这样,短路电流周期分量的标幺值可表示为计算电抗和时间的函数,即
If?f(xjs,t) (3-7) 反映这一函数关系的一组曲线就称为运算曲线。
二、运算曲线的制作
制作运算曲线的典型接线图及其等值电路如图3-8所示。一台发电机接一台升压变压器,一部分负荷经线路XL送出,另一部分负荷从变压器高压母线送出(考虑我国大部分发电厂的实际情况)。短路发生在线路上,XL可调表示短路点可选。
XLSDf(3)
(a)
E????XdXTZDXLf(3)
(b)
图3-8 制作运算曲线的典型接线图及其等值电路图
(a)典型接线图;(b)等值电路图
典型运行方式设定为:短路前发电机额定运行,50%负荷接在变压器高压母线上,
??|0|、Ed??|0|、Eq?|0|和Eq|0|。另外50%负荷接在短路点外侧。则由发电机的电抗,可算出Eq变压器高压侧的负荷对短路电流有影响,其等值阻抗
2?UUDU2D ZD???(cos??jsin?) (3-8)
?P-jQSIDDDD式中,U为负荷点电压,标幺值为1;SD为发电机额定功率的50%,标幺值为0.5;取cos??0.9。
XT、XL均是以发电机额定参数为基准的标幺值。则发电机外部的等值阻抗为 jXT?jXLZD (3-9)
jXL?ZD改变XL,等值阻抗也随之改变。将此外部等值阻抗加到发电机的相应参数上,则用
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发电机短路电流交流分量有效值随时间变化的表达式,可算出任意时刻发电机送出的电流。将此电流分流到XL支路后,即可得短路电路点的电流If。
改变XL可以得到不同的If(t)值。绘制曲线时,对于不同的时刻t,以计算电抗
???XT?XL为横坐标,以该时刻的If为纵坐标,得到的点连成一条曲线,这Xjs?Xd就是运算曲线。
小贴士:
需注意:1)不同曲线表示不同时间;2)若已知Xjs和t就可以查得If电流;3)Xjs是以发电机额定值为基准的电抗。
Ift?0t?0.1st?0.2Xjs图3-9 运算曲线示意图
由于水轮发电机和汽轮发电机的特性差别较大,运算曲线也分为:水轮发电机运算曲线和汽轮发电机运算曲线。
计算曲线只做到Xjs?3.45为止。当Xjs?3.45时,可以近似地认为短路周期电流的幅值已不随时间而变,直接按式If?1/Xjs进行计算。
三、运算曲线的应用
(一)计算步骤
(1)根据系统接线图,绘制全网等值电路图,计算各元件电抗标幺值。
(2)给定短路点,对短路点进行网络简化,求得各电源(发电机)对短路点的转移电抗,即X1f、X2f、?、xgf。
12x1fx2fx3fxgf3?fg
图3-10 转移电抗示意图
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小贴士:
转移阻抗Zif的物理意义:当第i台发电机电势作用下,其他电源电势为0时,则第i台发电
?与流入短路点电流之比值为电源i与短路点f之间的转移阻抗。 机电势Ei
(3) 根据各发电机的转移电抗,计算各发电机的计算电抗。 Xjs1?X1fSN1S(3-10) ;?;Xjsi?XifNi
SBSB式中,SNi是各发电机的额定容量;SB是系统基准容量。
(4)根据各发电机的计算电抗和短路后时刻t查运算曲线,查得各发电机电流有效值的标幺值I1* ,I2* ?Ig*。
(5)计算短路电流的有名值(设短路点电压基准值为UB) If=I1*SN13UB?I2*SN23UB(3-11) ??
(6)计算各发电机处短路电流有名值(设各发电机的基准电压分别为
UB1,UB2,?)
I1=I1*SN13UB1;I2=I2*SN23UB2;? (3-12)
【例3-3】求t?0.2秒时短路电流。
汽轮发电机S300MVAx?0.5110kV130km0.4?/km 每回路X3X62?20MVAUs(%)?10.5T1T2X4X56kVf11kmX1X2f1X7G1G22?30MVA???0.13Xd汽轮发电机x?0.08?/kmf2f2
图3-11例3-5的系统接线图及其等值网络图
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解:(1)绘制等值电路图 (2)取SB?300MVA,则
X1?X2?0.13?300?1.3 30300?0.5 300300X4?X5?0.105??1.575
201300X6??130?0.4??0.5878 22115300X7?1?0.08??0.6047 26.3X3?0.5?(3)网络化简
X8X103X11X12X9X51X2X2f1f1X7X72f2f2
X8?X3?X6?0.5?0.5878?1.0878 X9?X1?X4?1.3?1.575?2.875
X8,X9,X5进行Y??转换
X10?X8?X9?X8X91.0878?2.875?1.0878?2.875??5.98 X51.575X8X51.0878?1.575?1.0878?1.575??3.27 X92.875X9X52.875?1.575?2.875?1.575??8.63 X81.0875X11?X8?X5?X12?X9?X5?(4)f1点短路时:发电机1的转移电抗为8.63;发电机2的转移电抗为1.3;发电机3的转移电抗为3.27。各发电机的计算电抗为
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X1js?8.63? X2jsX3js30?0.86330030?1.3??0.13
300300?3.27??3.27300查运算曲线,求t?0.2秒时,各发电机有效值电流标幺值
I1*?1.14 I2*?4.92
I3*?0.3求t?0.2秒短路电流有名值
If1=I1*SN13UB?I2*SN23UB?I3*SN33UB?0.3?3003?6.3
?1.14?303?6.33?6.3 =3.13?13.5?8.25?24.9kA?4.92?30f2点短路时:X11、X12、X2、X7组成星形,化为多角形
3X1311X142X15f2
X13?X11X7(?X14X151)?3.27?0.6?2.86?5.61 X1?X12X7(?)?8.63?0.6?2.86?14.8
X1?X2X7(?)?1.3?0.6?2.86?2.23
X其中
?111111111?????????2.86 XX11X12X7X23.278.631.30.6 发电机1的转移电抗为14.8;发电机2的转移电抗为2.23;发电机3的转移电抗为5.61。各发电机的计算电抗为
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