补充理论 - 电力系统短路及短路电流计算

当短路发生在发电机机端时，取Kim = 1.9；当短路发生在发电厂高压侧母线及发电机出线电抗器后时，取Kim =1.85；当远离发电厂的地点发生短路时，取Kim=1.8。

2.短路全电流

短路全电流的最大有效值为 Iim =

I''1?2(Kim?1)2----------（1-4-35）

【例1-4-4】 如图1-4-18所示，系统以火电厂为主，计算K点三相短路时的I\、iim、t=4s的周期分量有效值Iz4和变压器高压侧110kV母线的剩余电压。

图1-4-18 例1-4- 4计算电路图和等值电路图

（a）计算电路图； （b）等值电路图

解 取Sj =100MVA，Uj＝Uar (1)

计算各元件电抗标么值

X1* =0.5?

100= 0.1 500UKSj10.5100? X2* = X3* = = = 0.088 100120100SN

X4* = X5* =xl L

XΣ* =X1* +

(2)

计算电抗

Sj2Uar = 0.4×50×

100= 0.151 1152X2*X4*0.0880.151+= 0.1++= 0.22

2222 Xc* = XΣ*

500SN?=0.22?=1.1

100Sj25

(3) 计算短路电流及剩余电压

查附录一中汽轮机运算曲线得 t = 0时， I\* = 0.96 t = 4s时， Iz4* = 1.02 I\ = I\*

I z4 = Iz4* iim =

Urem =

五、多电源系统用运算曲线法计算短路电流

由前述可知，绘制运算曲线的网络仅包含一台发电机。当电力系统发生三相短路时，应用运算曲线可以很方便地求出任意时刻短路电流周期分量的有效值。但电力系统通常是由多电源组成的，所以，利用运算曲线进行短路电流计算会有一定误差。实用计算中，要根据短路电流计算的目的和系统的具体情况来确定计算方法。常用的方法有两种，下面就分别介绍。 （一）同一变化法

同一变化法就是将所有电源合并为一台等值发电机，忽略了各发电机的类型、参数以及到短路点的电气距离等因素对周期分量的影响，认为各发电机所提供的短路电流周期分量的变化规律完全相同。因此，在计算过程中查同一条运算曲线，从而求出短路电流的周期分量，具体的计算步骤如下：

(1)作出等值电路图，化简电路。将所有的电源合并为一台等值发电机，然后求出等值发电机到短路点的总电抗XΣ*。

(2)将XΣ*归算为计算电抗Xc*，如下式

SN?3Uar = 0.96?5003?115 =2.4（kA）

SN?3Uar =1.02

?5003?115=2.56（kA）

2kim I\=2?1.8?2.4 =6.11（kA）

3

xlX4*0.4?50? Iz4 =3?l ?Iz4 =3??2.56 =44.34（kV）

222 26

Xc*＝XΣ*

SN? Sj 式中 ＳNΣ ——所有发电机额定容量的和。

(3)根据计算电抗Xc*查相应的运算曲线，求出某一时刻短路电流周期分量有效值的标么值Izt*。

当ＸC*>3.45时，可以按无限大容量系统处理。

当电力系统中所有电源以水电厂为主时，应查水轮发电机的运算曲线；若以火电厂为主时，就应查汽轮发电机的运算曲线．

(4)求短路电流周期分量的有名值，可用下式计算

Ipt＝Izt*

同一变化法计算短路电流非常简便，但它忽略了不同类型发电机之间的差别，也忽略了各发电机与短路点之间电气距离的差别，因此计算结果误差较大，特别是电力系统中有无限大容量电源时也不能采用同一变化法。

为了简便，在以下各例题中都略去电抗标么值符号下标中的“*”。

【例1-4-5】如图1-4-19所示水电厂计算电路图，求K点发生三相短路时，短路点的I\、iim和I?。每台三绕组变压器的短路电压为Uk?-??％＝17；UkΙ?-ΙΙΙ％＝6；UkΙ-ΙΙΙ％＝10.5，各元件其他参数都标明在图中。

图１-4-19 例1-4-5计算电路图和等值电路图

(a) 计算电路图；(b) 等值电路图；(c)、(d)、(e) 等值电路的化简过程 解 选取 Sj =100MVA，Uj＝Uar (1) 计算各元件等值电抗的标么值

X1 = X2 = X3= 0.2?

SN?3Uar

100=0.32

50?0.8 27

X4 = X5 =X8 =

10.5100?=0.167 100631?10.5?6?17??100?0 (负值取0)

632001?17?6?10.5??100=0.099 20063X6 = X9 =

X7 = X10 =

1?17?10.5?6??100=0.171

63200图中用虚线连起来的两点是等电位点，可以连成一点，所以，G2和G3可合并为一个电源

X11 =

0.32=0.16 20.099=0.05 20.171=0.086 2 X12 = 0.32 + 0.167 = 0.487 X13 =

X14 =

X15 = 0.487+0.086 = 0.573 XΣ =X16 =

（2）求计算电抗

SNΣ = 3?

Xc = 0.175?(3)计算短路电流

查附录一中水轮发电机运算曲线

t = 0时 I\* = 3.45

0.573?0.16+0.05 =0.175

0.573?0.1650= 187.5（MVA） 0.8187.5=0.328 100 28