電力系統(tǒng)分析112

1、電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)時(shí)間及地點(diǎn)1、設(shè)計(jì)吋間：2013年7月4日2013年7月20日2、設(shè)計(jì)地點(diǎn):二、設(shè)計(jì)目的和要求1、設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電力體統(tǒng)分析課程的了解，學(xué)會(huì)查尋資料、方 案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算、分析等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2、設(shè)計(jì)要求（1）培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及使用技術(shù)資料解決實(shí)際問(wèn) 題的能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，努力思考問(wèn)題的能力；（3）進(jìn)一步理解所學(xué)知識(shí)，使其鞏固和深化，拓寬知識(shí)視野，提高學(xué)生的 綜合能力；（4）懂得電力系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的基木方法，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和步入社會(huì)奠定良好 的基礎(chǔ)。三、設(shè)計(jì)課題和內(nèi)容（-）原始資料

2、如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)視為無(wú)限大功率電源，元件參數(shù)如圖所示，忽略變 壓器勵(lì)磁支路和線路導(dǎo)納。hsolskv昭1帖3asnojkv £7*7（二）設(shè)計(jì)任務(wù)1、畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖2、求當(dāng)降壓變壓所10. 5kv母線上發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)沖擊電流和短路 點(diǎn)短路電流最大有效值。（三）編寫(xiě)提綱（參考）序言目錄第一章原始資料分析第二章短路計(jì)算分析第三章結(jié)論結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)是電力工程系電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的 一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，通過(guò)課程設(shè)計(jì),使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)分析課程的了解, 增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際問(wèn)題的解決能力,綜合提高學(xué)生論理知識(shí)與實(shí)際相結(jié) 合的綜合運(yùn)用能力,考查學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)基本方

3、法的撐握情 況，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和步入工作崗位奠定良好的基礎(chǔ).第一章為原始資料分析,對(duì)原始次料進(jìn)行分析，掌握設(shè)計(jì)第一手資 料,為方案的比較確定提供依據(jù)第二章短路電流計(jì)算,為設(shè)備選型做 準(zhǔn)備第三章結(jié)論，通過(guò)分析計(jì)算，對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行最終的平價(jià)及總結(jié). 本設(shè)計(jì)中的文字符號(hào)和圖形符號(hào)釆用了新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).為完成此次課程設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，參考了大量的參考資料, 并結(jié)合現(xiàn)行電網(wǎng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，理論與實(shí)際結(jié)合，充分體現(xiàn)了 “內(nèi)容完整、 設(shè)計(jì)思路清晰”的原則。在本次設(shè)計(jì)中，得到了貴州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系的大力 支持，對(duì)本設(shè)計(jì)提出了寶貴的意見(jiàn)，在此對(duì)他們表示崇高的敬意。由于設(shè)計(jì)水平有限，設(shè)計(jì)難免有不妥或錯(cuò)誤之處，懇

4、請(qǐng)批評(píng)筆者2013年7月于貴陽(yáng)第一章原始資料第一節(jié)基礎(chǔ)資料第二章短路電流計(jì)算笫一節(jié)概述7第二節(jié)短路計(jì)算分析10第三章結(jié)論第一節(jié)結(jié)論13結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16第一章原始資料分析電力系統(tǒng)可能發(fā)牛各種故障，危害較大且發(fā)牛概率較高的首推短路故障，短 路故障分為三相故障短路、兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路，在這幾種 短路中，三相故障短路對(duì)電力系統(tǒng)危害的影響最大。短路計(jì)算作為三大計(jì)算z, 分析和計(jì)算短路故障的參數(shù)更為重要。設(shè)計(jì)i般采用兩種不同的方法進(jìn)行分析和 計(jì)算三相短路故障的各種參數(shù)，提高短路故障分析和計(jì)算的精度和速度，為電力 系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全運(yùn)行、設(shè)備選擇、繼電保護(hù)等提供重要的依據(jù)。第一節(jié)、

5、基礎(chǔ)資料1、系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)視為無(wú)限大功率電源，元件參數(shù)如圖所示，忽略變壓器勵(lì)磁支路和線路導(dǎo)納。gh-cehusolskv33sadjkv2、系統(tǒng)參數(shù)及短路點(diǎn)的位置確定由圖可知，系統(tǒng)為一個(gè)無(wú)限大功率電源連接一個(gè)110kv 20mav的降壓變壓器，通 過(guò)一條lokni線路接入由兩臺(tái)3. 2mva并列運(yùn)行的35kv變電站，三相故障點(diǎn)發(fā)生在 10kv母線上。系統(tǒng)元件阻抗計(jì)算公式電源阻抗計(jì)算：卻線路阻抗計(jì)算:變壓器阻抗計(jì)算:4、無(wú)限大系統(tǒng)定義無(wú)限大系統(tǒng)其電壓和頻率恒定，內(nèi)阻抗為零，不受任何外界環(huán)境干擾的影響， 始終保持系統(tǒng)電壓頻率不變，電源內(nèi)阻z二0無(wú)限大系統(tǒng)最顯注的兩個(gè)特點(diǎn)是：

6、(1) 、電壓保持恒定；(2) 、頻率保持恒定。實(shí)際應(yīng)用屮，不存在無(wú)限大系統(tǒng)，只能依據(jù)供電電源內(nèi)阻抗與短路回總阻抗的 相對(duì)大小來(lái)判斷電源是否為無(wú)限大功率電源，當(dāng)電源內(nèi)阻小于短路回路總阻抗的 10%,就口j以認(rèn)為電源是無(wú)限大電源。第二章短路電流計(jì)算第一節(jié)概述短路是電力系統(tǒng)發(fā)最為生嚴(yán)重的故障，能破壞電設(shè)備的正常運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)的 正常供電，所以變電站在設(shè)計(jì)和運(yùn)行，必須考慮各種故障情況下保證電氣設(shè)備安 全，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，木設(shè)計(jì)以三相對(duì)稱(chēng)短路情況作為分析計(jì)算。一、短路對(duì)對(duì)力系統(tǒng)的危害發(fā)生短路時(shí)，短路回路屮的電流增加，過(guò)大的短路電流熱效應(yīng)與電動(dòng)力效應(yīng) 會(huì)引絕緣損壞和導(dǎo)體變形及損壞；短路引起電網(wǎng)中電壓降

7、低，使用戶(hù)的供電受到 破壞，用電設(shè)備不能正常運(yùn)行；當(dāng)發(fā)生不稱(chēng)短路時(shí)，產(chǎn)生的不平衡電流，對(duì)通信 于擾、威脅人生、設(shè)備安全，最嚴(yán)重的后果是破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了保證電力系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，必須設(shè)法降低短路故障的影響，消 除短路故障可能引起短路的隱患，還必須快速切除故障部分，保證無(wú)故障部分正 常運(yùn)行，電壓快速恢復(fù)到止常狀態(tài)。因此，可采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷路器 隔離故障點(diǎn)，在發(fā)屯廠裝設(shè)自動(dòng)屯壓調(diào)整裝置恢復(fù)屯壓，線路上裝設(shè)電抗器限制 短路電流的措施。二、短路計(jì)算假設(shè)計(jì)算短路電流的目的是為了在電力設(shè)計(jì)屮用來(lái)選擇電氣設(shè)備，選擇限制短路 電流的方式，選擇繼電保護(hù)類(lèi)型和分析電力系統(tǒng)的故障類(lèi)型。在電氣設(shè)備

8、選擇時(shí), 一般只需進(jìn)行近似計(jì)算該設(shè)備可能出現(xiàn)的最大三相短路電流值，而在進(jìn)行繼電保 護(hù)類(lèi)型選擇和分析電力系統(tǒng)故障，必須計(jì)算各種短路情況下系統(tǒng)各支屮的電流和 各點(diǎn)電壓。在實(shí)際工程屮，耍進(jìn)行極準(zhǔn)確的短路計(jì)算非常復(fù)雜，同時(shí)，大部分實(shí)際工程問(wèn) 題，并不需要進(jìn)行精確的計(jì)算結(jié)果，為了算簡(jiǎn)化，工程上多采用近似計(jì)算方法這 種方法是建立在一系列假定基礎(chǔ)之上，并使計(jì)算結(jié)果偏犬，一般誤差在10-15%. 計(jì)算短路電流假設(shè)如下：1、在作遠(yuǎn)距離短路點(diǎn)計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為：電源恒定，短路計(jì)算標(biāo)么值等于1,電勢(shì)同相位。2、在作近距離短路點(diǎn)計(jì)算時(shí)要考慮電源電勢(shì)的變化，同類(lèi)型發(fā)電機(jī)電氣距 離接近時(shí)，按同一談化規(guī)律計(jì)算。短路前后，發(fā)電機(jī)

9、均按同相、同步運(yùn)行考慮， 認(rèn)為不因發(fā)牛短路使發(fā)電機(jī)失步和搖擺。3、短路計(jì)算一般按金屬性短路考慮，不計(jì)過(guò)渡電阻。4、不考慮線路的分布電容及并聯(lián)補(bǔ)償電抗器的彩響。5、電阻分量大丁訂/3電抗分量時(shí)，用電阻模型值計(jì)算，電阻分量小丁訂/3電 抗分量時(shí)，不計(jì)電阻，當(dāng)計(jì)算非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，要考慮電阻。6、不考慮元件參數(shù)的非線性，計(jì)算屮可用重迭原理。7、簡(jiǎn)單短路計(jì)算一般不考慮負(fù)荷電流，當(dāng)考慮集中負(fù)荷時(shí)，用固定阻抗表 示。8、不考慮變壓器勵(lì)磁阻抗（當(dāng)無(wú)限大），僅按漏抗計(jì)算，對(duì)于三相三柱全 星形連接線的變壓器的零序電抗要用實(shí)測(cè)值。三、短路計(jì)算步驟和方法在計(jì)算短路電流時(shí)，應(yīng)依據(jù)計(jì)算要求收集相關(guān)資料，如電力系

10、統(tǒng)接線圖， 運(yùn)行方式，各元件的技術(shù)參數(shù)等，首先做出計(jì)算電路圖，確定出短路點(diǎn)，依據(jù)電 路圖上各元件的技術(shù)參數(shù)計(jì)進(jìn)行參數(shù)換算，再做出針對(duì)各短路點(diǎn)的等值電路圖， 然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化規(guī)則，化簡(jiǎn)等值電路，求出短路總電抗，依據(jù)總電抗可算出短 路電流值，下面分別計(jì)算電路圖，及參數(shù)換算，等值電圖及短路總電抗的決定。1、計(jì)算電路圖計(jì)算短路電流用的計(jì)算電路圖是一種簡(jiǎn)化了的單線圖，圖屮只需鬧出與計(jì)算 短路電流有關(guān)的元件及其z間的電氣連接，并在各元件旁注明它們的參數(shù)，為計(jì) 算方便，各元件在圖中應(yīng)按一定的順序編號(hào)，計(jì)算電路圖中各元件之間的接線方 式，應(yīng)依據(jù)電氣裝置的運(yùn)行方式和計(jì)算短路電流的口的決定。選擇繼電保護(hù)裝置時(shí)，要

11、計(jì)算電氣裝置或整個(gè)電力系統(tǒng)在不同運(yùn)行方式時(shí)的 短路電流，這些都應(yīng)在計(jì)算電路屮反映出來(lái)。2、參數(shù)換算在進(jìn)行參數(shù)換算時(shí)，采用標(biāo)么制計(jì)算，通常將給定的發(fā)屯機(jī)、變壓器、線路等元 件的原始參數(shù)，按一定的基準(zhǔn)條件（基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓）進(jìn)行換算，同步補(bǔ)償 機(jī)和同步電機(jī)也向短路點(diǎn)供給短路電流,在計(jì)算中視其為附加的電源，在距離較 遠(yuǎn)和同步電動(dòng)機(jī)的總功率在1000kva以下時(shí)，可以不予考慮。基準(zhǔn)條件一般選基 準(zhǔn)容量s.nloomva,基準(zhǔn)電壓u尸4(4為屯網(wǎng)線電壓平均值).平均額定電壓見(jiàn)下 表.額定電壓(kv)50033022011060351513106平均 電壓(kv)525346230115633715.7

12、513.810.56.33、等值電路圖由于短路電流是對(duì)各短路點(diǎn)分別進(jìn)行計(jì)算的，所以等值電路圖必須按照指定 的各短路點(diǎn)參照計(jì)算電路圖分別做岀，等值電路屮齊兀件用它的等值電抗標(biāo)么值 表示，并注明元件的順序編號(hào)，橫線下表示電抗標(biāo)么值。在畫(huà)某一短路點(diǎn)的等值電路圖吋，只需表示該點(diǎn)短路吋短路電流所通過(guò)的元 件的電抗。4、短路冋路總電抗的計(jì)算先求出各元件的電抗，再算出該元件的平均額定電壓的標(biāo)么值，根據(jù)所求得 的各元件電抗標(biāo)么值便可做出等值電路圖，利用網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)規(guī)則求出總電抗的標(biāo)么 值。第二節(jié)短路計(jì)算說(shuō)明因?yàn)槎搪酚?jì)算主要用于設(shè)備的選擇及校驗(yàn)，因此選擇三相對(duì)稱(chēng)短路作為分析 計(jì)算，當(dāng)降壓變電所10. 5kv母線上發(fā)

13、生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)沖擊電流和短路點(diǎn) 短路全電流最大有效值。一、當(dāng)降壓變電所10. 5kv母線上發(fā)生三相短路1 計(jì)算電路圖如下:-goi asnoftv選擇ks作為短路點(diǎn)分析計(jì)算。計(jì)算各元件的標(biāo)么值，（sb二100mva。ub=uav） 由原始資料已知可得：ub=uav=l. 05xun=l. 05x110=115 kvub=uav=l. 05xun=l. 05x35=37 kvub=uav=l. 05xun=l.05x110=10.5 kv標(biāo)么值計(jì)算：hz.2、作等值電路圖42.1873、求出根據(jù)圖可求出短路回路總的電抗標(biāo)么值：x=1.911求短路電流周期分量:l9114、求沖擊電流：本短路

14、點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電廠故：匕呻*二1.8.基-l334x -73<e4>5、短路電流：j 虧 u.后 x1056、短路容量：&=血=忑6低眄=131.49(lfe98、105kv母線基準(zhǔn)電流:i耘磊477、短路點(diǎn)短路電流最大有效值：i =l-51fc =u1x73«=11m(x4>9、短路計(jì)算統(tǒng)計(jì)表短路占 八、基準(zhǔn)電 壓(kv)基準(zhǔn)電流(ka)短路沖擊 電流(ka)短路電流(ka)短路容量(mva)短路全電流 最大有效值(ka)公式<4=cln=蓋、x55i?l-l5jk110.55. 4981.3347. 34133. 4911.08第三章結(jié)論依據(jù)上一章計(jì)算結(jié)

15、果，短路統(tǒng)表如下:短路占 八、基準(zhǔn)電 壓(kv)基準(zhǔn)電流(ka)短路沖擊 電流(ka)短路電流(ka)短路容量(mva)短路全電流 最大有效值(ka)公式蓋k110.55. 4981.3347. 34133. 4911.08在電力系統(tǒng)三相供電中，電力系統(tǒng)可能發(fā)生的短路冇：三相短路、兩相短路，單 相接地短路及兩相接地短路，其屮三相短路吋三相電路仍然對(duì)稱(chēng)，系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù) 與正常運(yùn)行一樣仍然處于對(duì)稱(chēng)狀態(tài)。其余三類(lèi)的短路為不對(duì)稱(chēng)短路。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知，在各種短路類(lèi)型屮，單相接地短路發(fā)生的比重占大 多數(shù)，兩相短路，三相短路的機(jī)率最少。雖然三相短路發(fā)生的機(jī)率小，但情況最 為嚴(yán)重，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行及穩(wěn)定性

16、造成很大的威脅，應(yīng)充分給予足夠的重視。 其他短路方式，雖然是不對(duì)稱(chēng)短路，但其計(jì)算方法可以通過(guò)對(duì)稱(chēng)分量法分解后， 都可以按對(duì)稱(chēng)短路進(jìn)行計(jì)算，因此，對(duì)三和短路的研究具有很重要的意義和作用。在整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備的運(yùn)行屮，短路計(jì)算是解決很多問(wèn)題的基 木計(jì)算，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 、選擇冇足夠的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，如選擇斷路器、 互感器、刀閘、瓷屏、母線及導(dǎo)線等電氣設(shè)備，必須以短路電流計(jì)算為依據(jù)。計(jì) 算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定性，計(jì)算短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱 穩(wěn)定性。同時(shí)用短路周期分量電流的初始冇效值來(lái)計(jì)算短路功率，主要用于校驗(yàn) 開(kāi)關(guān)的切斷能力。(2) 、合

17、理的配置繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置，并正確整定其參數(shù)，必須對(duì)電力 系統(tǒng)各種短路進(jìn)行分析計(jì)算，各支路中的電流流向及在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況，有時(shí) 還應(yīng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓情況.(3) 、比較和評(píng)價(jià)電氣主接方案，可以依據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果，確定是否采 取限制短路電流的措施，并對(duì)設(shè)備的造價(jià)進(jìn)行評(píng)估，選擇最佳的主接線方案，必 須進(jìn)行短路計(jì)算。(4) 、在電力系統(tǒng)短路計(jì)算中，對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算，確定電力線 路對(duì)鄰近通信線路的于擾，都是要過(guò)通短路計(jì)算。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)小，依據(jù)工程任務(wù)進(jìn)行短路計(jì)算，首先應(yīng)當(dāng)確計(jì)算的條件， 收集相關(guān)的調(diào)度資料，確定系統(tǒng)運(yùn)行的方式，以及系統(tǒng)元件連接情況。假設(shè)故障 時(shí)在一特定的運(yùn)行方式下所獲得的最大短

18、路故障電流，并在此條件下采用防范的 措施。短路計(jì)算的系統(tǒng)運(yùn)行方式是指系統(tǒng)中投的發(fā)電機(jī)、變壓器、用電設(shè)備的多 少及它們之間的聯(lián)接方式，在計(jì)算不對(duì)稱(chēng)短路吋，還就確定變壓器屮性點(diǎn)的運(yùn)行 方式，對(duì)不同目的的短路計(jì)算，所需的計(jì)算條件不同。短路對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電氣設(shè)備冇很大的危害，不同的短路，其所延 續(xù)的時(shí)間，短路點(diǎn)距離電源點(diǎn)的遠(yuǎn)近對(duì)電力系統(tǒng)的破壞不同。但后果都能破壞局 部地區(qū)的正常供電，威脅整個(gè)系統(tǒng)的安全，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 、發(fā)生短路時(shí)，短路冋路屮的電流大大增加，過(guò)大的短路電流，其熱 效一應(yīng)會(huì)引起導(dǎo)休或其絕緣的損壞，同時(shí)電動(dòng)力效應(yīng)也可能使導(dǎo)體有變形或損 壞。(2) 、短路引起系統(tǒng)中電壓降低，可能使部份用戶(hù)的供主耍電受到破壞， 用電設(shè)備不能正常工作，對(duì)系統(tǒng)中的負(fù)荷異步電機(jī)，其電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平 方成正比，若電壓下降，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)不能正常工作，甚致停機(jī)。(3) 、不對(duì)稱(chēng)短路所引的不平衡電流，將產(chǎn)生不平衡磁通，會(huì)在鄰近的平通信 線路內(nèi)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，造成對(duì)通信系統(tǒng)的干擾，威脅人身和設(shè)備安全。(4) 、矩路可能造成的最嚴(yán)重后果是