電力系統(tǒng)短路計算設(shè)計

1、電力系統(tǒng)設(shè)計設(shè) 計 人_專業(yè)_學(xué)號_指導(dǎo)老師 _日期_成績_一、設(shè)計題目2：電力系統(tǒng)短路計算二、電力系統(tǒng)原理接線圖四、設(shè)計任務(wù)4.1 計算系統(tǒng)各元件的電抗以sb100mva, ubu av 為基準(zhǔn)4.2短路類型的短路電流計算4.2.1當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢取 e1.08時計算 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)短路時的短路電流計算4.3.1計算 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 任意時刻短路電流的計算

2、計算 4m 母線上發(fā)生三相短路，分別計算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)計說明書撰寫要求1. 設(shè)計內(nèi)容全面，說明部分條理清晰，計算工程詳略得當(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算結(jié)果不同點(diǎn)短路時的短路電流計算結(jié)果任意時刻短路電流的計算結(jié)果課程設(shè)計說明書裝訂順序：封面、成績評審意見表、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)三大計算51.2 電力系統(tǒng)短路故障概述52.短路電流分析2.1 對稱分量法62.2 序網(wǎng)絡(luò)63.正文3.1 不同短路類型的短路電流計算73.2 不同點(diǎn)短路時的短路電流計

3、算123.3 任意時刻短路電流的計算結(jié)果134.參考文獻(xiàn)161. 緒論1.1 電力系統(tǒng)三大計算1.潮流計算研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計算， 常規(guī)潮流計算的任務(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。 潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎(chǔ)。2.短路故障計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，故障電流、電壓及其在電力網(wǎng)中的分布。 短路電流計算是故障分析的的主要內(nèi)容。 短路電流計算的目的，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

4、流的分布，從而確定其對電氣設(shè)備和系統(tǒng)的影響。3.穩(wěn)定性計算給定運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)， 在受到擾動后，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， 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，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)

5、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)短路電流計算是電力系統(tǒng)運(yùn)行分析， 設(shè)計計算的重要環(huán)節(jié)， 許多電業(yè)設(shè)計單位和個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， 短路電流計算工作量也隨之增大，采用計算機(jī)輔助計算勢在必行。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

6、4) 三相短路（對稱短路、最嚴(yán)重的短路類型）2. 短路原因及危害原因：客觀（絕緣破壞：架空線絕緣子表面放電，大風(fēng)、冰雹、臺風(fēng)）、主觀（誤操作）。危害：短路電流大（熱效應(yīng)、電動效應(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、自動重合閘、串聯(lián)電抗器等。2.2 對稱分量法以及序網(wǎng)絡(luò)2.2.1 對稱分量法電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時可認(rèn)為是對稱的， 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稱故障或者斷路器的不對稱操作有關(guān)。 由于整個電力系統(tǒng)中只有個別點(diǎn)是三相阻抗不相等，所以一

7、般不使用直接求解復(fù)雜的三相不對稱電路的方法， 而采用更簡單的對稱分量法進(jìn)行分析。對稱分量法就是將一組不對稱的三相相量分解為三組對稱的三相相量， 或者將三組對稱的三相相量合成一組不對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。利用對稱分量法分析電力系統(tǒng)的各種不對稱故障，首先應(yīng)該繪出與系統(tǒng)各序阻抗相對應(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)：用以計算對稱三相短路時的網(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

8、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)序電動勢， 中性點(diǎn)阻抗不計入負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。 因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的負(fù)序電勢為零， 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， 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。只在短路點(diǎn)存在有由故障條件所決定的不對稱電勢源中的零序分量。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)中至少具有一個接地中性點(diǎn)

9、時，才可以形成一個零序回路。 如果與短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中有好幾個接地的中性點(diǎn)，那么有幾個零序電流的并聯(lián)支路。在繪制等值網(wǎng)絡(luò)時，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， 接上一個零序電勢源，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)小電源電動勢和各序等值電抗。正文解：首先計算各元件基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值，取基準(zhǔn)容量sb100mva ,u bu av 。繪制等效電路并化簡，如下圖所示。發(fā)電機(jī) g1、g2、 g3、g4: x1x 2x 3x 4” sb0.1241000.198x dsn50

10、 / 0.8發(fā)電機(jī) g5、g6: x 5x 6x d” sb0.14231000.605sn20 / 0.85變壓器 t1、t2、 t3、t4： x 7x 8x 9x10u k % sb10.5 1000.167100sn10063t5、t6： x11x12u k % sb18 1000.075100sn100 240t7、t8： x13x14u k % sb14 1000.156100sn100 90線路 wl1:x15x16x 0 lsb20.4601000.05u av2202wl2:x17x18x 0 lsb0.4801000.0662202u av2wl3:x19x 20x 0 ls

11、b0.4201000.017u av22202將圖（ a）的等值電路化簡，如圖（b）所示。x 21( 0.1980.167) / 40.05 / 20.116x 22(0.6050.075) / 20.066 / 20.373x 230.017 / 20.009x 240.156 / 20.078(1). 當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢取 e1.08 時計算 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。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：0.1160.373x 正x 負(fù)(0.009)0.097零序網(wǎng)絡(luò)由于線路阻抗不同如下圖所示：x 25(0.1980.167) / 4( 0.05 /

12、2)30.166x 26(0.6050.075) / 2(0.066 / 2)30.439x 27(0.017 / 2)30.0260.166 0.439x 零 （0.026） 0.11發(fā)電機(jī)電勢 e=1.08，假設(shè)是 a 相發(fā)生單相接地電路，此時的負(fù)荷序網(wǎng)為三個網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，因此i 正i 負(fù)i 零e1.08x負(fù) x 零（0.097j3.553x 正0.097 0.11） j故 a相的短路電流為i 總31002.797ka3.5532203兩相短路：當(dāng)選擇b、c 相短路時 , 此時復(fù)序網(wǎng)為正序和負(fù)序的并聯(lián)i 正i 負(fù)e1.08j 5.567x 正x 負(fù)（0.097)j0.097故障相電流為：i b

13、j3i正j3j5.5679.642i cj3i正j 3j5.567 9.642其有名值為： i bi c9.6421002.53ka2203三相短路：等值網(wǎng)絡(luò)（ b）可化簡為等值網(wǎng)絡(luò)（ c）e1001.08100i 短32200.09732.922kax220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0.1160.373x 20.0880.1160.373e1.08i 短12.273kax 20.088計算 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x 3( 0

14、.1160.3730.009 0.078) 0.1750.1160.373i 短e1.086.171kax 30.175短路點(diǎn)2m5m短路電流12.273ka6.171ka(3). 計算 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，i 短6.171ka .線路 7l、8l： x 7 lx 8 lx 0l sb20.4201000.017u av2202x 7l8 lx 7l0.085x 240.0782i 7 l8 lx 24所以 i 7 l8 li 短x 246.1710.078i 短x 7l 8lx 7 l 8l0.0855.663kai 7li 8li

15、7 l 8l5.6632.832ka22i 5li 6li 7 l 8li 短5.6636.173225.918kai1l 2 li 3l 4l2i 5 l2 5.91811.836kai1 l 2 lx 22 所以 i1li 2l1 i 5l 6 lx 22111.8360.3734.514kai 3 l 4 lx 212x 21x 2220.3730.116i 3li 4l1 ( i 5 l 6 l2i 1l )1(11.8364.5142) 1.404ka22短路線路1l2l3l4l5l6l7l8l短路電流4.514ka1.404ka5.918ka2.832ka(4). 計算 4m 母線

16、上發(fā)生三相短路，分別計算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0.1160.0090.116 0.009x 210.1280.3734500.32計算電抗為 x ca1 0.1281000.8查運(yùn)算曲線得 i 1*( t 0)3.35i 1*( t 0.2)2.6i 1*( t 4)2.33短路電流有名值為(450) / 0.8i1( t 0)i1*( t 0) i b1 3.3532.198ka220(450) / 0.8i1( t 0.2)i 1*( t 0.2) i b12.61.

17、706kai1( t 4) i1*( t 4 ) i b1 2.33 ( 4 50) / 0.81.529ka3220發(fā)電機(jī) g5、g6轉(zhuǎn)移電抗為x 220.373 0.0090.373 0.0090.4110.116計算電抗為 x ca222402.3210.4111000.85查運(yùn)算曲線得 i 2*( t 0)0.44i 2*( t 0.2)0.41i 2*( t 4)0.425短路電流有名值為a(2240) / 0.85i 2( t 0)i 2*( t 0) i b2 0.4430.652ka220i 2( t 0.2) i 2*( t 0.2) i b 2 0.41 (2 240) / 0.850.608ka3220i 2( t 4) i 2*( t 4) i b 2 0.425 ( 2 240) / 0.850.630ka3220所以 4m母線上總的短路