电力系统三相短路的分析计算是电力工程领域中的核心课题,主要涉及电力系统的稳定性、设备选择和继电保护的设计。本教材详细介绍了这一主题,包括短路的基本概念、同步发电机的基本方程以及实用的计算方法。
首先,短路被定义为电力系统中不正常的情况,其中相与相之间或相与地之间形成了通路。根据故障的复杂程度,分为简单故障(如单一故障)和复杂故障(如同时发生的两个或多个故障)。短路种类包括三相短路(f(3))、两相短路接地(f(1,1))、两相短路(f(2))和单相短路(f(1))。短路的发生可能源于绝缘材料的老化、恶劣天气、人为误操作或外部因素如动物接触裸露导体。
短路的主要危害包括:电流剧增导致设备过热或损坏,电压大幅下降影响用户,可能导致并列运行的发电机失去同步,破坏系统稳定性,甚至引发大面积停电。此外,不对称短路还会对通信线路产生干扰。
计算短路电流的目的在于:为电气设备的选择提供依据(如断路器、互感器、母线、电缆等)、为继电保护的设计和整定奠定基础,同时也是评估和优化发电厂及电力系统电气主接线图的关键,以制定限制短路电流的策略。
在三相短路的暂态过程中,当短路发生在恒定电势源(无限大功率电源)供电的电路中时,短路前的电路处于稳态。短路发生后,电路的微分方程可以解出全电流,它包含周期分量(强制分量)和非周期分量(自由分量)。周期分量与电源电动势变化同步,而非周期分量随时间衰减,其衰减时间常数由系统参数决定。短路电流的最大可能瞬时值(峰值)用于评估设备的电动力稳定度。
在实际计算中,通常假设短路回路的感抗远大于电阻,这样可以简化计算并使用近似方法。通过分析短路电流的相量图,可以更直观地理解其瞬时值和相位关系,这对于继电保护的整定至关重要。
总的来说,电力系统三相短路的分析计算是电力系统安全运行的重要环节,涉及复杂的理论和计算方法,包括短路类型识别、危害分析、电流计算以及设备选择标准,这些知识对于理解和解决电力系统中的故障问题具有重要意义。