PDF《短路电流直流分量实用计算方法研究》

2019 DOI:10.13296/j.1001-1609.hva.2019.05.026 收稿日期: 2018?11?26;

修回日期: 2019?01?15 基金项目: 上海市电力公司科技项目资助(SGSHJYOOGHJS1600671). Project Supported by State Grid Shanghai Electric Power Company Science and Technology Project(SGSHJYOOGHJS1600671). 2019年5月第55卷第5期 即在短路后不同时刻(在0.1 s 内的

4 个时刻分别 采用了

4 种不同的频率)采用不同的频率计算短 路点的等值阻抗来求该时刻的直流分量, 计算比较 繁琐. 《电力工程电气设计手册: 电气一次部分》 工程 计算[12] 以及 NB/T 35043―2014 《水电工程三相交流 系统短路电流计算》 [13] 都提出了运用极限频率法, 即 通过求取频率为

0 以及无穷大情况下短路点的等值 阻抗进而求取直流分量衰减时间常数, 但是该方法 要分别处理纯电阻网络和纯电抗网络.而在电力 系统潮流、 稳定计算的建模过程中, 有些元件的电 阻远小于电抗, 未输入电阻值.用极限频率法处理 纯电阻网络时, 对任何缺失电阻数据的元件都需要 补齐其电阻值才能使计算机网络化简顺利进行, 因 此该方法也不方便整合进已有的电力系统分析软件. 文[14]提出了用二支路等效网络法求短路电流 直流分量时间常数, 该方法由于其两支路的局限难 以在多机系统复杂网络中应用. 上述的等效频率法、 极限频率法都通过计算短 路点的等值(输入)阻抗考虑直流分量的衰减, 没有 考虑短路点直流分量由按不同时间常数衰减的支 路提供的直流分量构成的特性, 当各支路衰减时间 常数相差较大时计算精度会下降[14] . 实用中, 文[12]还推荐了不同短路点短路电流 直流分量衰减时间常数的经验值, 但电力系统短路 地点千差万别, 系统中的元件特性也在发生变化, 推荐值与实际情况有可能会相差较大[15] . 需要更准确研究时, 人们也通过电磁暂态仿真 软件(如EMTP)进行三相全相建模[16-17] , 然后从仿真 得到的短路全电流瞬时值波形中分离出非周期分 量.EMTP 建模工作量巨大, 且后期还需要对全电 流波形进行分离, 不适用于大规模复杂网络的工程 计算分析[18] , 不用于电网企业的日常例行计算. 文中从短路电流直流分量产生原理出发, 对短 路暂态过程做深入的理论分析, 考虑到短路点直流 分量由按不同时间常数衰减的支路提供的直流分 量构成, 提出了基于转移阻抗而非短路点输入阻抗 的实用计算方法.经过文中方法得到的计算结果 与EMTP 仿真结果以及故障录波数据的对比分析, 验证了该方法的准确性和实用性. 不对称短路时, 直流分量衰减规律更为复杂, 文[11, 19]建议近似采用三相短路电流直流分量衰 减时间常数.文中仅涉及三相短路电流直流分量 的实用计算方法.

1 短路电流直流分量衰减特性分析 根据楞次定律, 在含有电感的电路中, 电感电 流不能突变, 所以直流分量初值 Id.c.为短路前瞬时电 流与短路后交流分量瞬时值之差 Id.c. = Im sin(α - ?0)- Ipm sin(α - ?) (1) 式(1)中: Im、Ipm 分别为短路前瞬间、 短路后瞬间 电流周期分量幅值;

?

0、? 分别为短路前瞬间、 短路 后瞬间的支路阻抗角;

α 为短路时刻电源初始相角. 显然, 三相的直流分量大小并不相等, 且其初 始值与电源电压的初始相角、 短路前回路中的电流 值相关.在任一初始角下, 直流分量初始值总会有 一相较大两相较小的情况, 但是直流分量初始值为 最大时的情况最有参考价值, 每次短路时若初相角 不同, 则直流分量的起始值也会不一样, 但其衰减 时间常数 Ta 不会因初相角不同而变.