电力系统短路计算设计

1、*罅由京林4火火吻曲 NANJING FORESTRY UNIVERSITY电力系统设计设计人专业学号指导老师日 成期绩1、设计题目2:电力系统短路计算、电力系统原理接线图i22QKV2x20J/?COSd-OS?0.1423- 2乂 240.1* 月 ,%-lS4M 50aa ras£>-o.8A； "=0.124配= 1CJ2 X 既5mL: 6 - 14电力系统元件型号数据发电机=变压器;电抗器如图所不如3所示MCL10.1000 配电线路Xr%=10LKL3、L5.L7.L2L4L6L8LG；300LGJ300LGJ300LGJ30060KM80KM20KM2

2、0KM.四、设计任务4.1计算系统各元件的电抗以SB100MVA,Ub Uav 为基准4.2 短路类型的短路电流计算4.2.1当发电机电势取E1.08 时计算4M母线发生三相短路,两相短路，单相短路流到短路点的短路电流。4.3 不同点短路时的短路电流计算4.3.1 计算2M母线上发生三相短路流到短路点的短路电流4.3.2 计算5M母线上发生三相短路流到短路点的短路电流。4.4 输电线上的短路电流计算5M母线上发生三相短路，流到1L8L上的短路电流。4.5 任意时刻短路电流的计算计算4M母线上发生三相短路，分别计算 t=0s, t=0.2s, t=4s, 故障点流 过的短路电流周期分量及各电源的

3、短路电流。五、设计说明书撰写要求1 .设计内容全面，说明部分条理清晰，计算工程详略得当。2 .数据列表分析明晰，需要列表的有：不同短路类型的短路电流计算结果不同点短路时的短路电流计算结果任意时刻短路电流的计算结果课程设计说明书装订顺序：封面、成绩评审意见表、任务书、目录、正文、参考 文献目录1 .绪论1.1 电力系统三大计算 51.2 电力系统短路故障概述 52 .短路电流分析2.1 对称分量法62.2 序网络63 .正文3.1 不同短路类型的短路电流计算 73.2 不同点短路时的短路电流计算 123.3 任意时刻短路电流的计算结果 134 .参考文献161.绪论1.1电力系统三大计算1 .潮

4、流计算研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算， 常规潮流计算的任务是根据 给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态， 如各母线上的电压（幅值 及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定 计算和故障分析的基础。2 .短路故障计算主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、 电压及其在电力网中的分布。短路电流计算是故障分析的的主要内容。 短路电流 计算的目的，是确定短路故障的严重程度，选择电气设备参数。整定继电保护， 分析系统中负序及零序电流的分布，从而确定其对电气设备和系统的影响。3 .稳定性计算给定运行条件下的电力系统，在受到扰动

5、后，重新回复到运行平衡状态的能力。 系统中的多数变量可维持在一定的范围， 使整个系统能稳定运行。根据性质的不 同，电力系统稳定性可分为功角稳定、电压稳定和频率稳定三类。1.2电力系统短路故障概述电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障。一般说来，最严 重的短路是三相短路。当发生短路时，其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路， 以避免故障部分继续遭受危害， 并 使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来， 这要求电气设备必须有足够的机械 强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能

6、力， 即必须经得起“可能 最大短路的侵扰”而不致损坏。因此，电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随 之增大，采用计算机辅助计算势在必行。1 .短路故障（横向故障）：电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。短路类型：4种。1）单相接地短路（发生概率最大的短路类型）2）两相短路3）两相短路接地4）三相短路（对称短路、最严重的短路类型）2 .短路原因及危害原因：客观（绝缘破坏：架空线绝缘子表面放电，大风、冰雹、

7、台风）、主观（误操作）。危害：短路电流大（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。3 .解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、用联电抗器等。2.2对称分量法以及序网络2.2.1 对称分量法电力系统正常运行时可认为是对称的，即各元件三相阻抗相同，各自三相电压、 电流大小相等，具有正常相序。电力系统正常运行方式的破坏主要与不对称故障 或者断路器的不对称操作有关。由于整个电力系统中只有个别点是三相阻抗不相 等，所以一般不使用直接求解复杂的三相不对称电路的方法，而采用更简单的对称分量法进行分析。对称分量法就是将一组不对称的三相相量分解为三组对称

8、的三相相量，或者将三组对称的三相相量合成一组不对称的三相相量的方法。2.2.2 序网络序网络分为正序，负序，零序。利用对称分量法分析电力系统的各种不对称故 障，首先应该绘出与系统各序阻抗相对应的序网络， 利用序网络一次求得待求电 量的各序分量之后，在进行合成，求的最终结果。正序网络：用以计算对称三相短路时的网络，流过正序电流的全部元件的阻抗 均用正序阻抗表示。正序网络首先在短路点加入短路点电压的正序分量，正序分 量电流流经的原件，用相应的正序阻抗表示，电源中性点与负荷中性点等电位， 直接用导线相连，设为等电位。负序网络：与正序网络相似，在短路点加上短路点电压的负序分量， 发电机没 有负序电动势

9、，中性点阻抗不计入负序网络。因为发电机的负序电势为零，所以 负序网络中电源支路负序阻抗的终点不接电势， 而与零电位相连，并作为负序网 络的起点，短路点就是该网络的终点。零序网络：在零序网络中，不包含电源电势。只在短路点存在有由故障条件 所决定的不对称电势源中的零序分量。各元件的阻抗均应以零序参数表示。零序电流实际上是一个流经三相电路的单相电流，经过地或与地连接的其它 导体（例如地线、电缆包皮等），再返回三相电路中。只有当和短路点直接相连 的网络中至少具有一个接地中性点时， 才可以形成一个零序回路。如果与短路点 直接相连的网络中有好几个接地的中性点，那么有几个零序电流的并联支路。在绘制等值网络时

10、，只能把有零序电流通过的元件包括进去，而不通过零序 电流的元件应舍去。作出系统的三线图，在短路处将三相连在一起，接上一个零 序电势源，并从这一点开始逐一的查明零序电流可能通行的回路。画完各序网络并简化，并求出各序网络的点小电源电动势和各序等值电抗。Al正文A2天说土系统1M2 x240J/TL4Lr£%-184x50A/E4COS£>=O.SA； "=0.124rV、%G = 10 5->22a/rr22QKV:X P4M 以、-142x20J/?CC?Sd-0S50.1423 5#解：首先计算各元件基准电抗标幺值，取基准容量SB 100MVA,UB

11、Uav。绘制.等效电路并化简，如下图所示LvLVf发电机 G1、G2 G3 G4:X1 X2 X3 X4 Xd -SB 0.124 -00- 0.198 SN50/0.8. .S100发电机 G5 G6:X5 X6 Xd -B 0.1423 0.605SN20/0.85变压器 T1、T2、T3、T4: X7 X8 X9 X10 UK%9B ”史竺° 0.167 100 SN100 63T5 、T6: X11 X12 U2K%-SB- 旭100 0.075100 SN 100 240T7 、T8: X13 X14 UK%-SB-14 100 0.156100 SN 100 90线路 W

12、L1:X15X16X0L-SB2 Uav0.460100222020.05WL2：XX18SBX0L Uav0.48010022020.066WL3:X19X20XoL-SB Uav0.4201000.0172202将图(a)的等值电路化简，如图(b)所示X21(0.198 0.167)/40.05/20.116X22(0.605 0.075)/20.066/20.373X230.017/2 0.00923X240.156/2 0.078(1) .当发电机电势取E 1.08时计算4M母线发生三相短路，两相短路，单相短路流到短路点的短路电流单相短路：正序网络与负序网络相同如下图所示：.零序网络由

13、于线路阻抗不同如下图所示:X25X260.116 0.373(-0.009) 0.0970.116 0.373(0.198 0.167)/4 (0.05/2) 3 0.166(0.605 0.075)/2 (0.066/2) 3 0.439X27(0.017/2) 3 0.026(0.097 0.097 0.11)jj3.553故A相的短路电流为100I 总 3 3.553 .32.797KA 220两相短路：当选择b、c相短路时，此时复序网为正序和负序的并联I正 I负 EX正X负108 j5.567 (0.097 0.097)j/ 0.166 0.439X 等(0.026) 0.11k 0.

14、166 0.439 发电机电势E=1.08,假设是A相发生单相接地电路，此时的负荷序网为三个网络串联，因此1.08故障相电流为：IBj"3I 正jT3j5.5679.6421c jJ3I 正 jV3 j5.567 9.642具有名值为：IB IC 9.642 100 2.53KA 220 .3三相短路：等值网络（b）可化简为等值网络（c）11'E 100X 3 2201.081000.097, 3 2202.922KA短路类型单相短路两相短路三相短路短路电流2.797KA2.53KA2.922KA(2) .计算2M母线上发生三相短路流到短路点的短路电流等值电路可化简为下图,

15、/ / . k0.116 0.3730.116 0.3730.0881.0812.273KA0.088计算5M母线上发生三相短路流到短路点的短路电流。等值网络如下图0.116 0.373X 3 (-0.009 0.078) 0.1751.080.1750.116 0.373短路点2M5M短路电流12.273KA6.171KAI短X 36.171KA(3).计算5M母线上发生三相短路，流到1L8L上的短路电流。当5M母线上发生短路时，I短6.171KA.线路 7L、8L: X7L X8LX0L-SB2 0.4 20 1002. 0.017Uav2202、， X7LX7L8L0.085 X24 0

16、.0782I 7L8LI短X24X7L8L所以I 7L8LI 短 X 24X7L8L6.1710.0780.0855.663KAI7L I8L 号 野 ZB32KAI 5L I 6LI 7L8L I 短25.663 6.17325.918KA11L2L I 3L4L2I5L 2 5.918 11.836KA11 L2LI 3L4LX22X 21所以I1LI 2L1 I 5L6L X 222 X21 X2211.836 0.3730.373 0.1164.514KA11I3L I4L -(I5L6L 2I1L) - (11.836 4.514 2) 1.404KA短路线路1L2L3L4L5L6L

17、7L8L短路电流4.514KA1.404KA5.918KA2.832KA(4).计算4M母线上发生三相短路，分别计算t=0s, t=0.2s, t=4s, 故障点流过的短路电流周期分量及各电源的短路电流。等值网络如下图所示G4转移电抗为发电机G1、G2 G3X210.116 0.0090.116 0.0090.3730.128计算电抗为Xca1 0.1284 500.8 1000.32查运算曲线得I1*(T 0)3.351 1*( T 0.2)2.6 I 1*(T 4)2.33短路电流有名值为I1(T0)I1*(T 0)IB13.35(4 50)/0.82.198KAI1(T0.2)I 1*(

18、 T 0.2) I B1 2.6(4 50)/0.8.3 2201.706KAI1(T4)I1*(T 4)I B12.33(4 50)/0.83 2201.529KA,.发电机G5 G6转移电抗为X220.373 0.0090.373 0.0090.1160.4112.321计算电抗为Xca2cav2 240 0.4110.85 100查运算曲线得I2*(T0)0.44 I 2*(T 0.2)0.41 I 2*(T 4)0.425短路电流有名值为I 2(T0)I 2*( T 0)I B20.44(2 240)/0.850.652KA3 220I 2(T0.2)I 2*( T 0.2) I B 20.41(2 240)/0.85 0.608KA.3 220I 2(T4)I 2*( T 4)I