电力系统分析之短路电流计算.doc

1、电力系统分析之短路电流计算电力系统是由生产、输送、分配、及使用电能的发电机、变压器、电力线路和用户组成一个整体，它除了有一次设备外还应有用于保护一次设备安全可靠运行的二次设备。对电力系统进行分析应包括正常运行时的运行参数和出现故障时的故障参数进行分析计算。短路 是电力系统出现最多的故障，短路电流的计算方法有很多，而其中以“应用运算曲线”计算短路电流最方便实用。应用该方法的步骤如下：1、 计算系统中各元件电抗标幺值； 1） 、基准值，基准容量（如取基准容量 Sj=100MVA） ，基准电压 Uj 一般为各级电压的平均电压。2）系统中各元件电抗标幺值计算公式如下：发电机 式中 为发电机次暂态电抗百

2、分值CosPSXejd/10%“*“*dX变压器 式中 Ud%为变压器短路电压的百分值ejdbSU*线路 式中 X0 为每仅是电抗的平均值（架空线为 0.4 欧/公20*ejLX里）电抗器 式中 Xk%为电抗器的短路电抗百分值2*310%jekUSI系统阻抗标幺值 SZh 断路器的遮断容量ZhjxX*2、 根据系统图作出等值电路图, 将各元件编号并将相应元件电抗标幺值标于元件编号下方；3、 对网络化简,以得到各电源对短路点的转移电抗,其基本公式有:串联X12X3X3 =X1+X2并联 1X2 321213/X三角形变为等值星形 X231213 X31X21321X13212X132133X星形

3、变为等值三角形X21X3 X13122332121212323XX231314、 将标幺值电抗转换为以各支路发电机容量为基准的计算电抗 Xjs，jnjjsSX式中： -以 Sj 为基准容量的标幺值电抗jXjs-以 Sn 为基准容量的计算电抗5、 短路电流计算：1） 、无限大容量电源的短路电流计算：当系统中 XX=0，以供电电源为基准的计算电抗Xjs 3 时，可以认为短路电流周期分量在整个短路时间内保持不变，即jsnjIII*2.0式中： -以 Sj 为基准容量的标幺值电抗*Xjs-以 Sn 为基准容量的计算电抗2） 、有限容量电源的短路电流计算：有限容量电源的短路电流周期分量在短路时间内是变化

4、的。运算曲线反应这一变化。I zt=f（tX js）按不同类型的发电机所做出的运算曲线，由运算曲线查出 I“* 、I 0，2* 、I * 三种短路电流周期分量，然后转换为有名值IZt=I*zt e式中： -各支路的发电机额定电流元 e peeUSI3计算短路冲击电流及全电流最大有效值：机端短路 12MW 以下Iich5.2I1机端短路 12MW 以上Iich7.2I61下面用一个简单的例子进行对短路电流的计算分析：系统如下图所示sx=sw6-10 szh=40MVAl1=40Km10kVSFL1-0/10ud-2%=7-36d1.5B1B2d-36kVSJL1-20/6ud%=40.4kVd-

5、4F140kwcos =.8Xd2d-1l2=30kmd-235kV10kVSFL1-630/1ud%=.5B3B4SFL1-0/1ud%=.5F240kwcos =.8XdF340kwcos =.8Xd2F40kwcos =.8Xd2F50kwcos =.8Xd2F640kwcos =.8Xd2F740kwcos =.8Xd2将系统转化为等效参数如下图： 15kV37.5kVd-2d-16.3kVd-15kV 2 0.11 0.5 4 1.075 8 6 0.25 5 1.07 9 7 0.62512 413 414 15 44023 0.9 10.67 1.516 .27418 d-4.k

6、图中分式中分子为元件编号，分母为元件电抗值标幺值。一、各标幺值计算如下：取基准容量 Sj=100MVA，基准电压 Uj 为各级电压的平均电压，Uj=Up=1.05Ue1、 系统阻抗标幺值 025.411ZhjSX2、 线路 L1 阻抗标幺值 1.2212jaU线路 L2 阻抗标幺值 09.534.023X3、变压器 B1 B2 三绕组变压器先计算各绕组短路电抗75.10)6.17(2%)(21%3231 dddd UU2.6).3132211 dddd0)175.6(2)(132311 dddd再求各绕组标幺值阻抗：075.11075.10%54 ejdSUX62.2.676X8=X9=0B3

7、 变压器阻抗标幺值：67.0315.10B4 变压器阻抗标幺值：.1X4、 发电机 F1-4，6-7 阻抗标幺值：48.0/12/10%817514312 CosPSXXeja发电机 F5 阻抗标幺值： 2.80/16X二、网络化简：1、d-1 短路网络化简：146.02.5.219 96.10.)2.367.1/()05.2()/()/( 3160181720 XXX 4./)75.24(/)/(413221 化简如下图：19 0.46 20 1.96 21.54SxF5-715kVF1-4d-2、d-2 短路网络化简：化简过程如下图： 20.54 201.96 90.4 240.31 25

8、0.78 69. 240.31 271.8 21.6SxF5-7F1-47kVSxF5-7F1-47kVSxF1-737kVd-2 d- d-254.027./52X1/15413223 X.06./7624再化简728.096.154054.16.021921925 XX .0.19202628.03783.78.2 X61.7.91.91.0283、d-3 短路网络化简：化简过程如下图 24/1329X30 34.0625.075.10.765431 XX3962.10.32 51.06.1344.01203931934 X87.93.6.193312035 X5.2.0232936 78

9、.19.876./36537 X 02.178.13950395.03743438 .781.8.1343738 XX19 0.46 20 1.96 5 1.07 4 1.07529 30 2 6 0.25 7 0.62 20 1.96 19 0.46 3 0.9530 229 32 0.5 0.4 34 0.51 35 6.87 36 2.9530 2 39 .5 381.023 0.9530 237 1.830 2 3 0.95 34 0.5SxF5-7F1-2F3-46.kVSxF5-7F1-2F3-4SxF5-7F1- F3-46.kVSxF1-2,57 F3-46.kVSxF1-2,

10、57F3-46.3kVd-2 d-2d-2 d-2d-26.kV4、d-4 短路,发电机电压母线认为是无限大功率母线20.10X三、短路电流计算:1、d-1 短路电流计算：系统供给短路电流 KAXIIj 4.316.0522,0 F5-7 供给短路电流 先算 32.0859.8.20 js查运算曲线 3.“*I6.*2,0I.*IKAIe8.152.62 KA27.08.32.0.2,0I9.F1-4 供给短路电流 先算 308.1254.1082 Xjs查运算曲线 5.3“*I7.*,0I3*IKAIe1.21 KA5.27.07.2,0I283.0183.22、d-2 短路电流计算：系统供给短路电流 KAXIIj 2.18.56272,0F1-7 供给短路电流 先算 031.js查运算曲线 78.1“*I5*2,0I9.*IKAIe6.325. KA01.65.7818.0.12,0I8.93、d-3 短路电流计算：系统供给短路电流 KAXIIj02.16382,0F1-2，5-7 供给短路电流 先算 93.5js查运算曲线 1.“*I.*2,0I.*IKAIe4.3625.1 KA65.241.1.02, I3.F3-4 供给短路电流 先算 2.01jsX查运算曲线 6.5“*I75.3*2,0I*IKAIe9.312 KA13.596.0