无穷大功率电源供电系统三相短路分析
1.电力系统故障分析的意义
在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生系统通路的情况。电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。在发电厂、变电所以及整个电力系统的设计工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、合理配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。因此故障计算对于电力系统的设计和安全运行具有十分重要的意义。
2电力系统故障分析计算
本文以无穷大功率电源供电发生三相短路分析。即在此电路中假设电源电压幅值和频率均为恒定。
图2.1 无限大功率电源供电的三相电路突然短路
假设无穷大功率电源供电系统如图2.2 所示，0.02s时刻变压器低压分母线
I
发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。线路参数为L?50kM，x1?0.4??kM，r1?0.17??kM;变压器的额定容量
SN?20MV?A，短路电压Us??????，短路损耗?Ps?135kW，空载损耗Io??0.8，空载电流Io??0.8，变比kT?110?11，负载S?5MW，高低压
绕组均为Y形联接；并设供电点电压为110kV。
STf
图2.2 无穷大功率电源供电系统
计算：
变压器T采用“Three-phrase-transformer（Two Windings）”模型。根据给定的数据：
变压器的电阻为：
RT?2?PsUN2SN3?103?????110?10????????????????????????????????????????????????220000 变压器的电抗为:
22Us?UNXT??S?103??10.5?110?103????????????????????????????????100100?20000N 则变压器的漏感：
L??x??(2?f)?63.53???H?0.202H????????????????????????????????????3?????????2?3.14?50?? 变压器的励磁电阻为：
2Rm??P?103?=110??103??=5.5?105?????????????????????????????????????????22o 变压器的励磁电抗为：
2100UNxm?I?S?103??100?1102??103????????????????????????????????????????
0.8?2000?oN2UN
变压器的励磁电感为：
II
输电线路L采用“Three-Phase series RLC Branch”模型。根据给定的参数计算可得，
Lm?xm?(2?f)?75625H?240.H8???????????????????????????????????(2?6 ) 2???14?50RL?r1?l?0.17?????????????????????????????????????????????????????????????????
XL?X1?l?0.4?50??????LL=XL????=20H=0.064H ?????
2?3.14???得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短电流周期分量幅值和冲击电流的大小。
短路电流周期分量的幅值为：
Im=Umk?2?110?3?10 =A2222（R??RL）+（X?+XL）（2.08+8.5）+（63.5+20）
=10.63kA ?????·时间常数Ta为：
Ta=（LT?LL)??RT?RL)?0.202?0.064s?0.0211s?????????????????????????(2?10)4.08?8.5 则短路冲击电流为：
iim?(1?e?0.01?0.0211)Im?1.6225Im?17.3kA????????????????????????????????(2?11)
III
张王飞 211408020021 无穷大功率电源供电系统三相短路分析
