一、无限大容量电力系统的概念
【引导问题】
◆无限大容量电力系统的特点是什么?
短路过程中短路电流的变化情况取决于系统电源容量的大小或短路点离电源的远近。
无限大容量系统是指系统容量无限大,电源的内阻抗为零的系统。这种系统内发生三相短路时,电源的端电压恒定不变。
实际上,真正的无限大容量系统并不存在。但是,当短路发生在距离电源较远的支路上时,电源电压几乎不变,此时可认为这是无限大容量系统。
二、无限大容量电力系统三相短路分析
【引导问题】
◆无限大容量电力系统三相短路电流的稳态分量与暂态分量各有何特点?
◆什么是冲击短路电流?
以图3-9所示的电路为例,来进行无限大容量电源供电的电路内发生三相短路时短路电流变化规律的分析。
图中电源为无限大容量电源,电源母线电压为平均额定电压U av,在短路过程中保持恒定不变。
正常运行时,电路中的电流取决于母线电压U av、阻抗Z∑和Z f之和。当k(3)突然发生三相短路时,在电源至短路点的电路经过一个暂态过程,逐步过渡到短路电流的稳态值。图3-10为无限大容量电源供电电路内三相短路电流的变化曲线。因为三相短路是对称短路,只分析一相的情况即可。
图3-9 无限大容量系统内三相短路
(a)无限大容量系统;(b)等效电路
图3-10 无限大容量电源供电电路内三相短路电流的变化曲线
设在t=0时刻发生三相短路,根据电路知识可知,正弦交流激励下R-L串联电路换路时的全响应,短路电流可分解为两个分量——稳态分量和暂态分量。稳态分量又称为周期分量,暂态分量也称为非周期分量。即
从短路开始到非周期分量衰减至零为止,是短路的暂态过程。暂态过程结束后,短路进入稳态。在暂态过程中出现最大的瞬时值i im,称为冲击短路电流。
三、无限大容量电力系统三相短路电流的计算
【引导问题】(www.xing528.com)
◆无限大容量电力系统三相短路电流的计算要计算哪些项目?分别如何计算?
1.周期分量
因为无限大容量系统的母线电压U av不变,所以在以任一时刻为中心的一个周期内,周期分量的有效值相等,即
用标幺值计算时,取U j=U av,则
可见,在无限大容量系统内发生三相短路,采用标幺值计算时,短路电流周期分量有效值的标幺值等于短路回路总电抗标幺值的倒数。
2.非周期分量
由于感性电路内的电流不能突变,所以t=0时刻非周期分量瞬时值和周期分量瞬时值相等,但方向相反抵消为零。非周期分量电流将逐渐衰减为零。
3.冲击短路电流
由于非周期分量的存在,在短路后约半个周期即0.01s瞬间,总短路电流达到最大值,称为冲击短路电流。
式中 K im——冲击系数。
在无限大容量电源供电的高压电路中,一般取K im=1.8,则冲击短路电流为
应该指出的是,由于三相电路中各相电压的相位差为120°,所以发生三相短路时,各相的短路电流周期分量和非周期分量的初始值不同。因此,冲击电流仅在一相中出现,其他两相并不会出现此电流。
4.母线残余电压
在继电保护的整定计算中,有时需要计算出在短路点前面的某一母线的剩余电压。三相短路时,短路点的电压为零,系统中距短路点电抗为X的某点剩余电压,在数值上就等于短路电流流过该电抗时的电压降。剩余电压又称为残余电压。
5.短路功率
电力系统发生短路时,某点的短路功率可按下式计算:
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