电力系统分析 第五章 电力系统故障与实用短路电流计算1VIP免费

第五章电力系统故障与实用短路电流计算5.1故障的一般概念5.2三相短路电流的物理分析5.3简单系统三相短路电流的实用计算方法5.4对称分量法在不对称短路计算中的应用5.5同步发电机、变压器、输电线的各序电抗及其等值电路5.6简单电网的正、负、零序网络的制定方法5.7电力系统不对称短路的分析与计算5.8故障时网络中的电流、电压计算5.9非全相运行的分析5.1故障的一般概念短路断线短路+断线电力系统的运行中时常会受到各种扰动短路：是指一切不正常的相与相之间或者相与地发生短接（形成通路）的情况。短路的类型产生的原因短路的危害限制短路危害的措施短路计算的目的一、短路的类型二、产生的原因：（1）元件的损坏：如绝缘材料的自然、设计、安装及维护不良带来的设备缺陷发展成短路等。（2）气象条件恶化：如雷击造成的闪络放电或者避雷器动作，架空线由于大风或者导线附冰引起的电杆倒塌等。（3）违规操作：例如运行人员带负荷倒刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等。（4）其他：如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分。三、短路的后果①短路电流大（10～15倍），短路电流的电动力效应，导体间产生很大机械应力，使导体和支架遭到破坏。②短路电流的电弧可能烧坏设备，大多数使设备发热增加，持续时间长时，设备过热会导致损坏。③短路时系统电压大幅降低，对用户影响很大，如异步电动机转速下降甚至停转。④距离较近＋功率较大＋持续时间较长时，并列运行的发电机可能会失去同步，造成稳定性破坏，大面积停电。⑤不对称故障引起不平衡磁通，在临近平行通信线路内产生大电势，干扰通信系统。四、限制短路危害的措施（1）合理地配置继电保护并整定其参数，能迅速动作将短路部分与系统其它部分隔离。（2）装设限流电抗器，在母线上装设母线电抗器，限制短路电流。（3）选择适当的主接线形式和运行方式。如采用变压器低压侧分裂运行方式，增大系统阻抗，减少短路电流。（4）采用防雷设施，降低过电压水平。五、短路计算的目的（1）选择电气设备的依据。例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等（机械稳定度和热稳定度）。（2）合理地配置各种继电保护及自动装置参数的依据。（3）设计和选择发电厂和电力系统主接线依据（确定是否需要采取限制短路电流的措施等）。（4）研究短路对用户工作的影响（暂态稳定计算）。（5）进行故障时及故障后的安全分析。5.2三相短路电流的物理分析一、恒定电势源电路的三相短路无穷大电源如图所示系统发生三相短路后，f点左半部和右半部仍保持对称。msin()eUt(0)(0)sin()amiIt一相（设为a相）的电势和电流：mm(0)'22'2()()UIRRLL'(0)'()LLarctgRR其中①短路发生前：(0)sin()miItLjRLLjRR)()(②短路暂态过程中左半部：短路前，右半部：逐渐衰减至零；paaiiisin()pamiIt(0)(0)iisin()mdiRiLUtdt求解可得：其中：atTaiCe(0)(0)sin()sin()mmIIC0(0)(0)sin()sin()ammCiII周期分量自由分量左半部：短路后，对a相电路列写微分方程：mm222UIRL短路后，阻抗值从/(0)(0)sin()[sin()sin()]aapaatTmmmiiiItIIe得到：0bm00m(0)(0)msin(120)[sin(120)sin(120)]atTiItIIe0cm00m(0)(0)msin(120)[sin(120)sin(120)]atTiItIIe短路电流各分量之间的关系也可以用相量图表示：ipαi(0)iaαwαφ(0)φmI(0)mI(0)mmIImEtsin()pamiItapaaiii(0)(0)/[sin()sin()]aamtTmiIIe三相短路电流波形图0三相短路电流波形图01）有最大可能值；2）在t＝0时与时间轴平行。(0)mmII(0)mmII二、短路冲击电流、短路电流的有效值和短路功率1.短路冲击电流短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流，以iM（iim）表示。短路冲击电流出现的条件：电路参数已知，短路电流周期分量幅值一定，而非周期分量是按指数...