某系統(tǒng)單相、兩相接地短路電流的計算

1、某系統(tǒng)單相、兩項接地短路電流的計算 1課程設(shè)計的題目及目的課程設(shè)計選題如圖1所示發(fā)電機G,變壓器Tl、T2以及線路L電抗參數(shù)都以統(tǒng)一基準(zhǔn)的標(biāo)幺值給出，系統(tǒng)C的電抗值是未知的，但已知其正序電抗等于負序電抗。在K點發(fā)生a相直接接地短路故障，測得K點短路后三相電壓分別為Ua=1Z-120,Uc=1Z120.求系統(tǒng)C的正序電抗；求K點發(fā)生be兩相接地短路時故障點電流；求K點發(fā)生be兩相接地短路時發(fā)電機G和系統(tǒng)C分別提供的故障電流(假設(shè)故障前線路中沒有電流)。圖1電路原理圖課程設(shè)計的目的鞏固電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識；練習(xí)查閱手冊、資料的能力；3熟悉電力系統(tǒng)短路電流的計算方法和有關(guān)電力系統(tǒng)的常用軟件2設(shè)計原理2

2、.1基本概念的介紹1.在電力系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相短路。三相短路也稱為對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)。其他類型的短路都屬于不對稱短路。2正序網(wǎng)絡(luò):通過計算對稱電路時所用的等值網(wǎng)絡(luò)。除中性點接地阻抗、空載線路（不計導(dǎo)納）以及空載變壓器（不計勵磁電流）外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中，并且用相應(yīng)的正序參數(shù)和等值電路表示。3負序網(wǎng)絡(luò)：與正序電流的相同，但所有電源的負序電勢為零。因此，把正序網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)都用負序參數(shù)代替，并令電源電勢等于零，而在短路點引入代替故障條件的不對稱電勢源中的負序分量，便得到負序網(wǎng)絡(luò)。4零序網(wǎng)絡(luò)：在短路點施

3、加代表故障邊界條件的零序電勢時，由于三項零序電流大小及相位相同，他們必須經(jīng)過大地（或架空地線、電纜包庇等）才能構(gòu)成回路，而且電流的流通與變壓器中性點接地情況及變壓器的解法有密切關(guān)系。2.2電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定應(yīng)用對稱分量法分析計算不對稱故障時，首先必須作出電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)。為此，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線圖，中型點接地情況等原始資料，在故障點分別施加各序電勢，從故障點開始，逐步查明各序電流流通的情況。凡是某一序電流能流通的元件，都必須包括在該序網(wǎng)絡(luò)中，并用相應(yīng)的序參數(shù)和等值電路表示。除中性點接地阻抗，空載線路以及空載變壓器外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中，并且用相應(yīng)的正序參數(shù)和等值電路表示

4、，如圖2所示；負序電流能流通的元件與正序電流的相同，但所有電源的負序電勢為零。因次，把正序網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)都用負序參數(shù)代替，并令電源電勢等于零，便得到負序網(wǎng)絡(luò)如圖3所示；在短路點電流施加代表故障邊界條件的零序電勢時，由于三相零序電流大小及相位相同，他們必須經(jīng)過大地才能構(gòu)成通路，而且電流的流通與變壓器中性點接地情況及變壓器的接法有密切的關(guān)系。如圖4所示。利用各序的網(wǎng)絡(luò)圖可以計算出相應(yīng)的序阻抗。Xc（XT1Xl1XT2Xd”/WYS/VWYYV/YW圖2系統(tǒng)的正序網(wǎng)絡(luò)某系統(tǒng)單相、兩項接地短路電流的計算某系統(tǒng)單相、兩項接地短路電流的計算0 Xc(1XT1XL1XT2Xd”Vfa圖3系統(tǒng)的負序網(wǎng)絡(luò)X

5、T1/VvVvXL0ZvVAXT2/VWsVfa(O)圖4系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)2.2不對稱三相量的分解對稱分量法是分析不對稱故障的常用方法，根據(jù)對稱分量法，一組不對稱的三相量可以分解為正序、負序、零序三相對稱的三相量。在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量（電壓或電流），可以分解為三組對稱的相量，當(dāng)選擇a相作為基準(zhǔn)相時；三相相量與其對稱分量之間的關(guān)系為Ia(1)11aa2Ia1a2a3I111-a(3)-式中，運算子a=ej120,a2=ej240,且有1+小2=04=匕,L,打0）分別為&相電流的正序，負序和零序分量，并且有I=a2【I=aIb1)a(1)c(1)a(1)I=aII=a2【b(

6、2)a(2)c(2)a(2)I=I=Ib(0)c(0)a(0)最后可得到：I=I+I+Iaa(1)a(2)a(3)I=a2I+aI+I=I+I+I(3)ba(1)a(2)a(0)b(1)b(2)bI=aI+a2l+I=I+I+Ica(1)a(2)a(0)c(1)c(2)c(3)電壓的三相相量與其對稱分量之間的關(guān)系也與電流的一樣。3計算過程及步驟3.1系統(tǒng)C的正序電抗的計算應(yīng)用對稱分量法分析各種簡單不對稱時，都可以寫出各序網(wǎng)絡(luò)故障點的電壓方程式(4)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的各元件都只用電抗表示時,方程可寫成E-jX=V、eqff(1)fa(1)-jXI=Vff(2)fa(2)fa(2)-jXI=Vff(0)f

7、a(0)fa(0)丿式中E=V(0)，即是短路發(fā)生前故障點的電壓。eqf單相接地短路時，故障處的三個邊界條件為：V=0,I=0,I=0fafbfc用對稱分量表示為：+V+V=0,a2I+aI+I=0,fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)fa(2)fa(0)TOC o 1-5 h zaI+a2I+I=0fa(1)fa(2)fa(0)經(jīng)整理后便得到用序量表示的邊界條件為+V+V=0、fafa(2)fa(0)II=I=Ifa(1)fa(2)fa(0)根據(jù)邊界條件(5)和方程式(4)。即能確定短路點電流和電壓的各序分量為=j(x+X)1、fa(1)ff(2)ff(0)fa(1)=-jXIfa(2)

8、ff(2)fa(1)=-jXIfa(0)ff(2)fa(1)短路點非故障相得對地電壓為:G)=aV+aV+V=j(a2-a)X+(a2-1)XI、fbfa(1)fa(2)fa(0)ff(2)ff(0)fa(1)fa(1)=aV+aV+V=j(a-a2)X+(a-1)XIfcfa(1)fa(2)fa(2)ff(2)ff(0)根據(jù)設(shè)計任務(wù)所給的已知條件代入(7)式得：一1-j二j2一aX+(a2一1)XI22ff(2)ff(0)fa(1)一1+2ilj二jk一a2+(a一1)X!22ff(2)ff(0)fa(1)式與式相比并且將a2=-l-a代入兩式得:1-v；3j_2_G。)(2a+1)X+(a

9、+2)XfW(2a+1)X+(a一1)Xff(2)ff(0)對(10)式進行化簡，最終得到：X=Xff(0)ff(2)由系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)圖可得到：0.5(Xc+0.2)_0.3x0.25X+0.7_0.3+0.25C最后可解得：X=-0.0125C由此可得X=X=X=0.1364。ff(1)ff(2)ff(0)K點發(fā)生be兩相接地短路時故障點電流的計算根據(jù)設(shè)計要求可以看出要求的是兩相短路接地的情況，故障處的三個邊界條件為：I=0,V=0,V=0fafbfc用序量表示的邊界條件為I+1+I_0、fa(1)fa(2)fa(0)V_V_Vfa(1)fa(2)fa(0)G)最后得到：Ifa(1)j(Xf

10、f(1)V(0)f-XxX+ffWXff(0)ff(2)+Xff(2)G)以及XIff(0)Ifa(2)X+Xfa(1)ff(2)ff(0)XIIfa(0)X+Xfa(1)ff(2)ff(0)VXVVVjfIfa(1)fa(2)fa(0)X+Xfa(1)ff(2)ff(0)G)短路點故障相的電流為I_a2I+aII_(X+aX、+a2ff(2)ff(0)Ifbfa(1)fa(2)fa(0)X+Xfa(1)ff(2)ff(0)丿I_aI+a2II_(X+a2XI+aff(2)ff(0)fcfa(1)fa(2)fa(0)X+Xfa(1)kff(2)ff(0)丿丿(L4)將X=X=X=0.1364代

11、入式(12)可得I=-4.8876j，再將它們分別代入ff(1)ff(2)ff(0)fa(1)式(14)可得I=3.6657+3.349j和I=3.6657-6.349j由邊界條件可得I=0fbfcfa某系統(tǒng)單相、兩項接地短路電流的計算某系統(tǒng)單相、兩項接地短路電流的計算 3.3短路時發(fā)電機和系統(tǒng)C故障電流計算將I=-4.8876j以及X=X=X=0.1364分別代入式(13)可得fa(1)ff(1)ff(2)ff(0)X0.1364I=I=x(4.8873j)=2.4438jfaX+Xfa-.1364+-.1364ff(2)ff(-)X-.1364I=I=x(4.8876j)=2.4438jf

12、a(0)X+Xfa0.1364+-.1364ff(2)ff(-)根據(jù)電流與阻抗成反比可以算出由系統(tǒng)C和發(fā)電機G提供的各序電流ca(1)X+X+X+X+XcT1L1T22fa(1)0.25+0.250.25+0.25+0.15+0.050.0125x(4.8876j)二3.5546jca(2)X+XT22IX+X+X+X+XfacT1L1T220.25+0.250.25+0.25+0.15+0.050.0125x2.4438j二1.7773jXT2IcaX+X+Xfa(0)T1L0T20.250.15+0.15+0.25x2.4438j1.1108jGa(1)X+X+XcT1L1IX+X+X+X

13、+Xfa(1)cT1L1T220.15+0.05-0.01250.25+0.25+0.15+0.050.0125x(4.8876j)1.333j同理可算出I=0.6665jI=1.333jGa(2)Ga(0)根據(jù)式可算出在abc三相中分別由系統(tǒng)C和發(fā)電機G提供的短路電流:II+I+I3.5546j+1.7773j+1.1108j0.6665jcaca(1)ca(2)ca(0)TOC o 1-5 h z1J31J3Ia21+aI+1(/)x(3.5546)+(+/)x1.7773j+1.1108jcbca(1)ca(2)ca(0)22224.6173+1.9995jIaI+a21+1(1+上3j

14、)x(3.5546j)+(1乜j)x1.7773j+1.1108jccca(1)ca(2)ca(0)22224.6173+1.9995j同理可以算出I=0.6665jI=-1.7316+1.6662jI=1.7316+1.6662jGaGbGc4基于軟件PSASP仿真結(jié)果本次仿真用PSASP軟件，PSASP基于電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持，可以進行電力系統(tǒng)（輸電、供電和配電系統(tǒng)）的各種計算分析。4.1基于公用資源的交直流電力系統(tǒng)分析程序包有以下應(yīng)用功能:潮流計算、暫態(tài)穩(wěn)定、短路電流、網(wǎng)損分析、電壓穩(wěn)定、靜態(tài)安全分析、靜態(tài)和動態(tài)等值、直接法暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定、最優(yōu)潮流和

15、無功優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化協(xié)調(diào)、繼電保護整定與仿真。仿真結(jié)果部分截圖Bjr-v.jr.,1.）；可手審峙一.：棗廬:號鹽工.屮田zI.r,.：；V,:：1.jJ:網(wǎng)n.I小.段鼻4：置和丄!丄JWA.心気盤、I3vr=.-沁A-1-:：?:RMTI：-：-:K.VL-；.,rr：T.曲:：幣止-：墾眄JI強單輕用舉斥-星蕓我陪華電為至笙堆汁-層天語和JFl：F：*住2：|5-1-)1-；=?-|：|-rsi：TJr-1Alvrn17：*：i-5Tr.：tii-is:j：?：WG0&bl愁爭氓兔風(fēng)田|1M*二I劈毎.旨貳壁1回良|.冒滬/”尸陽疑R.:用*-L=出耒蜒歩葩3電巒=CER3-230、1-_

16、/乜1vjt_7piTU丿5咖-K*：r-d肩王短路電流簡表八.y；：-二：匸h紀(jì)箱作業(yè)觥,:：7?.2-Ol/13：|-:/-.Zj.AE両曲廨地：-:f：n；.(PLu.A.:.!.；：.弓及且支谿第果枷出:.：.1：|：?.：.F.I-t-.h-：SKI31K-：-S1).f!口訂：；汕r.-時間昌15;IS;2mg*噸曲更.劉iZ1S0.1452霽1SKOq伽啟08aO3T1zosOLCST1Z1KZCG母啟*I：(T11.8仏pl1L故障芍絞GEH4卻A相電圧柯站英相電圧暢荷e拒電圧枸岸打目電妊輕值difejsieaGKM-K3Q0JJ3X!OlslEloluieW翌塞O.S7F70

17、.B732JS3；酌88Q闊30.5453L.ie0L?ylit.99llj-99USlTE118L31單也：P.1LGEH30|網(wǎng)母哉GIH3-Z30GEH2-E：jjEH3-Z3：iSm-2305LH3-2S0ooonu./7939S225y3fi3519.IJ.!.2.34B.U9.嗣f；in.刖0.DOIT164.BB266.57Q.Ed9d153.432.dSDD30.02TS.E44.1391143.QT3.296630.Q0270.fid2.1020Mi.鮎1.E31ESO.ul閃目電iiTKfi閃目電贏相曲門目電Affifi廠I目電孤相01電盍IS皆（艮a）smtss!：3kT

18、刮冏:EK2T萸支布號GEI3E3：iGffiE-ESDGETr3：i0.G3T9/Si劉0.2m/3：|.0|伽/siaoi.i：tKJj/S5_!3DLCS79/39.S3D.肢/込卿DLZ354./2TQ.0DLL3G4/2TQ.0DClZMO/2M.AD0.S4E/2701IMQ.2S闖/37011X1a.ww/ZTOlMIXCfSE/2HJ.0DlamaooD/a.aolomawD/a.oDH21S/27ClIM1IX：LDOCS/OlDO1J：|_MM/OlM結(jié)果分析經(jīng)過計算可以看出系統(tǒng)在發(fā)生單相接地短路時V=0,V與V大小相同，相fafbfc位相反。同樣在發(fā)生兩相短路接地時bc兩相的電流大小相等，相位相反；非短路相電流為零；而且由系統(tǒng)C和發(fā)電機G提供的短路電流大小相反。而短路相無論是系統(tǒng)C還是發(fā)電機G他們的be兩相大小相等，相位相反?？偨Y(jié)通過此次電力系統(tǒng)課程設(shè)計，我的理論知識和實際操作能力都得到了很大的提高。我們小組做的是電力系統(tǒng)短路電流計算與分析，盡管這個題目只是電力系統(tǒng)中很小的一部分，但我還是從中學(xué)到了不少。對于以前電力系統(tǒng)的一