電力系統(tǒng)短路計(jì)算設(shè)計(jì)

1、電力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 人_ 專 業(yè)_ 學(xué) 號(hào)_ 指導(dǎo)老師_ 日 期_ 成 績_一、設(shè)計(jì)題目2：電力系統(tǒng)短路計(jì)算二、電力系統(tǒng)原理接線圖四、設(shè)計(jì)任務(wù)4.1計(jì)算系統(tǒng)各元件的電抗以為基準(zhǔn)4.2 短路類型的短路電流計(jì)算4.2.1 當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢(shì)取時(shí) 計(jì)算4M母線發(fā)生三相短路，兩相短路，單相短路流到短路點(diǎn)的短路電流。4.3不同點(diǎn)短路時(shí)的短路電流計(jì)算 4.3.1 計(jì)算2M母線上發(fā)生三相短路流到短路點(diǎn)的短路電流。 4.3.2 計(jì)算5M母線上發(fā)生三相短路流到短路點(diǎn)的短路電流。4.4輸電線上的短路電流 計(jì)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(shí)刻短路電流的計(jì)算 計(jì)算4M母線上發(fā)生三相短路，分

2、別計(jì)算t=0s, t=0.2s, t=4s,故障點(diǎn)流過的短路電流周期分量及各電源的短路電流。五、設(shè)計(jì)說明書撰寫要求1.設(shè)計(jì)內(nèi)容全面，說明部分條理清晰，計(jì)算工程詳略得當(dāng)。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(jì)算結(jié)果不同點(diǎn)短路時(shí)的短路電流計(jì)算結(jié)果任意時(shí)刻短路電流的計(jì)算結(jié)果課程設(shè)計(jì)說明書裝訂順序：封面、成績?cè)u(píng)審意見表、任務(wù)書、目錄、正文、參考文獻(xiàn) 目錄1.緒論1.1電力系統(tǒng)三大計(jì)算.51.2電力系統(tǒng)短路故障概述.52.短路電流分析2.1對(duì)稱分量法.62.2序網(wǎng)絡(luò).63.正文3.1不同短路類型的短路電流計(jì)算.73.2不同點(diǎn)短路時(shí)的短路電流計(jì)算.123.3任意時(shí)刻短路電流的計(jì)算結(jié)果

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

4、。 3.穩(wěn)定性計(jì)算 給定運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)，在受到擾動(dòng)后，重新回復(fù)到運(yùn)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(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)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(yán)重的，而又是發(fā)生幾率最多的故障。一般說來，最嚴(yán)重的短路是三相短路。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)， 其短路電流可達(dá)數(shù)萬安以至十幾萬安，它們所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)將使電氣設(shè)備遭受嚴(yán)重破環(huán)。為此，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，繼電保護(hù)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(yùn)行情況下解脫出來，這要求電氣設(shè)備必須有足夠的機(jī)械強(qiáng)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?jǐn)_”而不致?lián)p壞。 因此，電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)運(yùn)行分析，設(shè)計(jì)計(jì)算的重要環(huán)節(jié)，許多電業(yè)設(shè)計(jì)單位和個(gè)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(fù)雜，隨著生產(chǎn)發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步系統(tǒng)日趨擴(kuò)大和復(fù)雜化，短路電流計(jì)算工作量也隨之增大，采用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算勢(shì)在必行。 1. 短路故障（橫向故障）：電力系統(tǒng)正常運(yùn)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(duì)稱短路、最嚴(yán)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(fēng)、冰雹、臺(tái)風(fēng)）、主觀（誤操作）。 危害：短路電流大（熱效應(yīng)、電動(dòng)效應(yīng)）、故障點(diǎn)附件電壓下降、功率不平衡失去穩(wěn)定、不對(duì)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(hù)快速隔離、自動(dòng)重合閘、串聯(lián)電抗器等。2.2對(duì)稱分量法以及序網(wǎng)絡(luò) 2.2.1對(duì)稱分量法 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可認(rèn)為是對(duì)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(yùn)行方式的破壞主要與不對(duì)稱故障或者斷路器的不對(duì)稱操作有關(guān)。由于整個(gè)電力系統(tǒng)中只有個(gè)別點(diǎn)是三相阻抗不相等，所以一般不使用直接求解復(fù)雜的三相不對(duì)稱電路的方法，而采用更簡單的對(duì)稱

7、分量法進(jìn)行分析。 對(duì)稱分量法就是將一組不對(duì)稱的三相相量分解為三組對(duì)稱的三相相量，或者將三組對(duì)稱的三相相量合成一組不對(duì)稱的三相相量的方法。 2.2.2序網(wǎng)絡(luò) 序網(wǎng)絡(luò)分為正序，負(fù)序，零序。利用對(duì)稱分量法分析電力系統(tǒng)的各種不對(duì)稱故障，首先應(yīng)該繪出與系統(tǒng)各序阻抗相對(duì)應(yīng)的序網(wǎng)絡(luò)，利用序網(wǎng)絡(luò)一次求得待求電量的各序分量之后，在進(jìn)行合成，求的最終結(jié)果。 正序網(wǎng)絡(luò)：用以計(jì)算對(duì)稱三相短路時(shí)的網(wǎng)絡(luò)，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(luò)首先在短路點(diǎn)加入短路點(diǎn)電壓的正序分量，正序分量電流流經(jīng)的原件，用相應(yīng)的正序阻抗表示，電源中性點(diǎn)與負(fù)荷中性點(diǎn)等電位，直接用導(dǎo)線相連，設(shè)為等電位。 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)：與正序網(wǎng)絡(luò)相

8、似，在短路點(diǎn)加上短路點(diǎn)電壓的負(fù)序分量，發(fā)電機(jī)沒有負(fù)序電動(dòng)勢(shì)，中性點(diǎn)阻抗不計(jì)入負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的負(fù)序電勢(shì)為零，所以負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中電源支路負(fù)序阻抗的終點(diǎn)不接電勢(shì)，而與零電位相連，并作為負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)，短路點(diǎn)就是該網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)。 零序網(wǎng)絡(luò)：在零序網(wǎng)絡(luò)中，不包含電源電勢(shì)。只在短路點(diǎn)存在有由故障條件所決定的不對(duì)稱電勢(shì)源中的零序分量。各元件的阻抗均應(yīng)以零序參數(shù)表示。 零序電流實(shí)際上是一個(gè)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(dǎo)體（例如地線、電纜包皮等），再返回三相電路中。只有當(dāng)和短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中至少具有一個(gè)接地中性點(diǎn)時(shí)，才可以形成一個(gè)零序回路。如果與短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中有好幾個(gè)接地的中性點(diǎn)，

9、那么有幾個(gè)零序電流的并聯(lián)支路。 在繪制等值網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只能把有零序電流通過的元件包括進(jìn)去，而不通過零序電流的元件應(yīng)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(gè)零序電勢(shì)源，并從這一點(diǎn)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(luò)并簡化，并求出各序網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)小電源電動(dòng)勢(shì)和各序等值電抗。正文解：首先計(jì)算各元件基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值，取基準(zhǔn)容量。繪制等效電路并化簡，如下圖所示。發(fā)電機(jī)G1、G2、G3、G4:發(fā)電機(jī)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(dāng)發(fā)電機(jī)電勢(shì)取時(shí) 計(jì)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(diǎn)的短路電流。單相短路：正序網(wǎng)絡(luò)與負(fù)序網(wǎng)絡(luò)相同如下圖所示：零序網(wǎng)絡(luò)由于線路阻抗不同如下圖所示：發(fā)電機(jī)電勢(shì)E=1.08，假設(shè)是A相發(fā)生單相接地電路，此時(shí)的負(fù)荷序網(wǎng)為三個(gè)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，因此兩相短路：當(dāng)選擇b、c相短路時(shí),此時(shí)復(fù)序網(wǎng)為正序和負(fù)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(luò)（b）可化簡為等值網(wǎng)絡(luò)（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(jì)算2M母線上發(fā)生三相短路流到短路點(diǎn)的短路電流。等值電路可化簡為下圖 計(jì)算5M母線上發(fā)生三相短路流到短路點(diǎn)的短路電流。等值網(wǎng)絡(luò)如下圖短路點(diǎn)2M5M短路電流12.273KA6.171KA(3) .計(jì)算5M母線上發(fā)生三相短路，流到1L8L上的短路電流。當(dāng)5M母線上發(fā)生短路時(shí)，.線路7L、8L： 所以短路線路1L2L3L4L5L6L7L8L短路電流4.514KA1.404KA5.918KA2.832KA(4) .計(jì)算4M母線上發(fā)生三相短路，分別計(jì)算t=0s, t=0.2s, t=4s,故障點(diǎn)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(luò)如下圖所示發(fā)電機(jī)G1、G2、G3、G4轉(zhuǎn)移電抗為計(jì)算電抗為