不對(duì)稱短路計(jì)算與分析

1、 題 目: 電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路計(jì)算與分析初始條件：系統(tǒng)接線如下圖，線路f處發(fā)生金屬性B、C相接地短路。已知各元件參為：發(fā)電機(jī)G：SN=60MVA, VN=10.5KV，Xd=0.2, X2=0.25，E=11KV；變壓器T-1： SN=60MVA, Vs（%）=10.5， KT1=10.5 / 115kV；變壓器T-2： SN=60MVA, Vs（%）=10.5， KT2=115 / 10.5kV；線路L：長(zhǎng)L=90km, X1=0.4/km, X0=3.5X1；負(fù)荷LD：SLD=40MVA，X1=1.2, X2=0.35。要求完成的主要任務(wù): 選取基準(zhǔn)功率SB=60MVA， 基準(zhǔn)電壓為平均額

2、定電壓，要求：（1）制定正、負(fù)、零序網(wǎng)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各元件序參數(shù)標(biāo)幺值。（2）計(jì)算各序組合電抗及電源組合電勢(shì)并繪制復(fù)合序網(wǎng)。（3）計(jì)算短路點(diǎn)的入地電流有名值和A相電壓有名值。（4）計(jì)算短路時(shí)發(fā)電機(jī)側(cè)線路流過的各相電流有名值。時(shí)間安排：熟悉設(shè)計(jì)任務(wù) 5.27收集相關(guān)資料 5.28選定設(shè)計(jì)原理 5.29計(jì)算分析及結(jié)果分析 5.30 -6.6撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 6.7指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要本次課程設(shè)計(jì)的步驟為先進(jìn)行正、負(fù)、零序參數(shù)的標(biāo)幺值轉(zhuǎn)化，再分別用戴維南定理做出各序等值電路得到各序的短路電抗，然后根據(jù)兩相接地短路的邊界條件繪制復(fù)合網(wǎng)絡(luò)電路，并求出各序短路電流、

3、總短路電流和A相電壓，最后根據(jù)電力系統(tǒng)的具體電路計(jì)算發(fā)電機(jī)側(cè)的相電流。根據(jù)標(biāo)幺值計(jì)算出有名值。本文最后還總結(jié)了各種簡(jiǎn)單短路情況的短路電流的計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：標(biāo)幺值 兩相接地短路 復(fù)合網(wǎng)絡(luò)電路 I目錄摘要I1題目分析11.1問題一的分析11.2問題二的分析11.3問題三的分析11.4問題四的分析12題目求解22.1問題一的求解22.2問題二的求解32.3問題三的求解62.4問題四的求解73求解方法拓展94總結(jié)10參考文獻(xiàn)11武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)說明書電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路計(jì)算與分析1題目分析本題的關(guān)鍵是“線路f處發(fā)生的是金屬性的B、C相接地短路”。“金屬性”表明是理想狀態(tài)的短路，而“B、

4、C相接地短路”則是一種典型的短路形式。1.1問題一的分析 問題一是為了后面三個(gè)問題做的基礎(chǔ)準(zhǔn)備。關(guān)鍵是要正確理解正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)繪制的規(guī)則，以及按題中給定的功率和電壓的基準(zhǔn)值，正確計(jì)算在正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)下的各元器件的參數(shù)標(biāo)幺值。1.2問題二的分析 問題二要先根據(jù)問題一計(jì)算出的參數(shù)值，在各序網(wǎng)絡(luò)電路圖中，分別計(jì)算出各序的短路阻抗Zff（標(biāo)幺值），以及正序時(shí)的等效電源電勢(shì)（標(biāo)幺值）。然后再根據(jù)計(jì)算得到的各序短路阻抗和正序等效電源電勢(shì)繪制出復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖。1.3問題三的分析問題三需根據(jù)問題而所得的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖及其參數(shù)，求得入地電流以及A相（沒有短路接地的一相）電壓的標(biāo)幺值，再轉(zhuǎn)換成有名值。1.4問題四

5、的分析問題四中短路時(shí)的發(fā)電機(jī)各相的電流與短路點(diǎn)的電流有關(guān)。從任務(wù)書所給的電路圖可看出，f點(diǎn)兩側(cè)是并聯(lián)關(guān)系，由此可計(jì)算出發(fā)電機(jī)側(cè)的相電流的標(biāo)幺值。再計(jì)算有名值。2題目求解2.1問題一的求解搭建正序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，變壓器的中性點(diǎn)接地阻抗、空載線路、空載變壓器不接入正序網(wǎng)絡(luò)中。發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)在正序網(wǎng)絡(luò)中用電勢(shì)加上阻抗表示，而普通負(fù)荷只需用阻抗表示即可。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)除了發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)不需用電勢(shì)表示外，其余與正序網(wǎng)絡(luò)的搭建規(guī)則相同。搭建零序網(wǎng)絡(luò)時(shí)要注意：變壓器Y型接法一側(cè)電路只有當(dāng)其中性點(diǎn)接地時(shí)才能算入零序網(wǎng)絡(luò)中，否則將整路都舍棄；兩相變壓器型接法一側(cè)電路不計(jì)入零序網(wǎng)絡(luò)中，但三相變壓器 型接法一側(cè)電路要接入零序電路

6、中。根據(jù)以上規(guī)則，可繪制系統(tǒng)的正、負(fù)、零序電路。如圖1所示。（a）電力系統(tǒng)接線圖（b）正序網(wǎng)絡(luò)（c）負(fù)序網(wǎng)絡(luò)（d）零序網(wǎng)絡(luò)圖1 電力系統(tǒng)接線圖及其正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)電路圖 圖中為發(fā)電機(jī)內(nèi)抗，為變壓器T1等值電抗,為前2/3段線路等效電抗，為后1/3段線路等效電抗，為變壓器T2等值電抗，為負(fù)荷等效電抗。 接著分別求出正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的等值電路參數(shù)。功率和電壓基準(zhǔn)值分別為：。（1） 正序網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)：（2） 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)： （3）零序網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)：2.2問題二的求解 各序組合電抗，即各序短路電抗。將各序電路化成如圖2所示的等效電路，即可求得各序的短路電抗以及正序的等效電勢(shì)。（a） 正序等效網(wǎng)絡(luò)（

7、b）負(fù)、零序等效網(wǎng)絡(luò)圖2 正、負(fù)、零序等效網(wǎng)絡(luò)根據(jù)計(jì)算可得正、負(fù)、零序的短路電抗：再根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，求得等效電動(dòng)勢(shì)：三序中只有正序有電動(dòng)勢(shì)存在，而題中只有一個(gè)發(fā)電機(jī)，已知其次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)，先求其標(biāo)幺值：（2-1） 要做出電力系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖，需要對(duì)兩相（b相和c相）短路接地的情況進(jìn)行分析。兩相短路接地時(shí)故障處的情況示于圖3。故障處的三個(gè)邊界條件為（2-2）圖3 兩相短路接地用對(duì)稱分量表示邊界條件為（2-3） 其中表示。經(jīng)化簡(jiǎn)得到（2-4） 之后根據(jù)邊界條件，即可做出系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖如圖4所示。其中電源組合電勢(shì)為：圖4 電力系統(tǒng)復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖2.3問題三的求解根據(jù)電力系統(tǒng)復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖（圖4）

8、，以及圖中的參數(shù)值，可計(jì)算出短路點(diǎn)接地電流以及A相電壓。由圖可得（2-5）以及（2-6）（2-7） 短路點(diǎn)故障相的電流為 根據(jù)上式可求得兩相短路接地時(shí)故障相電流的絕對(duì)值為（2-8）短路點(diǎn)非故障電壓為（2-9）將、的值帶入式（2-5）、（2-8）、（2-9）可求出短路點(diǎn)入地電流和A相電壓的標(biāo)幺值：計(jì)算有名值，需先求出短路點(diǎn)出電流電壓（相電壓）的標(biāo)準(zhǔn)值將標(biāo)幺值與標(biāo)準(zhǔn)值相乘即得到有名值2.4問題四的求解計(jì)算發(fā)電機(jī)側(cè)電流有名值，同樣還是先求出標(biāo)幺值，再求有名值。而發(fā)電機(jī)側(cè)的相電流同短路電流有關(guān)。由2.1節(jié)圖1可知，發(fā)電機(jī)G、變壓器T1、前2/3段線路與負(fù)荷LD、變壓器T2、后1/3段線路并聯(lián)，接地短路電流正好是兩支路電流之和。計(jì)算短路電流時(shí)用序分量進(jìn)行計(jì)算，但由于發(fā)電機(jī)所接的變壓器是Y-J接法，因而發(fā)電機(jī)側(cè)沒有零序電流，計(jì)算發(fā)電機(jī)側(cè)電流時(shí)只需求出正、負(fù)電流即可。發(fā)電機(jī)支路電流標(biāo)幺值，記為、。則為發(fā)電機(jī)側(cè)相電流標(biāo)準(zhǔn)值為發(fā)電機(jī)側(cè)相電流有名值為3求解方法拓展本題中的短路類型為兩相短路（b相和c相）接地，計(jì)算短路點(diǎn)故障時(shí)對(duì)邊界條件進(jìn)行了大量的化簡(jiǎn)，過程過于繁瑣。通過對(duì)單相短路（a相）接地、兩相（b相和c相）短路的a相短路正序電流（標(biāo)幺值）和短路電流（標(biāo)幺值，