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)書一、設(shè)計(jì)時(shí)間及地點(diǎn)1、設(shè)計(jì)時(shí)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)的基本方法，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(一)原始資料如圖所

2、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。/=iokmQ/km-GD3S/lOSkV320MVA1 l5/3S.5kVLM】0.5(二)設(shè)計(jì)任務(wù)1、畫等值網(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)化專業(yè)的 一門專業(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)

3、電力系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)基本方法的撐握情 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)采用了新的國(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)

4、難免有不妥或錯(cuò)誤之處，懇請(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5第二章短路電流計(jì)算第一節(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)生各種故障，危害較大且發(fā)生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)算之一， 分析和計(jì)算短路故障的參數(shù)更為重要。設(shè)計(jì)一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

5、電保護(hù)等提供重要的依據(jù)。第一節(jié)、基礎(chǔ)資料1、系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖/lOktn司=),4 Q/km2X3.2MVA 35/10 5k VUk%=7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。20MVA 1 l5m.5kV CFk%=J 0.52 、系統(tǒng)參數(shù)及短5由圖可知，系統(tǒng)為一個(gè)無(wú)限大功率電源連接一個(gè) 110KV20MAV勺降壓變壓器，通過(guò)一條10km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：S即線路阻抗計(jì)算：變壓器阻抗計(jì)算：T+腹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

6、，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=0.無(wú)限大系統(tǒng)最顯注的兩個(gè)特點(diǎn)是：(1)、電壓保持恒定；(2)、頻率保持恒定。實(shí)際應(yīng)用中，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%就可以認(rèn)為電源是無(wú)限大電源。word文檔可自由復(fù)制編輯第二章短路電流計(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，本設(shè)計(jì)以三相對(duì)稱短路情況作為分析計(jì)算。一、短路對(duì)對(duì)

7、力系統(tǒng)的危害發(fā)生短路時(shí)，短路回路中的電流增加，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)中電壓降低，使用戶的供電受到 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)到正常狀態(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)電廠裝設(shè)自動(dòng)電壓調(diào)整裝置恢復(fù)電壓， 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

8、設(shè)計(jì)算短路電流的目的是為了在電力設(shè)計(jì)中用來(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)類型和分析電力系統(tǒng)的故障類型。 在電氣設(shè)備選擇時(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)各支中的電流和 各點(diǎn)電壓。在實(shí)際工程中，要進(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)果偏大，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

9、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)均按同相、同步運(yùn)行考慮， 認(rèn)為不因發(fā)生短路使發(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)償電抗器的影響。5、電阻分量大于1/3電抗分量時(shí)，用電阻模型值計(jì)算，電阻分量小于 1/3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)算中可用重迭原理。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)

10、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，圖中只需畫出與計(jì)算短路電流有關(guān)的元件及其之間的電氣連接， 并在各元件旁注明它們的參數(shù)，為計(jì) 算方便，各元件

11、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)算短路電流的目的決定。選擇繼電保護(hù)裝置時(shí)，要計(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)算電路中反映出來(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)電機(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=100MVA基準(zhǔn)電壓U=U(Up為電網(wǎng)線電壓平均值).平均額定

12、電壓見(jiàn)下 表.額定 電壓(KV)50033022011060351513106平均 電壓(KV)525346230115633715.7513.810.56.33、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)算電路圖分別做出，等值電路中各元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。在畫某一短路點(diǎn)的等值電路圖時(shí)，只需表示該點(diǎn)短路時(shí)短路電流所通過(guò)的元 件的電抗。4、短路回路總電抗的計(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

13、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)稱短路作為分析 計(jì)算，當(dāng)降壓變電所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/=J0kinX)A Q/km35/10 5k Vf/k%=71.計(jì)算電路圖如下:20MVA1 ismskv0.5選才? k3作為短路點(diǎn)分析計(jì)算。計(jì)算各元件的標(biāo)么值，(Sb=100MVAUb=UaV 由原始資料已知可得：Ub=Uav=1.05xUn=1.05x110=115 kVUb=Uav=1.05xUn=1.05x35=37 kVUb=Uav=1

14、.05xUn=1.05x110=10.5 kV標(biāo)么值計(jì)算:T _/%S.loo s篡Uk%S案 io氣wo -tr = =X= 0_523也 100 S翼 100 20 積F嚕=Q4M黑,3刈瓦;一而五一工叩2、作等值電路圖3、求出丐二方+石+萬(wàn)而二。點(diǎn)乃土。物+10935=1911根據(jù)圖可求出短路回路總的電抗標(biāo)么值:1 *=1.911求短路電流周期分量:= 8523攻T =:“/=，“萼- = 33 乂J0 =1876產(chǎn)3上。k括以招xl054、求沖擊電流:本短路點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電廠故：Kimps* = 1.85、短路電流:6、短路容量:J = 55x02523 = 1J3A4Ji = i 聲 =U

15、34x J100 = 7J4(4) e Bu. VJxlOJS工二J% x7J4xlOJ =13149(Jffy)左眩上左女士士曰古 I- =1 51l* =L51x7_34=11.08(Kjq7、短路點(diǎn)短路電流最大有效值：/. LJU萼1飛 8、10.5kV母線基準(zhǔn)電流：/ =盧-=5_4瑕叨J，招Ue44”9、短路計(jì)算統(tǒng)計(jì)表(S； 10mA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 最大后效值 (KA)公式a肛國(guó)23位產(chǎn)一聲.一 口F_=L51UK110.55.4981.3347.34133.4911.08第三章 結(jié)論依據(jù)

16、上一章計(jì)算結(jié)果，短路統(tǒng)表如下:M 1期的短路占八、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 最大后效值 (KA)公式q也匹咽=咽猿一一15心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)生的短路有：三相短路、兩相短路，單 相接地短路及兩相接地短路，其中三相短路時(shí)三相電路仍然對(duì)稱，系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù) 與正常運(yùn)行一樣仍然處于對(duì)稱狀態(tài)。其余三類的短路為不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知，在各種短路類型中，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

17、 為嚴(yán)重，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行及穩(wěn)定性造成很大的威脅，應(yīng)充分給予足夠的重視。 其他短路方式，雖然是不對(duì)稱短路，但其計(jì)算方法可以通過(guò)對(duì)稱分量法分解后， 都可以按對(duì)稱短路進(jìn)行計(jì)算，因此，對(duì)三相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)行中，短路計(jì)算是解決很多問(wèn)題的基 本計(jì)算，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)、選擇有足夠的電動(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有效值來(lái)計(jì)算短路功率，主要用于校

18、驗(yàn) 開(kāi)關(guān)的切斷能力。(2)、合理的配置繼電保護(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)中，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

19、的運(yùn)行方式下所獲得的最大短路故障電流， 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)稱短路時(shí)，還就確定變壓器中性點(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)備有很大的危害， 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)，短路回路中的電流大大增加，過(guò)大的短路電流，其熱 效一應(yīng)會(huì)引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞，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，可能使部份用戶的供主要電受到破壞， 用電設(shè)備不能正常工作，對(duì)系統(tǒng)中的負(fù)荷一一異步電機(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