1、第四章 電力系統(tǒng)短路及短路電流計(jì)算4.4 有限大容量系統(tǒng)供電電路內(nèi)三相短路 有限容量電源供電電源的系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，母線電壓往往是顯著下降的，并不是恒定不變的。有限容量的等值電源容量就是系統(tǒng)所有電源的容量和，等值電抗為系統(tǒng)電源的總阻抗。一、有限大容量系統(tǒng)的概念發(fā)電機(jī)供電電路內(nèi)短路電流的變化曲線（無(wú)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置時(shí)）二、有限容量系統(tǒng)三相對(duì)稱短路分析發(fā)電機(jī)供電電路內(nèi)短路電流的變化曲線（有勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置時(shí)） 計(jì)算電抗是以某一電源支路所有發(fā)電機(jī)額定容量和SN為功率基準(zhǔn)值，該電源支路短路回路總電抗的標(biāo)么值，計(jì)算電抗用XC*表示。即 三、運(yùn)算曲線法 在短路電流計(jì)算中，一般是先求出統(tǒng)一基準(zhǔn)功率Sj下的某

2、一電源支路的短路回路總電抗的標(biāo)么值X*，那么，將其換算為計(jì)算電抗的公式： 短路電流周期分量的標(biāo)么值可表示為計(jì)算電抗XC*和時(shí)間t的函數(shù)，即 Iz* = f（XC* ，t） 表明這種函數(shù)關(guān)系的曲線稱為運(yùn)算曲線，如圖1-4-16所示。 利用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流周期分量的一般步驟如下：(1)根據(jù)計(jì)算電路圖作出等值電路，化簡(jiǎn)電路，求出短路回路的總電抗X*。(2)將X*換算為計(jì)算電抗Xc* 。(3)根據(jù)計(jì)算電抗Xc* ，查相應(yīng)的運(yùn)算曲線，可得到t時(shí)刻短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值Izt*，其有名值為 當(dāng)Xc* 3.45時(shí)，可將等值發(fā)電機(jī)當(dāng)作無(wú)限大容量電源處理。短路全電流的最大有效值為四、短路電流其他各量

3、的計(jì)算1.短路沖擊電流 式中: t =0時(shí)，周期分量的起始有效值，次暫態(tài)短路電流，可由運(yùn)算曲線查得。 當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)端時(shí)，取Kim=1.9；當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓側(cè)母線及發(fā)電機(jī)出線電抗器后時(shí)，取Kim=1.85；當(dāng)遠(yuǎn)離發(fā)電廠的地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，取Kim=1.8。2.短路全電流【例1-4-4】 如圖1-4-18所示，系統(tǒng)以火電廠為主，計(jì)算K點(diǎn)三相短路時(shí)的I、iim、t=4s的周期分量有效值Iz4和變壓器高壓側(cè)110kV母線的剩余電壓。 解 ： 取Sj =100MVA，UjUav 計(jì)算各元件電抗標(biāo)么值（2）計(jì)算電抗（3）計(jì)算短路電流及剩余電壓查附錄一中汽輪機(jī)運(yùn)算曲線得P307圖3 t = 0時(shí)，

4、 I* = 0.96 ； t = 4s時(shí)，Iz4* = 1.02 計(jì)算d點(diǎn)三相短路時(shí)的I、iim以及t=4s的周期分量有效值Iz4。發(fā)電機(jī)為汽輪發(fā)電機(jī)式中N 所有發(fā)電機(jī)額定容量的和。 五、多電源系統(tǒng)用運(yùn)算曲線法計(jì)算短路電流（一）同一變化法 同一變化法就是將所有電源合并為一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)，步驟如下： (1)作出等值電路圖，化簡(jiǎn)電路。求出等值發(fā)電機(jī)到短路點(diǎn)的總電抗X*。 (2)將X*歸算為計(jì)算電抗Xc*，(4)求短路電流周期分量的有名值，(3)根據(jù)計(jì)算電抗Xc*查相應(yīng)的運(yùn)算曲線，求出某一時(shí)刻短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值Izt*。 當(dāng)Xc* 3.45時(shí)，可以按無(wú)限大容量系統(tǒng)處理。 當(dāng)電力系統(tǒng)中所有電

5、源以水電廠為主時(shí)，應(yīng)查水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線；若以火電廠為主時(shí)，就應(yīng)查汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線?！纠?-4-5】如圖1-4-19所示水電廠計(jì)算電路圖，求K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的I、iim和I。每臺(tái)三繞組變壓器的短路電壓為Uk-17；Uk-6；Uk-10.5，各元件其他參數(shù)都標(biāo)明在圖中。（a）計(jì)算電路圖（b）等值電路圖（c）等值電路的化簡(jiǎn)過程圖 個(gè)別變化法是將系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)，按照類型及距短路點(diǎn)遠(yuǎn)近的不同分為幾組，通常分為23組即可。每一組用一臺(tái)容量為該組所有發(fā)電機(jī)額定容量和的等值發(fā)電機(jī)來(lái)替代，然后對(duì)每一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)用運(yùn)算曲線分別求出向短路點(diǎn)提供的短路電流，則短路點(diǎn)總的短路電流就等于各等值發(fā)電機(jī)所

6、提供的短路電流之和。（二）個(gè)別變化法 具體計(jì)算步驟如下：(2)分別計(jì)算各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。無(wú)限大容量電源仍保留以基準(zhǔn)功率為Sj的標(biāo)么電抗Xs*。(1)作出等值電路圖，化簡(jiǎn)電路。將發(fā)電機(jī)進(jìn)行分組：與短路點(diǎn)直接連接的同類型發(fā)電機(jī)分為一組；與短路點(diǎn)距離相差不大的同類型發(fā)電機(jī)分為另一組；無(wú)限大容量電源應(yīng)單獨(dú)為一組。根據(jù)分組的結(jié)果，化簡(jiǎn)電路，并將等值電路化簡(jiǎn)為各電源支路直接與短路點(diǎn)相連接。 (3)根據(jù)各計(jì)算電抗分別查相應(yīng)的運(yùn)算曲線，可得到各等值發(fā)電機(jī)所提供的短路電流周期分量的標(biāo)么值Izt1*、Izt2*、。無(wú)限大容量電源提供的短路電流的標(biāo)么值為 (4)計(jì)算短路點(diǎn)總的短路電流周期分量的有名值，

7、為例1-4-6試計(jì)算如圖1-4-20所示的計(jì)算電路中K點(diǎn)三相短路時(shí)的I和iim。解： 取Sj = 100MVA，Uj = Uav計(jì)算各元件等值電抗的標(biāo)么值并化簡(jiǎn)電路進(jìn)行丫： 將等值電路圖 化簡(jiǎn)為圖 (c) 所示的電路，其中 進(jìn)行丫，并將系統(tǒng)S和火電廠H-1間的電抗略去，電路化簡(jiǎn)成如圖 (d) 所示2計(jì)算K點(diǎn)的短路電流 (1)計(jì)算次暫態(tài)短路電流I無(wú)限大容量電源：火電廠Hl：計(jì)算電抗 短路點(diǎn)的次暫態(tài)短路電流，應(yīng)等于各電源支路所提供的次暫態(tài)短路電流的和。查附錄一中汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，可得 t = 0時(shí) IH1*= 0.4計(jì)算電抗火電廠H2：查附錄一中汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，可得 t = 0時(shí) IH2*=

8、 8.25于是，短路點(diǎn)總的次暫態(tài)短路電流為(2)短路沖擊電流的計(jì)算 在短路點(diǎn)，短路的沖擊電流等于各電源支路所提供的短路沖擊電流之和。無(wú)限大容量電源，沖擊系數(shù)取Kim =1.8，則火電廠H1，沖擊系數(shù)取Kim =1.8，則火電廠H2，沖擊系數(shù)取Kim =1.9，則于是，短路點(diǎn)總的短路沖擊電流為 由以上計(jì)算可知，在短路點(diǎn)，短路電流的大小，主要取決于額定容量較小但距離短路點(diǎn)較近的火電廠H2。例：試用個(gè)別法計(jì)算右圖所示電路中，d點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流和沖擊電流。習(xí)題：用個(gè)別變化法計(jì)算下圖所示計(jì)算電路K1、K3點(diǎn)三相短路時(shí)的I、iim和t=4s的周期分量有效值It=4s。系統(tǒng)以火電廠為主，發(fā)電

9、廠為水電廠，其他計(jì)算所需數(shù)據(jù)已標(biāo)明在圖中。解：選取Sj=100MVA，Uj=Uav1.計(jì)算各元件的等值電抗的標(biāo)么值并化簡(jiǎn)電路畫等值電路并化簡(jiǎn)如下圖所示：2.計(jì)算K1點(diǎn)的短路電流系統(tǒng)：計(jì)算電抗查附錄中汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，可得t=0時(shí) I1*=0.95t=4s時(shí) I1*t=4s=1.04水電廠：計(jì)算電抗查附錄中水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，可得t=0時(shí) I2*=3.02t=4s時(shí) I2*t=4s=2.81于是，短路點(diǎn)總的次暫態(tài)短路電流為t=4s時(shí)的周期分量有效值：It=4s=2.611+1.76=4.381KAK1點(diǎn)總的短路沖擊電流為：iim=2.554.285=10.93KA2.計(jì)算K2點(diǎn)的短路電流系統(tǒng)：計(jì)算電抗可看成無(wú)限大容量系統(tǒng)水電廠