电力系统短路计算的程序实现
以,在实用计算中,只有短路点附近的大量异步电动机才按式(2-13)计算其次暂态电势。其他的电动机,则看作是节点综合负荷的一部分。对于综合负荷,用一个含次暂态电势和次暂态电抗的有源等值支路来表示。实用计算中综合负荷电势和电抗的标幺值常取为E??=0.8,X??=0.35。暂态电抗中包括电动机的电抗0.2和降压变压器以及馈点线路的估计电抗0.15。
(2) 冲击电流的计算
同步发电机提供的冲击电流根据式(2-7)进行计算,即短路电流周期分量的幅值乘以冲击系数。系统发生短路后,异步电动机机端的残余电压有可能小于其内部电势E??,或者综合负荷的端电压小于其内部电势0.8,这时异步电动机和综合负荷也将作为电源向系统供给一部分短路电流。在实用计算中,负荷提供的冲击电流可以按下式计算:
?? (2-14) iim?LD?kim?LD2ILD??为负荷提供的起始次暂态电流的有效值; 式中:ILD
kim?LD为负荷的冲击系数。对于小容量的电动机和综合负荷,kim?LD=1;容量为200~500kW的异步电动机,kim?LD=1.3~1.5;容量为
500~100kW的异步电动机,kim?LD=1.5~1.7;容量为1000kW以上的异步电动机,kim?LD=1.7~1.8。同步电动机和调相机的冲击系数和相同容量的同步发电机大约相等。
因此,短路点的冲击电流应为发电机和负荷提供的冲击电流之和,即:
?? (2-15) iim?kim2I???kim?LD2ILD式中第一项为发电机提供的冲击电流。
2.3.3短路电流计算曲线及其应用
(1) 计算曲线的概念
计算电抗是指归算到发电机额定容量的外接电抗的标幺值和发电
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机纵轴次暂态电抗的标幺值之和。
???Xe (2-16) Xjs?Xd所谓计算曲线是指描述短路电流周期分量与时间t和计算电抗Xjs之间关系的曲线,即:
Ip??f(Xjs,t) (2-17)
(2) 计算曲线的制作条件
根据我国的实际情况,制作曲线时选用图2.5所示的接线。
fSNSLD
图2.5 制作计算曲线的典型接线图
在短路过程中,负荷用恒定阻抗表示,即:
ZLDU2?(cos??jsin?) (2-18) SLD式中:取U?1,cos??0.9。
计算曲线只作到Xjs?3.45为止。当Xjs?3.45时,近似地认为短路周期电流的幅值已不随时间而变,直接按下式计算即可:
Ip??1Xjs (2-19)
(3) 计算曲线的应用
在制作计算曲线时所采用的网络中只含有一台发电机,而计算电抗又与负荷无关。电力系统的实际接线比较复杂,在应用计算曲线之前,首先必须把略去负荷支路后的原系统等值网络化简成以短路点为中心、以各电源为顶点的星形电路,然后对星形电路的每一支分别应用计算曲线。
实际电力系统中,发电机的数目是很多的,如果每一台发电机都
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用一个电源点来代表,计算量将非常大。因此,在工程计算中常采用合并电源的方法来简化网络。把短路电流变化规律大体相同的发电机合并起来,如与短路点电气距离相差不大的同类型发电机合并;对于条件比较特殊的某些发电机则予以单独考虑,如直接接与短路点的发电机(或发电厂)。而远离短路点的发电厂按类型(水电或者火电)进行合并。这样,根据不同的具体条件,可将网络中的电源分成为数不多的几组,每组都用一个等值发电机来代表。这种合并电源的方法既能保证必要的精度,又可大量地减少计算工作量。
应用计算曲线的具体计算步骤如下: ① 绘制等值网络。
选取基准功率SB和基准电压UB?Uav;
??,略去网络各元件的电阻、输电线路的电容和变发电机电抗用Xd
压器的励磁支路;
无限大功率电源的内电抗等于零;
略去负荷。
② 进行网络变换。
按照电源合并的原则,将网络中的电源合并成若干组,每组用一个等值发电机代表。无限大功率电源另成一组。求出各等值发电机对短路点的转移电抗Xfi以及无限大功率电源对短路点的转移电抗Xfs。 将求出的转移电抗按各相应的等值发电机的额定容量进行归算,变得到各等值发电机对短路点的计算电抗。
Xjs?XfiSNi(i=1,2,…g) (2-20) SB式中SNi为第i台等值发电机的额定容量,即由它所代表的那部分发电机的额定容量之和。
由Xjs1,Xjs2…,Xjsg分别根据适当的计算曲线找出指定时刻t各等值发电机提供的短路周期电流的标幺值Ipt1?,Ipt2?,…,Iptg?。
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网络中无限大功率电源供给的短路周期电流是不衰减的,并由下式确定:
Ips??1 (2-21) Xsf③ 计算短路电流周期分量的有名值。 第i台等值发电机提供的短路电流为:
Ipt?i?Ipt?i?INi?Ipt?i?SNi (2-22) 3Uav无限大功率电源提供的短路电流为:
Ips?Ips?IB?Ips?SB (2-23) 3Uav短路点周期电流的有名值为:
Ipt??Ipt?i?i?1gSNiSB (2-24) ?Ips?3Uav3Uav式中:Uav应取短路处电压级的平均额定电压;
INi为归算到短路处电压级的第i台等值发电机的额定电流; IB为对应与所选基准功率SB在短路处电压级的基准电流。
2.3.4短路电流周期分量的近似计算
假定短路联接到内阻抗为零的恒电势电源上,略去负荷,算出短路点的输入电抗的标幺值Xff?,电源的电势标幺值取作1,则短路电流周期分量的标幺值为:
Ip??1有名值为:
Xff? (2-25)
Ip?Ip*IB?IBXff? (2-26)
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