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1、同步电机的次暂态电抗,二 短路的原因,（1）电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。,造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。,（3）运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘却拆除地线合闸等非正常操作(人员过失)。,（4）鸟兽跨越在裸露导体上等意外故障。,元件损坏、气象条件恶化、人员过失、其他原因。,（2）气象条件恶化,三 短路的危害,（1）短路产生很大的热量，导体温度升高，将导体绝缘破坏。,（2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械破坏。,（3）短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。,（4）短路造成停电，给国民
2、经济带来损失，给人民生活带来不便。,（5）严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。,（6）单相短路产生不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰。,四 短路电流计算的目的,（1）正确选择和校验各种电器设备。（2）计算和整定保护短路的继电保护装置。（3）选择限制短路电流的电器设备。（4）研究短路对用户工作的影响。,五 短路电流计算的主要参数,（1）次暂态短路电流（有效值）。（2）短路电流最大值（瞬时值）。（3）短路电流最大有效值（有效值）。（4）短路电流稳态值（有效值）。,三相短路过渡过程分析,一 无限大容量三相短路分析,负载,M,其中：,短路时刻（t=0）前，供电回路的电
3、压电流方程为：,为电源电压初相角,为电源电压角频率,第二节 三相短路过渡过程分析,一 无限大容量三相短路分析,当在t=0时刻，发生短路,图3-3无限大系统三相短路电路图,图3-4 无限大系统三相短路单相等值电路图,负载,K,K,从短路时刻（t=0）开始，短路回路的电压方程为：,M,为电源电压初相角,为电源电压角频率,为短路回路的阻抗角，,一 无限大容量三相短路分析,求解上述微分方程，得到：,其中：,由于感性电路在短路瞬间电流不能突变，由此特征求解A值：,得：,为短路电流周期分量幅值，,三相短路过渡过程分析,：非周期分量衰减时间常数，,一 无限大容量三相短路分析,将A带入 的表达式，得到短路后短
4、路电流随时间变化的表达式：,三相短路过渡过程分析,决定非周期分量按指数规律衰减的快慢,短路发生在高压电网时：,短路发生在发电机附近时：,二 产生最大短路电流的条件,（1）线路近似于纯感性（，）,（2）当发生短路瞬间，电压瞬时值过零（）,（3）如短路前，线路空载（）,三相短路过渡过程分析,二 产生最大短路电流的条件,满足上述三个条件的短路，称为无载线路合闸严重短路,三个短路相电流分别为,只有电压瞬时值过零的那一相才有最大短路电流产生。,三相短路过渡过程分析,二 产生最大短路电流的条件,三相短路时最严重相的电流波形图,三相短路过渡过程分析,1、次暂态短路电流周期分量有效值,三相短路过渡过程分析,2
5、、短路电流冲击值 短路冲击电流是短路全电流的瞬时最大值，出现在短路后半个周期位置，即t=0.01秒时刻。,因为,其中：,3、短路电流冲击有效值,短路冲击电流有效值是短路后第一个周期的短路全电流有效值。,4、短路电流稳态值 短路稳态电流有效值是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流有效值，用 表示。在无限大容量系统中，在有限大容量系统中，,主要指同步发电机及其附近发生三相突然短路,不能当作“无限大”系统的情况1）发电机端点或端点附近发生短路；2）短路点虽离发电机较远，但发电机容量有限。表象原因：有限容量电源系统，是和无限大容量电源系统相对而言的。在这种系统中发生短路时，或因电源容量较小，或是短路点
6、靠近电源，这时电源的母线电压不能继续维持恒定。,四 有限容量电源供电系统三相短路分析,二.各元件统一基准值电抗标么值的计算 不同基准值的电抗标么值换算公式为：短路计算中，采用近似计算法，即同一标称电压电网中的元件，额定电压都等于网络的平均电压，基准电压也取平均电压，故,有限容量电源供电的电力系统三相短路电流,系统的母线的端电压换或等值发电机的电势在整个短路的暂态过程是一个变化值三相短路电流周期分量幅值换偶有效值变化的情况还与同步发电机是否装有自动调节励磁装置有关三相短路电流的一般计算方法（1）。去发电机的次暂态电势的标幺值EG=1或短路点k短路前瞬间发电机正常运行电压标幺值Un*（0）=1。（
7、2）。由于正常的符合电流较短路电流的电流小的多。故不考虑负荷电流的影响，当有大让两电机时则考虑（3）。平均额定电压之比进 行网路参数的标幺计算。Ik*=1/X和,应用运算求任意时刻短路电流周期分量的有效值（1）运算曲线的绘制及其应用（2）运算曲线法的应用,异步电动机对短路电流的影响,三相突然短路，接在短路点附近的异步电动机因端电压消失而有停止运行的趋势，但是电动机转子有较大的惯性，因此电动机的反电势大于电网的剩余电势，（一般短路点的电压大于1000kw）考虑 ishM=kshMIM,1.同步电机 短路电流计算中使用同步电机的次暂态电抗Xd，由以额定值为基准值的标么值Xd.N归算为电网统一基准值
8、的电抗标么值为2.变压器 以变压器额定值为基准的电抗标么值XT*N即为短路电压百分比Uk/100。归算为电网统一基准值的电抗标么值为,三绕组变压器有,3.线路,Uj取线路所在电压等级的平均电压Upj。,4.电抗器厂家给出的参数一般是额定电压UN、额定电流IN和电抗百分数XR%。,以电抗器额定值为基准的电抗标么值XR*N即为短路电抗百分比XR/100。归算为电网统一基准值的电抗标么值为,注意：电抗器有时不按额定电压使用，故不可将UN与Uj约分。,三.具有变压器的多电压级网络标么值等值电路的建立(近似法)取第段作为基本电压级，同一电压级各元件额定电压等于平均电压，变压器变比取近似变比。发电机：,结
9、论：1.采用近似法计算时，各电压等级的基准值就等于各自电压网络的平均电压，即在多电压等级网络中，发电机、变压器的统一基准值的电抗标么值计算与电压无关，仅需进行功率归算；线路电抗有名值按所在电压级的平均电压就地归算。2.各元件按所在电压等级求出电抗标么值后，无需再考虑变压器变比进行归算，直接按接线图连接成等值电路即可。,四.短路回路总电抗标么值计算计算步骤：1.绘制计算电路图。画出单相接线图，各元件按顺序编号，注明各元件额定参数，每一电压级用平均电压表示，电抗器标明其额定电压。2.短路计算点和系统运行方式确定。系统运行方式分最大运行方式和最小运行方式。3.绘制等值电路图。A计算出各元件的电抗标么
10、值；B根据指定的短路点分别绘制出等值电路。等值电路中，只画出该点短路时流过短路电流的元件的电抗。4.等值电路归并与简化。,（5）利用网络的对称性化简。对称性是指网络的结构相同，发电机、变压器、阻抗参数相等、以及短路电流的走向一致等。,利用网络的对称性化简网络（a)网络接线;(b)等值电路;（c）化简后的等值短路,电力系统短路的种类有那几种？答：电力系统短路有，三相短路，相相短路，单相短路，单相接地短路，约65；三相短路：约5，但对电力系统影响最严重。什么叫无限大容量电源 答：是指当电力系统的电源距短路点的电气距离比较远时，有短路而引起的电晕送出的功率变化s远小于电源的容量S，即可认为该电源是无
11、限大容量电源。无限大容量电源是个相对的概念什么叫短路冲击电流？答：短路电路ich最大可能的瞬时值叫短路冲击电流(在短路发生后半个周期是0.01s瞬间。总的短路电流将达到最大，值略小于周期分量幅值的两倍，这个短路电流称为冲击短路电流。冲击短路电流与回路中的电抗和电阻的相对大小有关)短路电流和那些因素有关？答：和突然短路的电流的瞬时值和短路时的电源电压的相位角有关 冲击电流什么时候最大答：在短路发生后半个周期即0.01s,异步电动机对短路电流的影响 答：一般电动机的功率大于1000kw时才考虑 根据公式ishM=kshMIM，和异步电动机的冲击系数有关 但在下列情况下不用考虑、1 异步电动机的单机容量小于100kw或电动机与短路点至少 经过一次变压时 2 不论异步电动机的容量大小如何，电动机共给的冲击短路电流与系统中的冲击短路电流方向和路径一致时 3 在电动机出线附近，发生不对称短路时。,
