电力系统三相短路分析和计算优秀课件.ppt

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1、电力系统三相短路分析和计算第1页，本讲稿共23页短路的一般概念o故障故障:一般指短路和断线一般指短路和断线,分为简单故障和复杂分为简单故障和复杂故障故障o简单故障简单故障:电力系统中的单一故障电力系统中的单一故障o复杂故障复杂故障:同时发生两个或两个以上故障同时发生两个或两个以上故障o短路短路:指一切指一切不正常不正常的相与相之间或相与地之间的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。第2页，本讲稿共23页表1-1各种短路的示意图和代表符号短路种类示意图代表符号三相短路k(3)5两相短路接地k(1,1)20两相短路k(2)10单相短路

2、k(1)65一、短路的类型 第3页，本讲稿共23页绝缘材料的绝缘材料的自然老化自然老化，设计、安装及维护不良所带来的，设计、安装及维护不良所带来的设备设备缺陷缺陷发展成短路。发展成短路。恶劣天气：雷击造成的恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器闪络放电或避雷器动作，架空线路由动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。除地线就加上电压引起短路。挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等

3、。二、短路的主要原因二、短路的主要原因第4页，本讲稿共23页(1)(1)电流电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的由于短路电流的电动力电动力效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。变形甚至损坏。(2)(2)电压电压大幅度下降，对用户影响很大。大幅度下降，对用户影响很大。(3)(3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发发电机可能失去同步电机可能失去同步，破坏

4、系统运行的稳定性，造成大面积停电，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。这是短路最严重的后果。(4)(4)发生不对称短路时发生不对称短路时,三相不平衡电流三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动会在相邻的通讯线路感应出电动势势,影响通讯影响通讯.三、短路的危害三、短路的危害第5页，本讲稿共23页(1)限制短路电流（加电抗器）。(2)继电保护快切。(3)结线方式。(4)设备选择.四、减少短路危害的措施四、减少短路危害的措施第6页，本讲稿共23页五、计算短路电流的目的短路电流计算结果短路电流计算结果是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、是选择电气设备（断路器、互感器、

5、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；电缆等）的依据；是电力系统继电保护设计和整定的基础；是电力系统继电保护设计和整定的基础；是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。根据它可以确定限制短路电流的措施。第7页，本讲稿共23页 标幺制标幺制一、计算短路电流的基本假设一、计算短路电流的基本假设1 1、以电网的平均电压取代元件的额定电压、以电网的平均电压取代元件的额定电压同一电压级中各元件的额定电压可能不一样同一电压级中各元件的额定电压可能不一样线路首端，升压变压器二次侧高出线路首端，升压变压器二次侧高出10%线路末端，降

6、压变压器一次侧线路末端，降压变压器一次侧UN发电机高出发电机高出5%简化计算简化计算同一电压级中各元件的额定电压相同，数同一电压级中各元件的额定电压相同，数值上值上=平均电压，平均电压，Uav=(1.1UN+UN)/2=1.05UN2 2、高压电网只计及电抗、高压电网只计及电抗,当当R Rdd X Xdd/3/3时时,忽略忽略R Rdd第8页，本讲稿共23页二、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立二、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法近似法)1 1、发电机、发电机T1T2 x4x2x3x5T3 x6x1GU1U2U3U4x1*jx2*jx3*jx4*jx5*jx6*j

7、采用平均电压后简化计算采用平均电压后简化计算,无需考虑变压器变比归算无需考虑变压器变比归算取取U U4 4为基本级为基本级第9页，本讲稿共23页2 2、变压器、变压器3 3、输电线、输电线第10页，本讲稿共23页无限大功率电源：无限大功率电源：是指端电压幅值和频率都保持恒定的电源，其是指端电压幅值和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。内阻抗为零。一、三相短路的暂态过程一、三相短路的暂态过程无限大功率电源供电的三相短路过渡过程分析无限大功率电源供电的三相短路过渡过程分析图图1-2 1-2 简单三相电路短路简单三相电路短路第11页，本讲稿共23页短路前短路前电路处于电路处于稳态稳态：第12页，本讲

8、稿共23页指短路电流最大可能的瞬时值，用指短路电流最大可能的瞬时值，用 表示。表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。(1)(1)相量差相量差 有最大可能值；有最大可能值；(2)(2)相量差相量差 在在t t0 0时与时间轴平行。时与时间轴平行。一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多，即一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多，即 ，故可近似认为，故可近似认为 。因此，非周期电流有最大值。因此，非周期电流有最大值的条件为：短路前电路空载（的条件为：短路前电路空载（I Im0m0=0),=0),并且短路发生时，并且短路发生时，电源电势过零（电源

9、电势过零（0 0）。）。二、短路冲击电流二、短路冲击电流二、短路冲击电流二、短路冲击电流非周期电流有最大初值的条件应为：非周期电流有最大初值的条件应为：第13页，本讲稿共23页将将 ，和和 0 0代入式短路全电流表达式：代入式短路全电流表达式：短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现。时短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现。时间约为间约为0.010.01秒，将其代入式上式，可得短路冲击电流秒，将其代入式上式，可得短路冲击电流 ：k k k kM M M M为冲击系数为冲击系数为冲击系数为冲击系数,实用计算时，短路发生在实用计算时，短路发生在实用计算时，短路发生在实用计算时，

10、短路发生在发电机电压母发电机电压母发电机电压母发电机电压母线线线线时时时时k k k kM M M M1.91.91.91.9；短路发生在；短路发生在；短路发生在；短路发生在发电厂高压母线发电厂高压母线发电厂高压母线发电厂高压母线时时时时k k k kM M M M1.851.851.851.85；在；在；在；在其它地点其它地点其它地点其它地点短路短路短路短路k k k kM M M M1.81.81.81.8。第14页，本讲稿共23页图图1-4 1-4 非周期分量有最大可能值时的短路电流波形图非周期分量有最大可能值时的短路电流波形图第15页，本讲稿共23页三、短路电流的有效值三、短路电流的有

11、效值在短路过程中，任意时刻在短路过程中，任意时刻t t的的短路电流有效值短路电流有效值，是指，是指以时刻以时刻t t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值，为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值，即即 为为了了简简化化计计算算，通通常常假假定定：非非周周期期电电流流在在以以时时间间t t为为中中心心的的一一个个周周期期内内恒恒定定不不变变，因因而而它它在在时时间间t t的的有有效效值值就就等等于于它它的瞬时值，即的瞬时值，即第16页，本讲稿共23页绘制等值电路图绘制等值电路图对应每一个短路点作出一个等值电路图对应每一个短路点作出一个等值电路图任一短路点对应等值电路中，只要求表示该点短路时，短任一短

12、路点对应等值电路中，只要求表示该点短路时，短 路电流通过的元件电抗路电流通过的元件电抗分子为顺序号，分母为该元件的电抗标幺值分子为顺序号，分母为该元件的电抗标幺值第17页，本讲稿共23页等值电路图归并与简化等值电路图归并与简化串联串联并联并联 Y Y第18页，本讲稿共23页利用网络的对称性利用网络的对称性对称性对称性网络的结构相同网络的结构相同电源一样电源一样电抗参数相等电抗参数相等短路电流流向一致短路电流流向一致例：例：d d1 1，d d2 2发生短路时，计算短路回路的总电抗标幺值发生短路时，计算短路回路的总电抗标幺值第19页，本讲稿共23页第20页，本讲稿共23页转移阻抗转移阻抗Z Zi

13、fif的定义：的定义：任一复杂网络，经网络化简消去了除电源电势任一复杂网络，经网络化简消去了除电源电势和短路点以外的所有中间节点，最后得到的各电源与短路点之间的和短路点以外的所有中间节点，最后得到的各电源与短路点之间的直接联系阻抗为转移阻抗。直接联系阻抗为转移阻抗。转移阻抗转移阻抗Z Zifif的物理意义：的物理意义：除除E Ei i外，其余电动势均为零（短路接地），外，其余电动势均为零（短路接地），则则E Ei i与此时与此时f f点电流之比值即为电源点电流之比值即为电源i i与短路点与短路点f f之间的转移阻抗。之间的转移阻抗。（1 1）、网络化简法）、网络化简法 消去了除电源电势和短路点以外的所有中间节点，最后得到的各消去了除电源电势和短路点以外的所有中间节点，最后得到的各电源与短路点之间的直接联系阻抗为转移阻抗电源与短路点之间的直接联系阻抗为转移阻抗转移阻抗的求取转移阻抗的求取第21页，本讲稿共23页（2 2）、单位电流法）、单位电流法对辐射形网络，用该方法最好对辐射形网络，用该方法最好ba第22页，本讲稿共23页23第23页，本讲稿共23页