第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统的三相短路 的暂态过程第五章 电力系统的三相短路 的暂态过程要求：要求： 1 掌握恒定电势源电路三相短路时的短路电流、 短路冲击电流、短路电流最大有效值和短路功 率的计算。掌握恒定电势源电路三相短路时的短路电流、 短路冲击电流、短路电流最大有效值和短路功 率的计算。 2 掌握无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 （空载和负载）掌握无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 （空载和负载）第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程5-l 短路的一般概念短路的一般概念表表5-1 各种短路的示意图和代表符号各种短路的示意图和代表符号短路种类示意图短路代表符号短路种类示意图短路代表符号( )3f三相短路三相短路()1,1f 两相短路接地两相短路接地( )2f 两相短路两相短路( )1f单相短路单相短路第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 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恒定电势源电路的三相短路RRRRRRLLLLLL()atEm+sin()?120sin+atEm()?120sin+atEmaicibi图图5-1 简单三相电路短路简单三相电路短路第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程 OimEmI pmmIIpmIa0pi0apit图图5-2 简单三相电路短路时的向量图简单三相电路短路时的向量图第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程tamEpmI图图5-3 短路电流非周期分量有最大可能值的条件短路电流非周期分量有最大可能值的条件第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程0apipmi2TimiipiapiaTti图图5-4 非周期分量有最大可能值时的短路电流波形图非周期分量有最大可能值时的短路电流波形图第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程 iapipiaptipmtIT2Tt 2T t图图5-5 短路电流有效值的确定短路电流有效值的确定第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程小结1 短路电流() ()()()apmmpm TtIItIi+=expsinsinsin()pmapmimimITIki01. 0exp1+=2 短路冲击电流发电机电压母线时，;9.1=imk发电厂高压侧母线时，;85.1=imk短路发生在其他地点时，。8 . 1=imk3 短路电流最大有效值 222(1) 212(1)impimppimIIkIIk=+=+当冲击系数kim19时，Iim=162IP; kim18时，Iim=151IP4 短路功率3tavtSVI=*3 3avtt tt BBBVIISIIV I=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程5-3 同步电机突然三相短路的物理分析iNL超导体闭合回路磁链守恒原则0111100=+=+=+LiLiRidtd第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析短路前空载 r =00dqii=00/fffivr=0q=00dfdad fx i=00cos()at=+00cos(120 )bt=+00cos(120 )ct=+第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程初始磁链00cosa=00cos(120 )b=00cos(120 )c=+0000cos()aaaat=+0000cos(120 )bbbbt=+0000cos(120 )cccct=+第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程表表5-2 定、转子绕组各种电流分量之间的关系定、转子绕组各种电流分量之间的关系强制分量自由分量定子方面转子方面稳态短路电流励磁电流基频自由电流自有电流非周期电流基频交流强制分量自由分量定子方面转子方面稳态短路电流励磁电流基频自由电流自有电流非周期电流基频交流倍频电流倍频电流i=iii2iiapfmifi 0fi第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程5-4 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算一、暂态电势和暂态电抗ffffvr i=+?dd dadfx ix i= +qq qx i=fad dffx ix i= +ddqdvri=+?qqdqvri= +?第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程()dddadfa dadfdx ixixixii= += +()faddffadfdffxix ixiixi= +=+qq qx i=Eq+=+=+=adffaqaqadadxxxxxxxxx第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程axqifxfiadxdid qxq（b）（a）图图5-9 无阻尼绕组电机的磁链平衡等值电路无阻尼绕组电机的磁链平衡等值电路（a）纵轴向；（）纵轴向；（b）横轴向）横轴向第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程()fadad dfad ffadxxxxixxx =+adad qfff ffxxExx =fad daafad fadxxxxxxxx =+=+暂态电势：暂态电势：暂态电抗：暂态电抗：ffadff fxxxxx=+=漏磁系数：漏磁系数：dqd dEx i=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程 qE dxddifxadxax dx（a）（b）图图5-10 暂态电势和暂态电抗的等值电路暂态电势和暂态电抗的等值电路第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程稳态时：稳态时：0dq=?qdqdqddrivriv+=+=qddq vv=qqd dvEx i=dq qvx i=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程=qqdddqqIjxVIx jEV?ddqqqIx jIjxEV?=qQxE工程计算法：工程计算法：()QqqddEEj xxI=+?QEqx（1）和法：）和法：Ix jEVd?=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程 dx法：法：E和和（2）()qqdqEEj xxI=?dVEjx I=?第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程QEdqijx ddIxqVqI qE IjxqqqIjx V IdVdIIjxdE图图5-11 同步电机相量图同步电机相量图第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程二、不计衰减时的短路电流算式（二、不计衰减时的短路电流算式（r = 0，空载下发生机端短路）difai（1）定子基频交流和转子直流）定子基频交流和转子直流 , 0=d 00ffffix=磁链初值：定子转子磁链初值：定子转子adxfx0f fafii+0dicax第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程 0 ()0a dffaddxiix i+ = 0 0()fffaa ddfxiixi+ =0 0ad f fq d ddx xEixx =qoaddd fad faddExxxiixxx=解得：解得：()fad fadddxxxxx2 1= +=+=adfadadad xxxxxx第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程ffii0= = 00fadqqixEE= = = ddqqxI jVE?+=+=0=qqdixv0= =qi0qq d ddEEixx =000qqqq ddd ddddEEEEiiixxxx =稳态短路电流为基频电流的自由分量：稳态短路电流为基频电流的自由分量：第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程qd,iifwi00= =f000cosa=000cos(120 )b=000cos(120 )c=+0cosddt=0sinqqt=（2）求定子直流和定子倍频，励磁基频励磁绕组磁链初值：定子磁链初值：转换到dq0坐标系：第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程axqifxadxdid qxqfi（a）（）（b）图图5-14 磁链平衡等值电路磁链平衡等值电路（a）纵轴向；（）纵轴向；（b）横轴向）横轴向第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程0cosadfd ddxix it=0ffad dxix i=0sinq qqx it=0000ad ad ffq fxx iEx=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程解得：解得：00coscosqd d dddEittxxx = = = 0cosqaddd fd faddExxxiitxxx= 00sinsinqq q qqqEittxxx =第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程定子定子d轴电流：轴电流： ()dddddddiiiiiii+=+=xExExExEdqdqdqdqcos0000 +=定子定子q轴电流：轴电流：0sinq qq dEiitx=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程定子定子a相电流：（不计衰减）相电流：（不计衰减）()() ()()() () ()()00 00000 0000 000000002cos11 2cos11 2coscossinsincoscoscossincosatxxEaxxEatxExEatxEattxEattxEatxExExEatiatiiqdqqdqdqdqdqdqdqdqdqdqqaa+ + + +=+ +=+=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程励磁绕组的电流（不计衰减）：励磁绕组的电流（不计衰减）： ()()txxExxxxExxiiiiidadqdddadqdd fffaffcos00 00+=+=第五章 电力系统三相短路的暂态过程第五章 电力系统三相短路的暂态过程aiapi2iiOfififaifoifiaiO（a）（）（b）图图5-15 无阻尼