异步电动机的端电压,电流短路前异步电动机的
10、端电压,电流以及电压电流的相角差。以及电压电流的相角差。(2)实用计算中,若短路前为额定运行方式,实用计算中,若短路前为额定运行方式,x“取取0.2,E(0)”约为约为0.9,电动机端点短路的交流电流初始,电动机端点短路的交流电流初始值约为电动机额定电流的值约为电动机额定电流的4.5倍;倍;若近似取若近似取E(0)”为为1,则在电动机端点发生短路发,则在电动机端点发生短路发生时,其反馈的短路电流初始值就等于启动电流初生时,其反馈的短路电流初始值就等于启动电流初始值。始值。实用计算中,只对于短路点附近显著地供给短路电实用计算中,只对于短路点附近显著地供给短路电流的大型电动机,才按上面(流的大型电
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