短路电流计算

短路电流计算短路电流计算 船舶电船舶电 站站第六章第六章 舰船电力系统短路电流计算舰船电力系统短路电流计算 第三节第三节 短路电短路电 述述 舶电力系统不是“无限大”电力系统，用前述方法计算短路电流虽然舶电力系统不是“无限大”电力系统，用前述方法计算短路电流虽然 离电源愈近误差愈大。我国经多年研究于离电源愈近误差愈大。我国经多年研究于 19831983 年年 1010 月批准实施国家月批准实施国家 计算计算GB-3321GB-3321，它与国际电工委员会，它与国际电工委员会IECIEC出版物规定的计算方法等出版物规定的计算方法等 舶电力系统不是无限大，当电力系统短路时，其电源端电压不能视为不舶电力系统不是无限大，当电力系统短路时，其电源端电压不能视为不 值在短路过理中是衰减的。在计算短路电流时，必须先画出计算电路和值在短路过理中是衰减的。在计算短路电流时，必须先画出计算电路和 点的原则是该点短路后流过所选择、整定或校验的电气设备的电流为点的原则是该点短路后流过所选择、整定或校验的电气设备的电流为 道各元件阻抗进行电路简化，计算出综合阻抗，然后求出短路电流。道各元件阻抗进行电路简化，计算出综合阻抗，然后求出短路电流。 本计算公式本计算公式 机学课程分析，同步发电机下扣突然短路最严重的情况，是发电机空机学课程分析，同步发电机下扣突然短路最严重的情况，是发电机空 的起始相角时，此时发电机的短路电流变化曲线如图的起始相角时，此时发电机的短路电流变化曲线如图 4-44-4 所示。所示。 同步发电机短路电流基本计算公式同步发电机短路电流基本计算公式 流是交变分量和直流分量因定子电流不能突变而产生，流是交变分量和直流分量因定子电流不能突变而产生， 其初始值等于交其初始值等于交 时间常数指数衰减时间常数指数衰减 相加而成。短路电流的交变分量在短路初期很大，相加而成。短路电流的交变分量在短路初期很大， 应磁链所经过的磁路在改变，如图应磁链所经过的磁路在改变，如图 4-54-5 所示。图中虚线表示电枢反应所示。图中虚线表示电枢反应 只画出右半部只画出右半部 。。 步发电机一般有三个绕组定子上的电框绕组、转子上的励磁绕组和阻步发电机一般有三个绕组定子上的电框绕组、转子上的励磁绕组和阻 障后，此障后，此 3 3 个绕组互相之间有电磁作用，因此交流同步发电机短路的电个绕组互相之间有电磁作用，因此交流同步发电机短路的电 突然短路初瞬，由于阻尼绕组和励磁绕组感生电流和磁通阻止磁链突变突然短路初瞬，由于阻尼绕组和励磁绕组感生电流和磁通阻止磁链突变 赶到气隙中流通赶到气隙中流通 图图 4-5a4-5a，磁阻很大，电抗很小，磁阻很大，电抗很小 即即 ，短路电流交，短路电流交 约径约径 2-32-3 个周波，如图个周波，如图4-5b4-5b所示，此时阻尼绕组中感生的电流已经衰所示，此时阻尼绕组中感生的电流已经衰 绕组的铁芯，磁阻减小些，电抗增大为绕组的铁芯，磁阻减小些，电抗增大为，短路电流减小些，这是暂态，短路电流减小些，这是暂态 些时间，约十几个周波，如图些时间，约十几个周波，如图4-54-5（（c c）所示，励磁绕组中感生的电流已）所示，励磁绕组中感生的电流已 主磁链主磁链 一样穿过整个转子的铁芯，磁阻减小，电抗增大为一样穿过整个转子的铁芯，磁阻减小，电抗增大为，短路电，短路电 这是稳态过程。这是稳态过程。 分析可知，与“无限大”容量电力系统相比，交流同步发电机在短路过分析可知，与“无限大”容量电力系统相比，交流同步发电机在短路过 个从次暂态个从次暂态过渡到暂态过渡到暂态的变量。这就是说，发电机短路电流的交变的变量。这就是说，发电机短路电流的交变 态交变分量态交变分量 和稳态交变分量和稳态交变分量 。次暂态分量按阻尼回路的时间常数。次暂态分量按阻尼回路的时间常数 的时间常数的时间常数与指数衰减。与指数衰减。 相（如相（如 A A 相）来分析；设相）来分析；设 A A 相电势相电势 相同步发电机空载机端短路电流有以下五种；相同步发电机空载机端短路电流有以下五种； 态对称短路电流初始（有效）值态对称短路电流初始（有效）值 发电机额定线电压；发电机额定线电压； 发电机额定线电压发电机额定线电压 发电机电枢电阻发电机电枢电阻 发电机直轴次暂态电抗发电机直轴次暂态电抗 对称短路电流初始（有效）值对称短路电流初始（有效）值 （（4-114-11）） 发电机直轴暂态电抗。发电机直轴暂态电抗。 态对称短路电流有效值态对称短路电流有效值 （（4-124-12）） 发电机同步暂态电抗发电机同步暂态电抗 对称短路电流对称短路电流 igig因为对交流同步发电机而言，发电机电枢电阻因为对交流同步发电机而言，发电机电枢电阻 Ra Ra 总非对称短路电流总非对称短路电流 （（4-134-13）） 发电机直轴次暂态短路时间常数；发电机直轴次暂态短路时间常数； 发电机直轴次态短路时间常数；发电机直轴次态短路时间常数； 发电机非周期时间常数。发电机非周期时间常数。 电网短路电流比较，船舶交流电力系统短路电流同样有对称周期分量电网短路电流比较，船舶交流电力系统短路电流同样有对称周期分量 只是它的对称短路电流也随着时间从次暂态至暂态衰减，直至最后到只是它的对称短路电流也随着时间从次暂态至暂态衰减，直至最后到 大电网比较，同性近似认份交流同步发电机在初相角大电网比较，同性近似认份交流同步发电机在初相角 θθ00 时，可求的时，可求的 （（4-144-14）） 非对称短路电流非对称短路电流 （（4-154-15）） 们关心的是短路后半个周波出现的最大瞬时值，在短路后们关心的是短路后半个周波出现的最大瞬时值，在短路后 2-32-3 个周波的个周波的 有有 或刚刚开始或刚刚开始 衰减，故在实际工程计算中，忽略暂态短路电流的衰减衰减，故在实际工程计算中，忽略暂态短路电流的衰减 （（4-164-16）） 短路电流对称分量；短路电流对称分量； 短路电流直流分量，亦即短路发生后第一个半周期时发电短路电流直流分量，亦即短路发生后第一个半周期时发电 kA kA（（4-174-17）） 发电机空载时的情况。发电机空载时的情况。当短路故障发生在发电机额定负载时，当短路故障发生在发电机额定负载时，即在额定即在额定 ，发电机馈送的对称短路电流可在发电机空载情况下的对称短路电流值，发电机馈送的对称短路电流可在发电机空载情况下的对称短路电流值 取决于发电机的特性，在缺乏确切资料的情况下，可取取决于发电机的特性，在缺乏确切资料的情况下，可取 1. 1.1. 1.即即 kA kA （（4-184-18）） 为发电机在额定负载情况下，相电势为发电机在额定负载情况下，相电势 E E 大于相电压，而在缺乏资料情况大于相电压，而在缺乏资料情况 发电机负载情况下，短路最大非对称短路电流不必使用发电机负载情况下，短路最大非对称短路电流不必使用 1.11.1 系数。系数。 本公式是在他励情况下得出的，同样适用于自励交流同步发电机。研究本