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最新电力工程精品课件第四章 短路电流及其计算_图文

电力工程基础 第四章 短路电流及其计算 第四章 短路电流及其计算 4.1 概述 4.2 标幺制 4.3 无限容量系统三相短路电流计算 4.4*有限容量系统三相短路电流的实用计算 4.5*不对称故障的分析计算 4.6*电动机对短路冲击电流的影响 4.7 低压电网短路电流计算 4.8 短路电流的效应 ? 南京理工大学自动化学院 2 4.1 概述 一、短路的原因及其后果 所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之 间或相与地之间发生通路的情况。 ? 短路的原因: ?电气设备载流部分绝缘损坏; ?运行人员误操作; ?其他因素。 ? 短路的现象: ?电流剧烈增加; ?系统中的电压大幅度下降。 ? 南京理工大学自动化学院 3 4.1 概述 ? 短路的危害: ?短路电流的热效应会使设备发热急剧增加,可能导致设备 过热而损坏甚至烧毁; ?短路电流产生很大的电动力,可引起设备机械变形、扭曲 甚至损坏; ?短路时系统电压大幅度下降,严重影响电气设备正常工作; ?严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步,破坏系统 的稳定性。 ?不对称短路产生的不平衡磁场,会对附近的通讯系统及弱 电设备产生电磁干扰,影响其正常工作 。 ? 南京理工大学自动化学院 4 4.1 概述 二、短路的种类 ?对称短路: 三相短路k(3) ?不对称短路: 两相短路k(2) 单相接地短路k(1) 两相接地短路k(1,1) c) 电源 k (1) k (3) A k B C (2) A B C b) A a) A B k (1,1) B C C d) A k (1,1) B C e) 图4-1 短路的类型 ? 南京理工大学自动化学院 5 4.2 一、概述 标幺制 ? 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。通常在1kV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。 ? 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。 二、标幺制的概念 某一物理量的标幺值A* ,等于它的实际值A与所选定的 基准值Ad的比值,即 A A ? Ad * ? 南京理工大学自动化学院 6 4.2 ? 基准值的选取 标幺制 通常先选定基准容量 Sd和基准电压Ud,则基准电流Id和基 准电抗Xd分别为: Sd Id ? 3U d 2 Ud Xd ? ? 3I d S d Ud 常取基准容量Sd=100MVA, 基准电压用各级线路的平均额 定电压,即 U d ? U av 。 ? 线路平均额定电压:指线路始端最大额定电压与末端最小 额定电压的平均值。一般取线路额定电压的1.05倍,见下表。 线路的额定电压与平均额定电压 额定电压UN/ kV ? 0.22 0.38 0.4 3 3.15 6 6.3 10 10.5 35 37 60 63 110 220 330 115 230 345 7 平均额定电压Uav 0.23 南京理工大学自动化学院 4.2 标幺制 三、不同基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 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 换算成统一基准值的标幺值。 换算方法是: * ?先将以额定值为基准的电抗标幺值 X N 还原为有名值,即 * X ? XN XN 2 U * N ? XN SN ?选定Sd和Ud,则以此为基准的电抗标幺值为: 2 S U X * d * N Sd Xd ? ? X 2 ? XN 2 Xd SN Ud Ud ? 若取 U d ? U N ? U av ,则 * * d N 南京理工大学自动化学院 Sd X ?X SN 8 4.2 标幺制 四、电力系统各元件电抗标幺值的计算 * ?发电机:通常给出SN、UN和额定电抗标幺值 X NG ,则 * XG ?X * NG Sd SN ?变压器:通常给出SN、UN和短路电压百分数 U k % , * XT ? * X NT Sd U k % Sd ? SN 100 S N * 式中,X NT ? Uk % 为变压器的额定电抗标幺值。 100 南京理工大学自动化学院 9 ? 4.2 标幺制 ?电抗器:通常给出INL、UNL和电抗百分数 X L %,其中 3I NL X L * XL% ? ? 100 ? X NL ? 100 U NL 2 2 U S S U S U X % X % * * NL d d NL d NL L ? ? L ? ? X ∴ XL NL 2 2 2 100 3I NL U d 100 S NL U d S NL U d Xd XL 式中,S NL ? 3U NL I NL 为电抗器的额定容量。 ?输电线路:通常给出线路长度和每公里的电抗值,则 X ? * WL XWL Sd ? ? XWL 2 Xd Ud 南京理工大学自动化学院 10 4.2 标幺制 五、不同电压等级电抗标幺值的关系 k I WL1 U av1 T1 II WL2 U av2 T2 III WL3 U av3 图4-2 具有三个电压等级的电力网 图4-2 具有三个电压等级的电力网 U d ? U av 3 ,则线路WL1的电抗X1折算 设k点发生短路,取 各段元件参数的标幺值 到短路点的电抗 X 1 ? 为: 只需用元件所在级的平 2 2 2 ? U av2 ? ? U av3 ? 均电压作为基准电压来 ? U av3 ? 2 2 ? ? X 1 K T1 K T 2 ? X 1 ? X1 ? X1? ?U ? ? ? ?U ? ? 计算,而无需再进行电 ?U ? ? ? av1 ? ? av2 ? ? av1 ? 压折算。 则X 折算到第三段的标幺值为: 1 ? ? U av3 ? S