第6章 电力系统三相短路故障分析.pptVIP

第6章电力系统三相短路故障分析 6.1 电力系统故障概述 电力系统在运行时可能受到各种扰动，例如负荷切换以及系统内个别元件的绝缘老化引起不同相之间或相线与地线之间发生短路、断线等，这些扰动如果使电力系统不能正常运行，就称为电力系统故障。 6.1.1 电力系统故障原因及分类 6.1.1 电力系统故障原因及分类 6.1.1 电力系统故障原因及分类 发生短路故障时可能产生以下后果： 通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧使短路点的元件发生故障甚至损坏。 短路电流通过非故障设备时，由于发热和电动力作用，引起它们使用寿命缩短甚至损坏。 电力系统中部分地区的电压大大降低，使大量电力用户的正常工作遭到破坏。 破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡甚至使系统崩溃。 6.1.2 短路计算的简化假设 1．不计入发电机间的摇摆现象和磁路饱和。 2.假设发电机是对称的，不对发电机作过细的讨论，只用次暂态电动势和次暂态电抗来表示发电机。 3．因为短路电流很大，相比之下可以忽略变压器的对地导纳（即忽略其励磁支路）。 4．忽略电力线路的对地电容，在高压电网（110kV及110kV以上）忽略电力线路的电阻。 6.2无限大容量电源供电的电力系统三相短路 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 设t=0时短路，则有合闸相角 恰为短路瞬间a相电压的初相位角 。 K点出现三相短路后，图6.1的电路被分成两个独立的回路，左边的电路仍与电源相连接，而右边的电路则变成不含电源的短路回路。 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 由图6.1可以看出三相短路后电路仍然是三相对称的，所以只研究其中一相（这里我们仍选a相），根据基尔霍夫电压定律（KVL）： 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 由电路的初始条件来确定积分常数C，由换路定则知，电感中的电流不能突变，即在t=0时，有 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 为进行短路前后的对比，图6-2所示为t’=0.02秒（t=t’-0.02=0)短路时电路短路前后的电流波形。 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 短路电流各分量之间的关系可以用相量图来表示。 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 根据三相对称电路的特点，还可以写出短路后b、c两相电流的表达式 。 虽然它们的电路参数是相同的，但它们的合闸角分别为 和 ，可见非周期分量为最大值或零值的情况只可能在一相出现。 例6-1 已知图6-1所示电路中，已知三相对称电源的 ，R1=R2=10，L1=L2=10mH，则： 1）设t=0时短路（即在a相电压瞬时值为零时短路） 2）设t=0.005s时短路， 3)设t=0.01s时短路， 求各相的合闸相角，短路后电流的周期分量有效值，各相的非周期分量初值，时间常数。 例6-1 解：由结果可见在不同时刻短路时，合闸相角不同，且各相电流的非周期分量初值不同。 6.2.3 短路冲击电流 短路电流可能出现的最大瞬时值称为冲击电流，用 表示。 电路原来处于空载，即 则 ，并假设短路后回路的感抗远大于电阻，则有阻抗角 ，且短路时合闸角 6.2.3 短路冲击电流 6.2.4短路电流的最大有效值和短路功率 1.最大有效值的估算 在检验电气设备的断流能力和耐力强度时，还要计算短路电流的最大有效值。 2.短路功率的估算 三相短路功率主要是用来校验断路器的切断能力，要求短路时，断路器一方面能切断这么大的短路电流，另一方面断路器断开时其触头还要能经受工作电压的作用。 例6-2 设由无限大容量电源供电的电力系统（部分）如图6.5所示，当空载运行时变压器的低压母线侧发生三相短路， 试求：短路电流的周期分量、冲击电流，短路电流的最大有效值和短路功率。 例6-2 设SB=100MVA，电压基准值取110kV级额定电压即UB=Un 求各元件参数标幺值（近似计算时，线路电阻和变压器的电阻导纳均不计） 例6-2 （2）在变压器高压侧短路电流周期分量标幺值： 例6-2 冲击电流， 短路电流的最大有效值 短路功率。 例6-3 6.3 电力系统三相短路的实用计算 起始次暂态电流 6.3.1.确定系统各元件的次暂态参数，作出系统的等值电路 计算起始次暂态电流时， 电力系统中所有静止元件（如电力线路