全国注册电气工程师考试专业基础部分短路电流计算.ppt
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1、1,考试大纲要求:,4.5 短路电流计算 4.5.1 了解实用短路电流计算的近似条件4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法4.5.3 了解短路容量的概念4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路4.5.6 掌握简单电网的正、负、零序序网的制定方法4.5.7 了解不对称短路的故障边界条件和相应的复合序网4.5.8 了解不对称短路的电流、电压计算4.5.9 了解正、负、零序电流、电压经过Y/11变压器后的相位变化,2,4.5.1 了解实用短路电流计算的近似条件,1短路计算的基本假设条件 (1)磁路的饱
2、和、磁滞忽略不计。系统中各元件的参数便都是恒定的,可以运用叠加原理。 (2)系统中三相除不对称故障处以外都可当作是对称的。因而在应用对称分量法时,对于每一序的网络可用单相等值电路进行分析。 (3)各元件的电阻略去不计。如果 ,即 当短路是发生在电缆线路或截面较小的架空线上时,特别在钢导线上时,电阻便不能忽略。此外,在计算暂态电流的衰减时间常数时,微小的电阻也必须计及。 (4)短路为金属性短路。,3,2无限大功率电源 所谓无限大功率电源,是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时,由短路而引起的电源输出功率(电流及电压)的变化 ( ),远小于电源所具有的功率 ,即存在如下的关系 ,则称该电源为
3、无限大功率电源,记作 。 无限大功率电源的特点是: (1)由于 ,所以可以认为在短路过程中无限大功率电源的频率是恒定的。 (2)由于 ,所以可以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压也是恒定的。 (3)电压恒定的电源,内阻抗必然等于零。因此可以认为无限大功率电源的内电抗 。,4.5.1 了解实用短路电流计算的近似条件,4,标么值计算法计算短路电流的步骤如下: 1. 选择基准电压和基准容量 基准电压 可以选择短路点所在的电网额定电压。 基准容量 可以选择100MVA或系统短路容量 。,4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法,5,2.求元件的电抗标么值 (1)电力系统的电抗标么值 电力
4、系统的电抗标么值( ) 或 (4-5-2)式中 基准容量,MVA。 系统高压输电线出口断路器的启断容 量,MVA; 系统短路容量,MVA。,4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法,6,(2)变压器电抗标么值 (4-5-3)式中 变压器的额定容量,kVA; 变压器的百分阻抗值。,4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法,7,(3)架空、电缆线路电抗标么值(4-5-4)式中 线路单位长度的电抗值, /km,可查找有关线路参数; 线路长度,km; 线路平均额定电压,kV。,4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法,8,(4)电抗器电抗标么值 电抗器的百分比电抗( )是
5、以电抗器额定工作电压和额定工作电流为基准的,它归算到新的基准下的公式为 (4-5-5)式中 电抗器的额定电压,kV; 电抗器的额定电流,kA; 电抗器的百分阻抗值。,4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法,9,3求短路回路总电抗标么值 从电源到短路点前的总电抗是所有元件的电抗标么值之和。 4求三相短路电流周期分量有效值,4.5.2 了解简单系统三相短路电流的实用计算方法,三相短路电流周期分量的标么值为 (4-5-7) 三相短路电流周期分量的有名值为 由上式可以看出,计算短路电流关键在于求出短路回路总电抗标么值。,10,4.5.3 了解短路容量的概念,短路容量数值为 (4-5-8)式
6、中 短路处的额定电压,kV; t时刻短路电流周期分量的有效值, kA。 在标么制中,若取 ,则 (4-5-9) 短路容量的标么值和短路电流的标么值相等。 (4-5-10),11,一、短路暂态过程分析 短路前,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,12,a相短路电流,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,13,二、短路冲击电流和最大有效值电流 短路冲击电流ish短路电流最大可能的瞬时值,当t0.01s时出现最大值:,出现条件:90 短路前空载(Im=0) =0,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,14,冲击系数Ksh:,且有:1Ksh2,ish用
7、途:校验电气设备和载流导体在短路时的电动力稳定度。,工程计算时:在发电机电压母线短路,取Ksh=1.9;在发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后发生短路时,Ksh=1.8;在低压地点短路时,Ksh=1.3,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,当Ksh=1.9时,ish=1.9 Ip =2.69Ip; Ksh=1.8时,ish=1.8 Ip=2.55Ip; Ksh=1.3时,ish=1.3 Ip =1.84Ip;,15,短路全电流的最大有效值Ish :出现在短路后的第一周期内,又称为冲击电流的有效值。,当Ksh=1.9时,Ish=1.62Ip; Ksh=1.8时,Ish=1.52
8、Ip。 Ksh=1.3时,Ish=1.09Ip,Ish用途 :校验电气设备热稳定。,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,最大有效值电流Ish短路全电流的最大有效值,16,【例】某供电系统如图所示。已知电力系统短路容量为500MVA,试求配电所10kV母线上k-1点短路,车间变电所低压380V母线上k-2点短路时,三相对称短路电流和短路容量。,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,17,解:(1)选定基准值 已知 500MVA,为计算方便取 100MVA; 对k-1点短路 10.5kV; k-2点短路 0.4kV。,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义
9、和关系,18,(2)计算元件的电抗标么值 1)电力系统,2)架空线路,3)电缆线路,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,19,4)电力变压器,5)绘出短路电路等效电路图。,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,20,(3)求K-1点短路电路总电抗标么值,(4)求K-1点对称短路电流有效值,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,21,短路瞬时冲击电流瞬时值为,短路电流的最大有效值为,(5)求K-1点短路容量,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,22,K-2点:,4.5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系,23,4.5.
10、5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路,一、对称分量法 任意一组不对称的三相相量可以分解成三组对称的三相相量。,24,25,单相接地的故障报警启动信号由零序电压获知,4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路,26,4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路,27,28,29,4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路,30,=,为简化,引入运算符“a”,a=ej120,则:,矩阵形式:,4.5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路
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