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第5章 电力系统三相短路的暂态过程

发布时间:

第5章 电力系统三相短路 的暂态过程

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-1 短路的一般概念

? 短路的原因 ? 短路的类型 ? 短路的后果 ? 短路计算的目的

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-1 短路的一般概念

短路的类型
类型 三相短路 示意图 符号

f ( 3)

两相短路接地

f (1,1)

f ( 3)

两相短路

f ( 2)

单相短路

f (1)

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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2 2 2

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
1.5 1

1.819991

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5-2 恒定电势源电路的三相短路
0.5

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0.86455 1.81873 0.1

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0 0 0 0.02 0.04 t 0.06 0.08

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0

0.5

I pm
0.1 0.997717
1 0 0 0.1 0.2 t 0.3 0.4 0.5

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

1 It ? T

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1.819991

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0 0 0.02 0.04 t 0.06 0.08 0.1

?

t Ta

0.86455

1

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

1 It ? T

?

T 2 2 T t t? 2 t?

1 i dt ? T

?

T 2 T t? 2 t?

(i pt ? iapt ) 2 dt

1.819991

2

1.5

1

F( t )

0.5

0

0.5

i ? I pm sin(?t ? 90 o ) ? iap0e
0 0 0.02 0.04 t 0.06 0.08 0.1

?

t Ta

0.86455

1

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

1 It ? T 1 ? T

? ?

T 2 2 T t t? 2 t?

1 i dt ? T

?

T 2 T t? 2 t?

(i pt ? iapt ) 2 dt

T 2 T t? 2 t?

2 2 (i pt ? 2i pt iapt ? iapt ) dt

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2 p

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0.01 Ta

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i ? I pm sin(?t ? 90 o ) ? iap0e

?

t Ta

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

短路地点
发电机机端母线 发电厂高压母线

Kim
1.9 1.85 1.8
1.819991

其它

2

1.5

小结:

1

iim ? 2kim I p
I im ? I p 1 ? 2(k im ?1)
2

F( t )

0.5

0

0.5

0.86455

1 0 0 0.02 0.04 t 0.06 0.08 0.1

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路

短路容量

St ? 3Vav I t
S d ? 3Vav I p

Sd* ?

3Vav I p 3VB I B

?

Ip IB

? I p*

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路 小结:

I pm ?

Em ( R) ? ? L
2 2 2

or I p ?

E ( R ) 2 ? ? 2 L2

iim ? 2kim I p S d ? 3Vav I p
I im ? I p 1 ? 2(k im ?1)
2

短路地点
发电机机端母线 发电厂高压母线 其它

Kim 1.9 1.85 1.8

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-2 恒定电势源电路的三相短路
应用举例:

S N ? 31 .5MVA Vs % ? 10 .5 kT 1 ? 10 .5 / 121

S N ? 15 MVA Vs % ? 10 .5 kT 1 ? 110 / 6.6

S N ? 30 MVA VN ? 10.5 KV X G ? 0.26

x ? 0.4? / km l ? 80km

VN ? 6 KV I N ? 0.3KA XR% ? 5

x ? 0.08? / km l ? 2.5km

1. *似的标幺值等值电路
1 0.868
2 0.334 3 0.24 4 0.7

5 1.46

6 0.504

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-3 同步机突然三相短路的物理分析

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-3 同步机突然三相短路的物理分析

G

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-3 同步机突然三相短路的物理分析

d? ? Ri ? 0 dt
如果 R=0

d? ?0 dt
如果R≠0
0 0 ? ? ?? ?

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-3 同步机突然三相短路的物理分析

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-3 同步机突然三相短路的物理分析

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? xad iD ? q ? ? xq iq ? xaqiQ ? 0 ? ? x0i0 ? f ? ? xad id ? x f i f ? xad iD ? D ? ? xad id ? xad i f ? xD iD ? Q ? ? xaqiq ? xQ iQ

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? xad iD ? q ? ? xq iq ? xaqiQ ? 0 ? ? x0i0 ? f ? ? xad id ? x f i f ? xad iD ? D ? ? xad id ? xad i f ? xD iD ? Q ? ? xaqiq ? xQ iQ

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? xad iD ? q ? ? xq iq ? xaqiQ ? 0 ? ? x0i0 ? f ? ? xad id ? x f i f ? xad iD ? D ? ? xad id ? xad i f ? xD iD ? Q ? ? xaqiq ? xQ iQ

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? xad iD ? q ? ? xq iq ? xaqiQ ? 0 ? ? x0i0 ? f ? ? xad id ? x f i f ? xad iD ? D ? ? xad id ? xad i f ? xD iD ? Q ? ? xaqiq ? xQ iQ

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? q ? ? xqiq ? f ? ? xad id ? x f i f
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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? q ? ? xqiq ? f ? ? xad id ? x f i f

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? q ? ? xqiq ? f ? ? xad id ? x f i f

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若只考虑(转子直流分量和)定子周期分量

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? q ? ? xqiq ? f ? ? xad id ? x f i f

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

? d ? ? xd id ? xad i f ? f ? ? xad id ? x f i f ? q ? ? xqiq

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算

2 xad xad ?d ? ? f ? ( xd ? )id xf xf

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? q ? ? x q iq

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
' ' ? d ? E q ? x d id

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
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(a)

(b)

同步机暂态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
' ' ? d ? E q ? x d id

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' q ' d d

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' q ' d

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' Eq

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V d ? ? jx q I q
iq

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?

vq

vd

(a)

(b)

同步机暂态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
' ' ? d ? E q ? x d id

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' q ' d d

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Vq

Vd

The steady-state equivalent circuit of synchronous machine 同步机暂态等值电路 (a)d-axis、(b)q-axis (a)纵轴、(b)横轴

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
q
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d

Vd

Id

The steady-state equivalent circuit of synchronous machine 同步机暂态等值电路 (a)d-axis、(b)q-axis (a)纵轴、(b)横轴

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
q
?

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
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Vq

Vd

同步机稳态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
' jx d
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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-4 无阻尼绕组发电机三相短路电流计算
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' I dt ? ( I d ? I d? )e

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其中
' q ' d

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'

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暂态电流

I ?
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稳态电流

I d? ?

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' d

Eq xd

时间常数

x ' T ? Td 0 xd
' d

' xd ' Td' ? Td 0 xd

5-1 、 某 同 步 发 电 机 稳 态 运 行 , 其 参 数 Xd=1.0, Xq=0.6, Xd′=0.30, Td0′=5s;运行状况为 V=1,I=1,cosφ=0.85. a) 求 稳态运行时的Eq, Eq′,并画相量图 b) 若机端发生三相短路,求暂态电流、稳态电流 c) 若机端发生三相短路,写出任意时刻短路电流的周期分量 的表达式 d) 若距机端Xe=0.5 处发生三相短路,写出任意时刻短路电流 的周期分量的表达式

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

若只考虑(转子直流分量和)定子周期分量

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

若只考虑(转子直流分量和)定子周期分量

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

若只考虑(转子直流分量和)定子周期分量

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

若只考虑(转子直流分量和)定子周期分量

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算
" " ? d ? Eq ? xd id
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其中

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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算
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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算
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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算
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第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

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同步机次暂态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

q 第5章 电力系统三相短路的暂态过程

5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

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同步机次暂态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

q 第5章 电力系统三相短路的暂态过程

5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

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同步机次暂态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

q 第5章 电力系统三相短路的暂态过程

5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

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I
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同步机次暂态等值电路

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同步机次暂态等值电路
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同步机暂态等值电路
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同步机稳态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

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同步机次暂态等值电路
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同步机暂态等值电路
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Vd

同步机稳态等值电路 (a)纵轴、(b)横轴

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算
? t Td" ? t Td'

I dt ? ( I ? I )e
" d ' d

? ( I ? I d? )e
' d

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I qt ? I e
" q

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其中 次暂态电流

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" d

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暂态电流

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稳态电流

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' xd ' T ? Td 0 xd

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-5 有阻尼绕组发电机三相短路电流计算

5-2 、 某 同 步 电 机 运 行 在 稳 态 , 其 参 数 Xd=1.0, Xq=0.6, Xd′=0.30,Xd″=0.21, Xq″=0.31,Td0′=5s,Td0″=0.52s,,Tq0″=1.4s , 运行状态为 U=1,I=1,cosφ=0.85. a) 求稳态运行时的 Eq,Eq′, Eq″, Ed″并画相量图 b) 若机端发生三相短路,求次暂态短路电流、暂态短路电流、 稳态短路电流 c) 若机端发生三相短路,求任意时刻短路电流周期分量的表达 式。 d) 若机端发生三相短路,求冲击电流,短路电流最大有效值 e) 若短路发生在距机端 Xe=0.5,重做 a)~d)

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-6 强行励磁对短路电流的影响

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-6 强行励磁对短路电流的影响

vf

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-6 强行励磁对短路电流的影响

第5章 电力系统三相短路的暂态过程
5-6 强行励磁对短路电流的影响
t Td" t Td'

I dt ? ( I ? I )e
" d ' d

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? ( I ? I d? )e
' d

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I qt ? I e
" q

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t Tq"
" Eq " Xd

其中 次暂态电流

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强行励磁分量
? t Td' t Te

" Ed ? " Xq

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xad ?v fm xd rf

(1 ?

Td' e

? Te e Td' ? Te

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)

暂态电流

' Id ?

' Eq ' xd

稳态电流

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Eq xd

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5-6 强行励磁对短路电流的影响




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