电 力 系 统第8章 输电系统三相短路的分析计算.pptVIP

电 力 系 统第8章 输电系统三相短路的分析计算.ppt

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* 式中,V[0],I[0]和φ[0]分别为短路前异步电动机的机端电压、电流以及电压与电流之间的相角差。其中,暂态电抗的额定标幺值为: 式中,Ist是异步电动机起动电流的标幺值(以额定电流为基准),一般为4~7,因此也可近似地取X″=0.2。 短路点附近的大容量异步电动机才按式(8.15)计算其次暂态电势,其他位置的电动机则可看作是节点综合负荷的一部分。其电势和电抗的标幺值常取为E″=0.8,X″=0.35。 如将网络化简成图8.9(b)所示的等值电路,则短路起始次暂态电流的计算就很简单,即: * 图8.8  异步电动机简化相量图 图8.9  网络化简后的等值电路 * 图8.10  异步电动机短路电流波形图     * 同步发电机提供的冲击电流可由式(8.8)进行计算,即用短路电流周期分量的幅值乘以冲击系数。系统发生短路后,异步电动机机端的残余电压有可能低于其内部电势E″,或综合负荷的端电压值低于0.8。异步电动机供给的短路电流变化如图8.10所示。在实用计算中,负荷提供的冲击电流为: 式中,ILD″为负荷提供的起始次暂态电流有效值;kim·LD为负荷的冲击系数。对于小容量的电动机和综合负荷,kim·LD=1;对于容量为200~500 kW的异步电动机,kim·LD=1.3~1.5;对于容量为500~1 000 kW异步电动机,kim·LD=1.5~1.7;对于容量为1 000 kW以上异步电动机,kim·LD=1.7~1.8。同步电动机和调相机的冲击系数与相同容量的同步发电机大约相等。 * 计及负荷的影响,短路点的冲击电流应为发电机和负荷提供的冲击电流之和,即: 式中第一项为发电机提供的冲击电流。第二项负荷提供的冲击电流,在实际计算时,如果负荷距离短路点很远,则可以忽略不计。 例8.2  某一简单系统如图8.11所示,试求f点发生三相短路时的起始次暂态电流、短路冲击电流和短路功率的有名值。取SB=120 MVA,VB=Vav,发电机冲击系数取1.8,综合负荷LD的冲击系数取1.0。各元件参数如下所示。 * 图8.11  例8.2的系统图及其等值电路 * 解  分别求得各元件标幺值电抗如下: 由此可得标幺值等值电路,如图8.11(b)所示。将网络化简,得到当f点三相短路时的等值电路,如图8.11(c)所示。 * 由此可分别求得电缆方向和负荷LD2提供的起始次暂态电流: 为了判断负荷LD1是否供给冲击电流,先计算b点的残余电压: 由于Ub低于0.8,故负荷LD1将供给短路电流: 则短路处的冲击电流为: * 短路处的基准电流为: 起始次暂态电流和冲击电流的有名值分别为: 短路功率的有名值则为: 8.4.2 短路电流计算曲线及其应用 在工程计算中,常采用计算曲线来求取任意时刻的短路电流周期分量,以作为选择电气设备以及设计、调整继电保护的依据。 * (1)计算曲线的概念 在发电机参数和系统运行初始状态给定后,短路电流将只是短路点距离(用机端到短路点的外接电抗Xe表示)和时间t的函数。将归算到发电机额定容量的Xe标幺值与发电机Xd″的额定标幺值之和定义为计算电抗Xjs,即 则短路电流周期分量的标幺值IP可表示为计算电抗Xjs和时间t的函数,即 与函数关系式(8.21)对应的曲线称为短路电流计算曲线,如图8.12所示。为了便于应用,计算曲线也常制成数字表,见附录Ⅱ。 (2)计算曲线的制作 由于汽轮发电机和水轮发电机的特性及参数相差较大,所以应分别制作汽轮发电机和水轮发电机的计算曲线。制作时的典型接线如图8.13所示。 * 图8.12  计算曲线示意图 图8.13  制作计算曲线的典型接线图 * 由于我国制造和使用的发电机组型号繁多,为使计算曲线具有通用性,制作曲线时采用了概率统计方法。根据对国产同步发电机参数和容量配置情况的调查,选取了容量从12 MW到200 MW的18种不同型号的汽轮发电机作为样机。用给定的计算电抗值Xjs和时间t分别算出18种电机的周期电流值,取其算术平均值作为在该给定Xjs和t值下汽轮发电机的短路周期电流值,并用以绘制汽轮发电机的计算曲线。对于水轮发电机则选取了容量从12.5 MW至225 MW的17种不同型号的机组作为样机,用同样的方法制作出水轮发电机的计算曲线。上述计算曲线以数表的形式列于附录。 计算曲线只作到Xjs=3.45为止。当Xjs≥3.45时,可以近似地认为短路周期电流的幅值已不再随时间而变化,可直接按下式计算: * (3)计算曲线的应用 制作计算曲线时所采用的网络如图8.13所示,其中只含有一台发电机,而计算电抗又与负荷无关。由于电力系统的实际接线比较复杂,在应用计算曲线之前,必须

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