第七章 电力系统的短路计算1
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1、电气工程电气工程武汉理工大学武汉理工大学 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算电气工程基础电气工程基础绪论绪论-电力系统的基本概念和知识电力系统的基本概念和知识发电系统发电系统输变电系统输变电系统电力系统负荷电力系统负荷电力网的稳态计算电力网的稳态计算电力系统的短路计算电力系统的短路计算电力系统继电保护电力系统继电保护实验实验 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大
2、功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算第七章第七章 电力系统短路计算电力系统短路计算 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算第一节第一节 电力系统的短路故障电力系统的短路故障 一、短路的概念一、短路的概念 所谓短路，是指电力系统除正常情所谓短路，是指电力系统除正常情况以外的一切相与相之间或相与地之况以外的一切
3、相与相之间或相与地之间的间的“短接短接”。 在电力系统正常运行时，除中性在电力系统正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的。点外，相与相或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而产如果由于某种原因使其绝缘破坏而产生了通路，我们就称电力系统发生了生了通路，我们就称电力系统发生了短路故障。短路故障。二、短路的原因二、短路的原因 产生短路的主要原因产生短路的主要原因：1、电气设备载流部分的绝缘损坏 各种形式的过电压（如雷击） 绝缘材料的自然老化、脏污 直接机械损伤2、人为事故 运行人员带负荷拉倒闸 线路检修后未拆除地线就加上电压3、鸟兽跨接在裸露的载流部分4、气象条件恶化 风、雪
4、、雹等自然现象所造成的短路三、短路的种类三、短路的种类对称短路：对称短路：三相短路三相短路k（3）不对称短路：不对称短路：单相接地短路单相接地短路k（1）两相接地短路两相接地短路k（1,1）两相短路两相短路k（2）图短路的类型图短路的类型a）三相短路）三相短路 b）两相短路）两相短路 c）单相接地短路）单相接地短路 d）两相接地短路）两相接地短路 e）两相接地短）两相接地短 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计
5、算四、短路的现象及后果四、短路的现象及后果 电力系统发生短路时，伴随短路所发生的基本现象是： 1 电流剧烈增加电流剧烈增加，例如发电机出线端处发生三相短路时，电流的最大瞬时值可能高达额定电流的1015倍，从绝对值来讲可达上万安培，甚至十几万安培。 2 系统中的电压将急剧下降电压将急剧下降，例如系统发生三相短路时，短路点的电压将降到零，短路点附近的电压也将明显降低。短路的后果短路的后果：（1）短路点的电弧有可能烧坏电气设备。烧坏电气设备。很大的短路电流通过设备会使发热增加，当短路持续时间较长时，可能使设备过热而损坏；（2）很大的短路电流通过导体时，要引起导体间很很大的机械应力大的机械应力，如果导
6、体和它们的支架不够坚固，则可能遭到损坏；（3）短路时，系统电压大幅下降电压大幅下降，对用户工作影响很大。系统中最主要的负荷异步电动机可能停转，造成产品报废及设备损害；（4）有可能使并列的发电厂失去同步，破坏系统稳破坏系统稳定定，引起大片地区停电；（5）不对称短路引起的不平衡电流所产生的不平衡不平衡磁通磁通，会在邻近的平行线路内（如通信线路或铁道信号系统）感应很大的电动势。这将造成通信的干扰并危及设备和人身的安全。 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺
7、制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算五、短路计算的目的五、短路计算的目的(1)校验电气设备的机械稳定性和热稳定性需要短路计算中冲击电流和最大有效值电流；(2)在设计和选择电气主接线时也需要短路计算提供数据；(3)为合理配置各种继电保护和自动装置需要短路计算提供依据。 一、概述一、概述 二、标幺制的概念二、标幺制的概念某一物理量的标幺值某一物理量的标幺值* ，等于它的实际值，等于它的实际值A与所选定的与所选定的基准值基准值Ad的比值，即的比值，即 dAAA *u在短路电流计算中，各电气量的数值，可以用有名值表示，在短路电流计算中，各电气量的数值，可以用有名值表示，也可以用标幺值表示。也可以
8、用标幺值表示。通常在通常在1kV以下的低压系统中宜采用以下的低压系统中宜采用有名值，而高压系统中宜采用标幺值。有名值，而高压系统中宜采用标幺值。u在高压电网中，通常总电抗远大于总电阻，所以可以只计在高压电网中，通常总电抗远大于总电阻，所以可以只计各主要元件的电抗而忽略其电阻。各主要元件的电抗而忽略其电阻。第二节第二节 标么制标么制 2010/12电力工程电力工程 电力系统电力系统的短路故障的短路故障 无限无限大大功率功率电源供电网络电源供电网络的三相短的三相短路路网络简化与网络简化与转移电抗转移电抗 标幺制标幺制有限容量有限容量系统实用系统实用计算计算电力系统中的物理量的标么值电力系统中的物理
9、量的标么值*jXRZjXRZZZjQPSjQPSSSIIIUUUZSIU选择基准值dddddddddd二、基准值选择二、基准值选择ddddddddddddddddddddddUSIIIIUUUXUSjRUSjXRZjXRZISUIIISUIUZUSIUS3333*22*2工程中先选工程中先选求实际值求实际值 三、不同三、不同准标幺值之间的换算准标幺值之间的换算 电力系统中各电气设备如发电机、变压器、电抗器等所给电力系统中各电气设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的标幺值都是额定标幺值出的标幺值都是额定标幺值 ，进行短路电流计算时必须将它们，进行短路电流计算时必须将它们换算成统一基准值的标幺值。
10、换算成统一基准值的标幺值。 换算方法是：换算方法是： 先将以额定值为基准的电抗标幺值先将以额定值为基准的电抗标幺值 还原为有名值，即还原为有名值，即 *NXNNNNNSUXXXX2*选定选定Sd和和Ud，则以此为基准的电抗标幺值为：则以此为基准的电抗标幺值为： 22*2*ddNNNddddUSSUXUSXXXXavNdUUU若取若取 ，则，则 NdNdSSXX* 四、电力系统各元件电抗标幺值的计算四、电力系统各元件电抗标幺值的计算 发电机：发电机：通常给出通常给出SN、UN和额定电抗标幺值，则和额定电抗标幺值，则 *NGXNdNGGSSXX*变压器：变压器：通常给出通常给出SN、UN和短路电压
11、百分数和短路电压百分数 ， %kU1001003100%*NTNTNNkkXUXIUUU由于由于 NdkNdNTTSSUSSXX100%*所以所以式中，式中， 为变压器的额定电抗标幺值。为变压器的额定电抗标幺值。 100%*kNTUX电抗器：电抗器：通常给出通常给出INL、UNL和电抗百分数，其中和电抗百分数，其中 %LX1001003%*NLNLLNLLXUXIX22*222*100%3100%dNLNLdNLdNLNLdLddNLNLLdLLUUSSXUUSSXUSIUXXXX 式中，式中， 为电抗器的额定容量。为电抗器的额定容量。 NLNLNLIUS3输电线路：输电线路：通常给出线路长度
