暂态分析-三相短路电流计算

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1、第三章电力系统三相短路电流实用计算20082008年年66月月99日日第三章电力系统三相短路电流实用计算§3-1实用计算近似条件§3-2短路电流I″的求解方法§3-3任意时刻短路电流交流分量的计算§3-4三相短路电流周期分量起始值的计算机算法§3-1实用计算近似条件在电力系统三相短路电流计算中常采用实用计算，其核心就是计算关键量——短路"电流周期分量起始值，即次暂态电流I。由其可求冲击电流和最大有效值电流等。§3-1实用计算近似条件电力系统由发电机、变压器、电力线路和负荷组成，形成系统次暂态等值电路时，只需采用它们的次暂态模型表示即可。（1）各台发电机

2、均用x”作为其等值电抗，即假d设d轴和q轴等值电抗均为x”。发电机的等值电动d势则为次暂态电动势（如前所述）：•"••"E0=U0+jxdI0（3－1）•"（2）假设各发电机电势"ai=1,2,3,…,nEEi=∠0i即各发电机电势同相位。进一步可设各电势数值相等均为1。（3）由于负荷电流远小于短路电流，故在等值电路中可不计负荷，若考虑负荷，可用恒定阻抗表示：2Ui0Z=iP−jQi=1，2，…（3－2）i0i0（4）忽略对地支路的影响，即线路对地电容和变压器励磁支路。工程上所用短路电流就是在上述假设条"件下求出的次暂态电流I。§3-2短路电流I″的求

3、解方法一.形成等值电路二.用稳态电路的方法求解§3-2短路电流I″的求解方法一.形成等值电路以上近似方法没有计及短路后瞬间电动机倒送短路电流的现象。同步电动机和调相机一样可能送出短路电流。这里简要分析异步电动机的次暂态模型。°异步电动机的定子和同步发电机类似，由三相对称绕组组成。°其转子的结构与同步发电机的阻尼绕组类似。°这样，异步电动机相当于一个没有励磁绕组而仅有阻尼绕组的电机。°由于异步电动机也是一个定转子绕组间有相互耦合的旋转电机，所以其短路瞬间的行为与同步发电机相似，各绕组的磁链不发生突变，从而有类似的次暂态电势和次暂态电抗。异步电动机的次暂态

4、电抗和同步发电机的交轴次暂态电抗x”相类似，等值电路如下图所示：qxxrllx"adx图3－1x”等值电路图中:xx"rladx=x+（3－3）lx+xrlad其中x为转子等值绕组漏抗，x为定子绕组漏rll抗，x为定子和转子间的互感抗。ad由于异步发电机转子结构对称，故无x”和x”之分.dq实际上，x”和异步电动机启动时的电抗相等。启动瞬间，转子尚未转动，定子绕组和短接的鼠笼绕组相应于一个副边短接的双绕组变压器，等值电路与图3－1完全相同，故x”即启动电抗，可直接由异步电动机启动电流求得。即："1x=xst=（3－4）Ist式中x为电动机启动电抗标么值

5、，I为启动电stst流标么值，其值一般为4～7，故x”可近似取0.2。•"异步电动机的次暂态电势E0可由正常运行方•式计算而得，设正常时电动机端电压为U0，吸收•的电流为I0，则：•"••"E0=U0−jxI0（3－5）由于异步电动机电阻较大，因而非周期电流分量衰减较快。考虑到此因素，在计算短路冲击电流时"虽然仍应用公式iK=I，但一般将冲击系数MMmK取得较小，如容量为1000kw以上的异步电动机取MK=1.7～1.8。M在实用计算中只对于短路点附近，显著供给短""x路电流的大容量电动机，才按上述方法以E、作0"为电动机的等值参数计算I。根据以上电力

6、系统三相短路电流实用计算的条件和近似，可形成电力系统次暂态等值电路如下图所示：•""jxZGDE11D111Njx"NNZmDlGmDL•"Em图3－2电力系统次暂态等值电路制定了电力系统次暂态等值电路后，求解三"相短路电流周期分量起始值或次暂态电流I已无实质困难。在方法上可采用节点电压方程或迭加原理求解。在简单网络的手算中常采用星-三角变换的计算方法。二.用稳态电路的方法求解①假定各发电机电势为1，从电源向短路点简化计算②令各发电机电势为0（接地），在短路点加一负电势-1，将从短路点看进去的等值网络简化计算。③复杂网络用计算机计算°在计算过程中常采用

7、列Y−∆变换的方法算例见书中P71-72[例3-3]§3-3任意时刻短路电流交流分量的计算以上求解的为短路电流周期分量初始"值I，实际中短路电流周期分量是随时间不断衰减的，要求不同时刻的短路电流，可通过查运算曲线方法解决。§3-4三相短路电流周期分量起始值的计算机算法一.等值网络二.用节点阻抗矩阵的计算方法三.用节点导纳矩阵的计算方法§3-4三相短路电流周期分量起始值的计算机算法°在实际电力系统中进行短路电流周期分量起始值的计算时，由于系统结构复杂，一般可采用计算机计算。°在上机计算前需要完成两部分工作，一是根据计算原理确定计算所用数学模型和计算方法；

8、二是根据所选定的数学模型和计算方法编制计算程序。这里主要介绍基本的数学模型和计算方法。"°计算