第三章电力系统三相短路电流的实用计算

第三章 电力系统三相短路电流的实用计算

上一章讨论了一台发电机的三相短路电流，其阐发过程已经相当复杂，并且还不是完全严格的。那么，对于包含有许多台发电机的实际电力系统，在进行短路电流的工程实际计算时，不成能也没有必要作如此复杂的阐发。实际上工程计算时，只要求计算短路电流基频交流分量的初始值I即可。

1、I假设取1.8MK

2.551.52MchMchiiIIII

2、求I的方法：〔1〕手算

〔2〕计算机计算

〔3〕运算曲线法：不单可以求0t时刻的I，还可以求任意时刻t的tI值。

§3－1 I的计算〔I－周期分量起始有效值〕

一、计算I的条件和近似

1、电源参数的取用 〔1〕发电机： 以101E和dX等值〔且认为dqXX，即都是隐极机〕

101101101dEUjIX 〔3－1〕

101E在0t时刻不突变。

〔2〕调相机： 与发电机一样，以101E和dX等值

但应注意：当调相机短路前为欠激运行时，∵101101EU ∴不提供

§3－2应用运算曲线法求任意时刻周期分量有效值tI

由上章的阐发可知，即使是一台发电机，要计算其任意时刻的短路电流，也是较繁的。首先必需知道各时间常数、电抗、电势参数，然后进行指数计算。这对工程上的实用计算显然不适合的。50年代以来，我国电力部分持久采用畴前苏联引进的一种运算曲线法来计算的。此刻试行据我国的机组参数绘制的运算曲线，下面介绍这种曲线的制定和应用。

一、运算曲线的制定

以下图示出了制作曲线时的网络。

1、正常运行时的网络

〔1〕发电机运行在额定状态：GNS、GNU；

〔2〕50％GNS负荷接在变压器的高压母线上；

〔3〕50％GNS负荷接在短路点的外侧

2、短路时的等值网络

〔1〕负荷DS的阻抗DZ(它对短路电流数值有影响)

2(cossin)DDUZjS

式中：U— 负荷DS点处的电压，取U=1;

DS— 负荷，取DS＝0.5;

0.9COS

〔2〕短路点的远近用改变LX的大小来表达；

〔3〕计算电抗jsX—可确定G到f的距离jsX

定义： jsdTLXXXX

式中：jsX、dX、TX、LX— 均为归算到发电机的额定值GNS、GNU的标么值。

〔4〕f点短路时，发电机供出的短路电流在LX上的分流即为流入短路点的电流tI

3、运算曲线的制作

〔1〕确定某时刻〔例t =1s〕

①确定某LX〔即确定jsX〕—— 作横坐标

②求出tI—— 作纵坐标

可得一点，重复①、②可得多点，描点连线即可得一曲线。

〔2〕确定另一时刻〔例t = 2s〕

①确定某LX〔即确定jsX〕—— 作横坐标

②求出tI—— 作纵坐标

可得另一点，重复①、②可得多点，描点连线即可得另一曲线。

…

…

…

由于我国发电机组的型号繁多，不成能逐台去计算，只能采用统计的方法作运算曲线：

对于汽轮发电机组：选择了18种型号

对于水轮发电机组：选择了17种型号

别离对每台机求出tI然后求〔18种或17种〕tI的算术平均值得通用的运算曲线。

4、说明： 当jsX≥3.45时，发电机可以当作一个无限大电源处置

即用： *1tjsIX 式计算短路电流。

从运算曲线中可以看出， jsX≥3.45时，所有的 tI均相等。

二、应用运算曲线计算短路电流的方法

方法有两种：同一变化法和个别变化法。

上面制作运算曲线的网络，仅包含有一台发电机和一个负荷。而实际的电力系统是多台发电机和负荷，接线又相当的复杂。因此，应用此种曲线计算三相短路电流时，总是将复杂的系统简化为制定曲线时的简单网络。

1、同一变化法

——把系统中所有的发电机合并简化为一台等值发电机后再计算。

此法适用于：所有机组类型不异；

容量相差不大、参数相近；

发电机距短路点距离相差不大的系统。

计算步调如下：

〔1〕绘制短路网络的等值电路图

① 负荷不计

② 确定100,BBavSMVAUU

③ 发电机用dX暗示，给各元件编号

④ 求出各元件归算到统一基准值〔100,BBavSMVAUU〕的电抗标么值

⑤形成对应短路点的等值电路图

〔2〕网络化简，求jsX〔计算电抗〕

① 简化网络求出X

② 将X归算为以,NGNSU为基准值的电抗标么值

*NjsBSXXS

式中：jsX— 计算电抗

NS— 所有发电机额定容量GNS之和

〔3〕据jsX查运算曲线，得tI

假设 jsX>3.45, 那么 *1tjsIX 〔4〕求有名值tI

()3NNavSIKAU

式中：avU— 短路点处网络的平均电压〔KV〕

NI— 等值发电机的额定电流〔KA〕

tI= *tNII• 〔KA〕

假设 jsX>3.45时

1tNjsIIX 〔KA〕

对于系统中既有火电机组又有水电机组，机组的容量和参数相差较大，据短路电的距离有远有近的网络，用此方法将造成较大的误差。

2、个别变化法

—— 按短路点的位置、机组的类型、据短路点的远近，将系统分成几组，每组用一台容量等于该组机组容量之和的等值机代替。

分组方法：

〔1〕将与短路点直接相连的同类型发电机〔汽轮发电机组还是水轮发电机组〕并为一组；

〔2〕与短路点的电气距离差别较小的同类机组合并为一组； 〔3〕假设有无限大电源，将它单独作为一个电源处置。

计算步调：

〔1〕绘制等值电路图

① 与同一变化法的①～④步不异；

② 无限大电源的内电抗为0

〔2〕网络化简，求各组等值机至短路点的计算电抗jsiX

① 网络化简，别离求出各等值机至短路点的直连电抗〔转移电抗〕1*2**,,ffnfXXX

② 将转移电抗1*2**,,ffnfXXX归算为以各等值机的额定容量12,,,NNNnSSS为基准的计算电抗

12,,,jsjsjsnXXX

111*222**NjsfBNjsfBNnjsnnfBSXXSSXXSSXXS

③ 对于无限大电源，仅求出转移电抗*sfX即可

〔3〕查曲线，求*tiI

据12,,,jsjsjsnXXX和指定的时刻t,查曲线得——＞*1,*2,*,tttnIII

对于无限大电源：**1sSfIX 〔4〕求有名值tI

111*11*()3NttNtavSIIIIKAU••

222*22*()3NttNtavSIIIIKAU••

**()3NntntnNntnavSIIIIKAU••

式中：12,,,NNNnIII— 为各组等值机的额定电流

对于无限大电源

**1()3BSSBSfavSIIIKAXU•

式中：avU— 为短路点地点处的网络平均电压〔KV〕

t时刻的短路电流为：

12tttSIIII (KA)

例1：如下网络，在f点发生三相短路，试用同一变化法计算t=0S,0.2S,4S的短路电流，0.24,,III及,,MMdiIS

〔取1.8MK〕

0.8COS

0.85COS

解：用标么制法，取100,BBavSMVAUU

〔1〕绘制等值电路图

1*2*7*3*4*6*5*21000.160.51225/0.81000.130.13880/0.851000.1050.33331.51000.1050.1051001000.41000.303115XXXXXXX

〔2〕网络化简，求jsX

8*1*3*()XXX∥2*4*1*3*11()()(0.5120.333)0.42322XXXX

9*5*6*7*0.3030.1050.1380.546XXXX

*8*XX∥9*0.4230.5460.2380.4230.546X〔必然要注意是 并联〕

*258020.80.850.2380.373100NjsBSXXS

〔3〕计算0.24,,III

由0.373,jsX查附录C曲线得：*0.2*4*2.868;2.334,2.227III

短路处115avUKV

等值发电机的额定电流为：

156.620.786()33115NNavSIKAU

各时刻短路电流周期分量有效值为：

*0.20.2*44*2.8680.7862.254()2.3340.7861.835()2.2270.7861.75()NNNIIIKAIIIKAIIIKA•••

(4) 求,,MMdiIS

2.552.552.2545.748()1.521.522.2543.426()331152.254449()MMdaviIKAIIKASUIMVA

例2：以下图所示系统，在f点发生三相短路，试用个别变化