电力工程基础第2版孙丽华第4章节.ppt

河北科技大学电气信息学院 第4章 短路电流及其计算 4.1 短路的基本概念 所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。 当电网发生三相短路时，短路点的电压突然下降， 若接在短路点附近的电动机反电势大于电网在该点的残余电压，则电动机将变为发电机运行，就要向短路点输送反馈电流。 3．冲击电流有效值的计算 当Ksh＞1.3时， 当Ksh≤ 1.3时， 式中， 为短路回路的时间常数。 四、低压电网不对称短路电流的计算 两相短路： 单相接地短路： 或 注：ZT为变压器的单相阻抗； 为“相—零”回路阻抗。 一、短路电流的力效应 4.8　短路电流的效应 1．两平行导体间的电动力 　　两根平行敷设的载流导体，当其分别流过电流i1、i2时，它们之间的作用力为： （N） 式中，l为导体的长度（m）；s为两导体轴线间的距离（m）；K为形状系数，对圆形和管形导体取1；对矩形导体，其值可根据 　　 和　　 查图4-24求得。 图4-24 矩形母线的形状系数 2．三相平行母线间的电动力 　当三相短路电流通过水平等距离排列的三相母线时，可分为图4-25所示的两种情况： 边相电流与其余两相方向相反； 中间相电流与其余两相方向相反。 因短路电流周期分量的瞬时值不会在同一时刻同方向，至少有一相电流方向与其余两相方向相反。 图4-25 三相母线的受力情况 　 经分析知：当边相电流与其余两相方向相反时，中间相（Ｂ相）受力最大，此时，B相所受电动力为： 　 显然，最大电动力发生在中间相（B相）通过最大冲击电流的时候，即 　若最大冲击短路电流发生在Ｂ相（　 ），则　　　　的合成值将比 略小，大约为 的　　倍。于是，三相平行母线的最大电动力可按下式计算： 　　　　　 3．短路时的动稳定校验 一般电器的动稳定校验：　　　　　 式中，　 、　 分别为电器的极限通过电流峰值和有效值。 ≥ ≥ 或　　　　　 母线的动稳定校验：　　　　　 ≤ 2．与短路点与发电机之间的电气距离有关 电气距离的大小可用短路电路的计算电抗　 来表示，即 　 式中，　 为短路电路所连发电机的总容量； 为短路回路总电抗标幺值；Sd为基准容量。 电气距离愈大，发电机端电压下降得愈小，周期分量幅值的变化也愈小；反之则愈大。 二、起始次暂态短路电流和冲击电流的计算 1．次暂态短路电流: 其中：　 ∴ 2．短路冲击电流： 对一般高压电网，Ksh=1.8，则 在发电机端部短路时，Ksh=1.９，则 为简化计算，可近似取 　 标幺值为1.05~1.15 三、任意时刻三相短路电流的计算——计算曲线法 　　在实际工程计算中，通常采用“计算曲线”来求解三相短路电流任意时刻周期分量的有效值： 注：计算曲线按汽轮发电机和水轮发电机分别制作，且只做到　　　　 为止。　　　　　　 　　当网络中有多台发电机时，常采用合并电源的方法来简化网络。合并的主要原则是： 距短路点的电气距离相差不大的同类型发电机可以合并； 远离短路点的不同类型发电机可以合并； 直接与短路点相连的发电机应单独考虑； 无限大功率电源应单独考虑。 应用计算曲线计算短路电流的步骤如下： 由计算曲线确定短路电流周期分量标幺值。 计算短路电流周期分量的有名值 。 求计算电抗： 按电源归并原则，将网络中的电源合并成若干组，每组用一个等值发电机代替，无限大功率电源单独考虑，通过网络变换求出各等值发电机对短路点的转移电抗 。 例4-3 （P85） 绘制等值网络，计算系统中各元件的电抗标幺值。 4.5　不对称故障的分析计算 一、对称分量法 对称分量法的基本原理是： 任何一个不对称三相系统的相量 、 、 都可分解成三个对称的三相系统分量，即正序、负序和零序分量。 正序分量（ 、 、 ）：与正常对称运行下的相序相同； 负序分量（ 、 、 ）：与正常对称运行下的相序相反； 零序分量（ 、 、 ）：三相同相位。 可以是电动势、电流、电压等。 三相相量与其对称分量之间的关系可表示为： 式中， ， ，且有 则 也可表示为 可见：三相对称系统中