電力系統(tǒng)短路計算設(shè)計

1、電力系統(tǒng)設(shè)計 設(shè) 計 人_ 專 業(yè)_ 學 號_ 指導老師_ 日 期_ 成 績_一、設(shè)計題目2：電力系統(tǒng)短路計算二、電力系統(tǒng)原理接線圖四、設(shè)計任務4.1計算系統(tǒng)各元件的電抗以為基準4.2 短路類型的短路電流計算4.2.1 當發(fā)電機電勢取時 計算4M母線發(fā)生三相短路，兩相短路，單相短路流到短路點的短路電流。4.3不同點短路時的短路電流計算 4.3.1 計算2M母線上發(fā)生三相短路流到短路點的短路電流。 4.3.2 計算5M母線上發(fā)生三相短路流到短路點的短路電流。4.4輸電線上的短路電流 計算5M母線上發(fā)生三相短路，流到1L8L上的短路電流。4.5任意時刻短路電流的計算 計算4M母線上發(fā)生三相短路，分

2、別計算t=0s, t=0.2s, t=4s,故障點流過的短路電流周期分量及各電源的短路電流。五、設(shè)計說明書撰寫要求1.設(shè)計內(nèi)容全面，說明部分條理清晰，計算工程詳略得當。2.數(shù)據(jù)列表分析明晰，需要列表的有：不同短路類型的短路電流計算結(jié)果不同點短路時的短路電流計算結(jié)果任意時刻短路電流的計算結(jié)果課程設(shè)計說明書裝訂順序：封面、成績評審意見表、任務書、目錄、正文、參考文獻 目錄1.緒論1.1電力系統(tǒng)三大計算.51.2電力系統(tǒng)短路故障概述.52.短路電流分析2.1對稱分量法.62.2序網(wǎng)絡.63.正文3.1不同短路類型的短路電流計算.73.2不同點短路時的短路電流計算.123.3任意時刻短路電流的計算結(jié)果

3、.134.參考文獻.16 1. 緒論 1.1電力系統(tǒng)三大計算 1.潮流計算 研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的一種基本電氣計算，常規(guī)潮流計算的任務是根據(jù)給定的運行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如各母線上的電壓（幅值及相角）、網(wǎng)絡中的功率分布以及功率損耗等。潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎(chǔ)。 2.短路故障計算 主要研究電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（包括短路、斷線和非正常操作）時，故障電流、電壓及其在電力網(wǎng)中的分布。短路電流計算是故障分析的的主要內(nèi)容。短路電流計算的目的，是確定短路故障的嚴重程度，選擇電氣設(shè)備參數(shù)。整定繼電保護，分析系統(tǒng)中負序及零序電流的分布，從而確定其對電氣設(shè)備和系統(tǒng)的影響

4、。 3.穩(wěn)定性計算 給定運行條件下的電力系統(tǒng)，在受到擾動后，重新回復到運行平衡狀態(tài)的能力。系統(tǒng)中的多數(shù)變量可維持在一定的范圍，使整個系統(tǒng)能穩(wěn)定運行。根據(jù)性質(zhì)的不同，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性可分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定三類。 1.2電力系統(tǒng)短路故障概述 電力系統(tǒng)的短路故障是嚴重的，而又是發(fā)生幾率最多的故障。一般說來，最嚴重的短路是三相短路。當發(fā)生短路時， 其短路電流可達數(shù)萬安以至十幾萬安，它們所產(chǎn)生的熱效應和電動力效應將使電氣設(shè)備遭受嚴重破環(huán)。為此，當發(fā)生短路時，繼電保護裝置必須迅速切除故障線路，以避免故障部分繼續(xù)遭受危害，并使非故障部分從不正常運行情況下解脫出來，這要求電氣設(shè)備必須有足夠的機械強度

5、和熱穩(wěn)定度，開關(guān)電氣設(shè)備必須具備足夠的開斷能力，即必須經(jīng)得起“可能最大短路的侵擾”而不致?lián)p壞。 因此，電力系統(tǒng)短路電流計算是電力系統(tǒng)運行分析，設(shè)計計算的重要環(huán)節(jié)，許多電業(yè)設(shè)計單位和個人傾注極大精力從事這一工作的研究。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，隨著生產(chǎn)發(fā)展，技術(shù)進步系統(tǒng)日趨擴大和復雜化，短路電流計算工作量也隨之增大，采用計算機輔助計算勢在必行。 1. 短路故障（橫向故障）：電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接。 短路類型：4種。 1) 單相接地短路（發(fā)生概率最大的短路類型） 2) 兩相短路 3) 兩相短路接地 4) 三相短路（對稱短路、最嚴重的短路類型） 2. 短路原因

6、及危害 原因：客觀（絕緣破壞：架空線絕緣子表面放電，大風、冰雹、臺風）、主觀（誤操作）。 危害：短路電流大（熱效應、電動效應）、故障點附件電壓下降、功率不平衡失去穩(wěn)定、不對稱故障產(chǎn)生不平衡磁通影響通信線路。 3. 解決措施：繼電保護快速隔離、自動重合閘、串聯(lián)電抗器等。2.2對稱分量法以及序網(wǎng)絡 2.2.1對稱分量法 電力系統(tǒng)正常運行時可認為是對稱的，即各元件三相阻抗相同，各自三相電壓、電流大小相等，具有正常相序。電力系統(tǒng)正常運行方式的破壞主要與不對稱故障或者斷路器的不對稱操作有關(guān)。由于整個電力系統(tǒng)中只有個別點是三相阻抗不相等，所以一般不使用直接求解復雜的三相不對稱電路的方法，而采用更簡單的對稱

7、分量法進行分析。 對稱分量法就是將一組不對稱的三相相量分解為三組對稱的三相相量，或者將三組對稱的三相相量合成一組不對稱的三相相量的方法。 2.2.2序網(wǎng)絡 序網(wǎng)絡分為正序，負序，零序。利用對稱分量法分析電力系統(tǒng)的各種不對稱故障，首先應該繪出與系統(tǒng)各序阻抗相對應的序網(wǎng)絡，利用序網(wǎng)絡一次求得待求電量的各序分量之后，在進行合成，求的最終結(jié)果。 正序網(wǎng)絡：用以計算對稱三相短路時的網(wǎng)絡，流過正序電流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。正序網(wǎng)絡首先在短路點加入短路點電壓的正序分量，正序分量電流流經(jīng)的原件，用相應的正序阻抗表示，電源中性點與負荷中性點等電位，直接用導線相連，設(shè)為等電位。 負序網(wǎng)絡：與正序網(wǎng)絡相

8、似，在短路點加上短路點電壓的負序分量，發(fā)電機沒有負序電動勢，中性點阻抗不計入負序網(wǎng)絡。因為發(fā)電機的負序電勢為零，所以負序網(wǎng)絡中電源支路負序阻抗的終點不接電勢，而與零電位相連，并作為負序網(wǎng)絡的起點，短路點就是該網(wǎng)絡的終點。 零序網(wǎng)絡：在零序網(wǎng)絡中，不包含電源電勢。只在短路點存在有由故障條件所決定的不對稱電勢源中的零序分量。各元件的阻抗均應以零序參數(shù)表示。 零序電流實際上是一個流經(jīng)三相電路的單相電流，經(jīng)過地或與地連接的其它導體（例如地線、電纜包皮等），再返回三相電路中。只有當和短路點直接相連的網(wǎng)絡中至少具有一個接地中性點時，才可以形成一個零序回路。如果與短路點直接相連的網(wǎng)絡中有好幾個接地的中性點，

9、那么有幾個零序電流的并聯(lián)支路。 在繪制等值網(wǎng)絡時，只能把有零序電流通過的元件包括進去，而不通過零序電流的元件應舍去。作出系統(tǒng)的三線圖，在短路處將三相連在一起，接上一個零序電勢源，并從這一點開始逐一的查明零序電流可能通行的回路。 畫完各序網(wǎng)絡并簡化，并求出各序網(wǎng)絡的點小電源電動勢和各序等值電抗。正文解：首先計算各元件基準電抗標幺值，取基準容量。繪制等效電路并化簡，如下圖所示。發(fā)電機G1、G2、G3、G4:發(fā)電機G5、G6:變壓器T1、T2、T3、T4： T5、T6： T7、T8：線路WL1:WL2:WL3:將圖（a）的等值電路化簡，如圖（b）所示。 (1).當發(fā)電機電勢取時 計算4M母線發(fā)生三相

10、短路，兩相短路，單相短路流到短路點的短路電流。單相短路：正序網(wǎng)絡與負序網(wǎng)絡相同如下圖所示：零序網(wǎng)絡由于線路阻抗不同如下圖所示：發(fā)電機電勢E=1.08，假設(shè)是A相發(fā)生單相接地電路，此時的負荷序網(wǎng)為三個網(wǎng)絡串聯(lián)，因此兩相短路：當選擇b、c相短路時,此時復序網(wǎng)為正序和負序的并聯(lián)故障相電流為：其有名值為：三相短路：等值網(wǎng)絡（b）可化簡為等值網(wǎng)絡（c）短路類型單相短路兩相短路三相短路短路電流2.797KA2.53KA2.922KA(2) .計算2M母線上發(fā)生三相短路流到短路點的短路電流。等值電路可化簡為下圖 計算5M母線上發(fā)生三相短路流到短路點的短路電流。等值網(wǎng)絡如下圖短路點2M5M短路電流12.273KA6.171KA(3) .計算5M母線上發(fā)生三相短路，流到1L8L上的短路電流。當5M母線上發(fā)生短路時，.線路7L、8L： 所以短路線路1L2L3L4L5L6L7L8L短路電流4.514KA1.404KA5.918KA2.832KA(4) .計算4M母線上發(fā)生三相短路，分別計算t=0s, t=0.2s, t=4s,故障點流過的短路電流周期分量及各電源的短路電流。等值網(wǎng)絡如下圖所示發(fā)電機G1、G2、G3、G4轉(zhuǎn)移電抗為計算電抗為