华中科技大学电力系统分析课件第6章电力系统三相短路电流的实用计算

1、 电力系统分析 （ I） Huazhong University of Science and Technology 主讲教师：孙海顺 E-mail： 2013-2014学年度第一学期 2013.10.28 2014.01.10 电力系统三相短路计算主要是 短路电流周期（基频）分量 的计算。 本章主要内容 计算内容包括： （ 1）起始次暂态电流（ 短路电流周期分量的起始值 ）的实用计算； （ 2）短路冲击电流的计算（ 系统电势源和负荷提供的冲击电流 ）； （ 3）短路发生后不同时刻短路电流周期分量的计算； （ 1）利用节点阻抗矩阵；（ 2）利用转移阻抗的概念；（ 3）近似计算方法 第六章 电力系统三相短路电流的实用计算 基本原理 和方法： 6-1 短路电流计算的基本原理和方法 6-2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 第六章 电力系统三相短路电流的实用计算 6-3 短路电流计算曲线及其应用 6-4 短路电流周期分量的近似计算 发 电 机： 电势源支路 电流源支路（含同步调相机） 输 电 线 路： PI型等值电路， R， X， B 变 压 器： GT - jBT， RT + jXT，

2、 kT 一 般 负 荷： 恒定阻抗 , ZLD.k 电动机负荷： 电势源支路 电流源支路（同步电动机、感应电动机、以电动机为主的综合负荷， 起始次暂态电流计算 ） 1.电力系统节点方程的建立 等值电路的制定 6-1 短路电流计算的基本原理和方法 .L D kz1 i iE1 iz1 i i iI1 iz1 k .L D kE k Y N k I Y V.,N i L D kzzYY2.利用节点阻抗矩阵计算短路电流 基本原理 6-1 短路电流计算的基本原理和方法 ( 0 ) i ij j if fjGi if fV Z I Z IV Z Ifz f 有源网络 Z N fI fV f 有源网络 Z N fI fV fz f fI fV + ( 0 )i ij jjGif fV Z IZI电 压 正 常 分 量 ：，电 压 故 障 分 量 ：( 0 )f f f f fV V Z If f fV z I边 界 条 件 ：( 0 )f f j jjGV Z I ( 0 )ffff fVIZz2.利用节点阻抗矩阵计算短路电流 基本原理 6-1 短路电流计算的基本原理和方法 fz f fI fz

3、f 有源网络 Z N fI fV (0)fV ffZ ( 0 )1ffff fVIZz（ ） 故 障 点 电 流 ：( 0 ) ( 0 ) ( 0 )2 i i i f fffiif ffi V V Z I ZZVV z （ ） 节 点 电 压 ：3 pqpqpqk V VIz（ ） 支 路 电 流 ：pqz 1: k p q pqI 2.利用节点阻抗矩阵计算短路电流 忽略负荷电流 6-1 短路电流计算的基本原理和方法 11fff fIZz（ ） 故 障 点 电 流 ：( 0 )2 1iii i ffffffi V V zZZI Z （ ） 节 点 电 压 ：3 pqpqpqk V VIz（ ） 支 路 电 流 ：( 0 ) 1iV 忽 略 负 荷 电 流 的 影 响 ，短 路 前 空 载 ， 各 节 点电 压 ：pqz 1: k p q pqI 2.利用节点阻抗矩阵计算短路电流 计算流程图 6-1 短路电流计算的基本原理和方法 11fff fI Zz （ ）21 ifffifZVzZ （ ）3 pqpqpqk V VIz（ ）D a t a I n p u t Y L D U:F a

4、 u l t L o c a t i o n f1 , 2 , , , ifC a l c u l a t e iZ nfC a l c u l a t e IiC a l c u l a t e V pqC a l c u l a t Ie O utput(1)电势源对短路点的转移阻抗的定义 f 无 源 线性 网络 fI iE i i iz iI 1E 1 1 1z 1I mE m m mz mI f fI iE i fiz fiI 1E 1 1fz 1fI mE m fmz fmI 星网变换 :f f i ii G i Gfif i i f i iI I E zz E I E f转 移 阻 抗 的 概 念 : 电 势 源 对 短 路 点 的 转 移 阻 抗3.利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流 :fi ii fiI z EfE 电 势 源单 独 作 用 时 在 短 路点 产 生 的 短 路 电 流iiiiiIEE z电 势 源 单 独 作 用 ， 对 网络 注 入 电 流 ：( 0 )fiV f 无 源 线性 网络 fiI iE i i iz iiI 1 1 1z 1 iI

5、m m mz miI f ( 0 ) fifi fi iiiiZVfIzEZ正 常 状 态 下 ， 在 点 产 生电 压 ：( 0 )f i f iffif f if i ifiEf I EZZ zVZz 点 短 路 电 流 ：ififffi ifiZz EI zZ3.利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流 (2)利用节点阻抗矩阵求电势源对短路点的转移阻抗 iiiiiIEE z电 势 源 单 独 作 用 ， 对 网络 注 入 电 流 ：( 0 )fiV f 无 源 线性 网络 fiI iE i i iz iiI 1 1 1z 1 iI m m mz miI f fz ( 0 ) fifi fi iiiiZVfIzEZ正 常 状 态 下 ， 在 点 产 生电 压 ：( 0 )()f i f if f f ffifiiff VZZzIE Z z z 点 短 路 电 流 ： ififf ffi ifiZzz EZI z3.利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流 (3) 经过渡阻抗接地的情况 iiiiiIEE z电 势 源 单 独 作 用 ， 对 网络 注 入 电 流 ：( 0 )fiV

6、f 无 源 线性 网络 fiI iE i i iz iiI 1 1 1z 1 iI m m mz miI f fz ( 0 ) mim i m i iiiiZVmIzEZ正 常 状 态 下 ， 在 点 产 生电 压 ：( 0 )mimimmiimiVZzm I Ezz 点 入 地 电 流 ： imiimimimzzz EZI3.利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流 (4) 电势源节点间的转移阻抗 j 无 源 网络 jI iE i j 无 源 网络 jV iI i 3.利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流 (5) 节点间的转移阻抗和互阻抗的比较 ij jiij ZiVjI节 点 间 互 阻 抗节 点 注 入 电 流 与 其 在 节 点：产 生 的 电 压 之 比仅 对 电 势 源 和 短 路 点 或 电 势 源节 点 之 间 定 义 才 有 意 义任 何 一 对 节 点 之 间 均 有 定 义ij ijij ziEjI节 点 间 转 移 阻 抗节 点：施 加 电 势 与 其 在 节 点产 生 的 短 路 电 流 之 比算例： f点发生三相短路时的短路计算 6-2 起始次暂态电流和

7、冲击电流的实用计算 c a b G 1 L - 1 LD - 2 T - 1 T - 2 LD - 3 LD - 1 L - 2 T - 3 L - 3 f 6 .3 k V 6 .3 k V 1 1 5 k V 1 0 .5 k V 起始次暂态电流 ：短路电流周期分量的初值； 发电机及靠近短路点的异步电机负荷：采用次暂态参数表示； 短路瞬间电机次暂态电势保持短路前瞬间初值不变； 短路冲击电流： 各电机提供的起始次暂态电流乘以冲击系数； 算例： f点发生三相短路时的短路计算 6-2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 c a b G 1 L - 1 LD - 2 T - 1 T - 2 LD - 3 LD - 1 L - 2 T - 3 L - 3 f 6 .3 k V 6 .3 k V 1 1 5 k V 1 0 .5 k V 发 电 机：所有电势源同相位； 输电线路：令 ，仅考虑 变 压 器：令 ，仅考虑 以上假设用于短路计算，满足工程计算要求 0 , 0LRB LjX0 , - 0 , 1 . 0T T T TR G j B k TjX算例： f点发生三相短路时的短路计算 6-2

8、 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 c a b G 1 L - 1 LD - 2 T - 1 T - 2 LD - 3 LD - 1 L - 2 T - 3 L - 3 f 6 .3 k V 6 .3 k V 1 1 5 k V 1 0 .5 k V b a X T1 X G X L 1 X L2 X T 2 X SC E G c E L D 1 E L D 3 E L D 2 E SC f X L3 X L D 2 XL D 3 X L D 1 1.制定等值电路，确定计算条件； 计算条件的建立 旋转 电机 的等值 电势源模型 （额定标幺参数） 6-2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 发电机模型 同步调相机 同步电动机 异步电动机 综合负荷 jx I V E jx I I E V 0 0 0 0s i nE V x I 0.13 - 0.2x 0 1.05 -1.1E jx I I E V 0.2 0.15x 0 0.8Ejx I V E jx I V E ()Tjx x I V E jx I I E V 0 0 .8 , 0 .2Ex jx I V E jx I I E V 0 0 0 0s i nE V x I I E V jx I 0 0 0 E V x I 0 1 .2 , 0 .2Ex 0 0 0

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