電力系統(tǒng)三相短路分析(已修改)
2025-05-12 01:34 本頁面
【正文】 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 電子與電氣工程學(xué)院 第二篇 電力系統(tǒng)故障分析與計(jì)算 電力系統(tǒng)分析 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 短路的基本概念 無限大功率電源供電系統(tǒng)的三相短路 電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 短路的基本概念 所謂短路 ,是指電力系統(tǒng)中正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。 一、短路的原因及其后果 ? 短路的原因： ? 短路的現(xiàn)象： ?電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞（過電壓、絕緣材料自然老化、機(jī)械損傷）； ?運(yùn)行人員誤操作（帶負(fù)荷開關(guān)）； ?其他因素（鳥獸跨接于裸露的載流部分、自然現(xiàn)象）。 ?系統(tǒng)總阻抗大為減小，電流劇烈增加； ?系統(tǒng)中的電壓大幅度下降。 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 ? 短路的危害： ?短路電流的熱效應(yīng)會使設(shè)備發(fā)熱急劇增加，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱而損壞甚至燒毀； ?短路電流產(chǎn)生很大的電動力，可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭曲甚至損壞； ?短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常工作； ?嚴(yán)重的短路可導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步而解列，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 ?不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，會對附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作 。 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 ? 短路計(jì)算的任務(wù)： ?選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，如斷路器、互感器、母線等； ?合理配置各種繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)； ?在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采用限制短路電流的措施等； 進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的： ?選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備 ?合理配置繼電保護(hù)和自動裝置 ?選擇合理的電氣接線圖 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 二、短路的種類 ?對稱短路： 三相短路 k（ 3） ?不對稱短路： 單相接地短路 k（ 1） 兩相接地短路 k（ 1,1） 兩相短路 k（ 2） 圖 71 短路的類型 a）三相短路 b）兩相短路 c）單相接地短路 d）兩相接地短路 e）兩相接地短 在各種短路故障中，單相接地占大多數(shù)（ 65%），三相短路的機(jī)會最少（ 5%） .但三相短路的短路電流最大，后果最嚴(yán)重。 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 無限大功率電源供電系統(tǒng)的三相短路 一、無限大容量系統(tǒng) 說明：無限大功率電源是一個相對概念，真正的無限大功率電源是不存在的。 ?無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指 系統(tǒng)的容量為 ∞ ，內(nèi)阻抗為零。 ?無限容量系統(tǒng)的特點(diǎn)：在電源外部發(fā)生短路，系統(tǒng)頻率恒定，電源母線上的 電壓基本不變 ，即認(rèn)為它是一個恒壓源。 ?在工程計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%～ 10%時(shí)，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。 二、無限大容量系統(tǒng)供電的三相短路暫態(tài)過程分析 圖 72所示為一由無限大功率電源供電的三相對稱電路。 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 圖 72 無限容量系統(tǒng)中的三相短路 a）三相電路 b）等值單相電路 短路前，系統(tǒng)中的 a相電壓和電流分別為 )s in ( 0?? ?? tUu ma)s in ( 0 ??? ??? tIi ma式中 239。239。 )()( XXRRUI mm ???? 39。39。a r c ta nRRXX????第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 短路后電路中的電流應(yīng)滿足： )s in ( 0?? ??? tUdtdiLRi maa短路后分成兩個獨(dú)立回路。對于右半回路，最大電流發(fā)生在故障初始瞬間，即正常運(yùn)行電流，不會對設(shè)備產(chǎn)生危害。故電路暫態(tài)過程的分析與計(jì)算主要針對左半回路。 解微分方程得： nppTtkpmTtkma iiCtICtZUi aa ?????????? ?? e)s i n (e)s i n (00 ??????22 XRUI mpm ??RXK a rc ta n??第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短路 前一瞬間 (t=0)的電流應(yīng)與 短路后一瞬間 的 (t=0+)電流相等。即 CII kpmm ???? )s in ()s in ( 00 ????000 )s i n ()s i n ( npkpmm iIIC ????? ????則 aTtkpmmkpma IItIi???????? e)]s i n ()s i n ([)s i n (000 ???????∴ 非周期分量電流 短路前電流周期分量 短路后電流周期分量 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 三、短路沖擊電流、短路電流最大有效值和短路功率 在最嚴(yán)重短路情況下，三相短路電流的 最大可能瞬時(shí)值 。 在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為 ，故 090?k?aTtpmmpma IItIi??????? e]c o s)s i n ([)c o s (000 ????? 由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值 Iap(0+)最大時(shí)，短路全電流的瞬時(shí)值為最大，短路情況最嚴(yán)重，使非周期電流有最大初值的條件是： 作用：檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動穩(wěn)定度 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 ?短路前空載（即 ） 0?mI?短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角 00 ??aTtpmpmk ItIi???? ec o s ?因此 對應(yīng)的短路電流的變化曲線如 圖 73所示。 （ 1）向量差 有最大可能值 Ka II ?? ?（ 2）向量差 與時(shí)間軸平行 Ka II?? ?滿足的條件應(yīng)為： 將上述條件帶入式 （ 79） ?90?K?（ 710） 第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 圖 73 非周期分量最大時(shí)的短路電流波形圖 2Timpii?i?itmI?0?ii第七章 電力系統(tǒng)三相短路的分析計(jì)算 其中， —— 短路電流沖擊系數(shù)。 aTim pKe1 ???意味著短路電流非周期分量不衰減 當(dāng)電阻 R=0時(shí)，
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