电力系统不对称短路计算..

1、目录目录11课程设计任务11.1设计题目11.2设计要求11.3题目要求分析21.3.1序网络的制定及标幺值的计算21.3.2复合序网的绘制21.3.3短路点入地电流及A相电压有名值的计算21.3.4发电机侧线路流过的各相电流有名值的计算22对称分量法在不对称短路计算中的应用32. 1不对称分量的分解32. 2序阻抗的概念42.3对称分量法在不对称短路计算中的应用53简单不对称短路的分析73.1单相（a相）接地短路73. 2两相（b相和c相）短路83.3两相（b相和c相）短路接地84电力系统不对称短路计算解题过程94. 1计算网络各元件序参数标幺值94.2制定正、负、零序网并计算各序组合电抗及

2、电源组合电势104.2.1系统各序等值网络104.2.2计算各序组合电抗及电源组合电势114.3计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值124.4计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值13总结15参考文献16武汉理工大学电力系统分析课程设计说明书电力系统不对称短路计算1课程设计任务1.1设计题目3、系统接线如下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。已知各元件参数为:发电机G：Sn=60MVA,Vn=10.5KV,Xdw=0.2,X2=0.25,E"二11KV；变压器T-l：Sn=60MVA,Vs(%)=10.5,Kti=10.5/115kV；变压器T-2：Sx=60MVA,V

3、s(%)=10.5,KT：=115/10.5kV；线路L：长L=90km,Xi二0.4Q/km,X0=3.5X1；负荷LD：Sld=40MVA,X：=l.2,XpO.35。选取基准功率Sb=60MVA,基准电压为平均额定电压。1.2设计要求(1) 制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。(2) 计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。(3) 计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。(4) 计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名1.3题目要求分析1.3.1序网络的制定及标幺值的计算要制定序网络图，必须根据电力系统的接线图、中性点接地情况及各序电流的流通情况，在故障点增加电势，

4、从故障点开始，逐步查明各序电流的流通情况。凡是某一序电流能流通的原件，都应当包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。要计算各元件的标幺值，需根据所选取的基准功率和基准电压，并结合元件本身的特性。1.3.2复合序网的绘制要绘制复合序网，首先应在各序网络中计算出各序组合电抗及电源组合电势，再利用对称分量法对此种不对称短路进行分析，写出各序网络故障点的电压方程式（各元件都只用电抗表示），再根据不对称短路的具体边界条件写出的方程來求解。133短路点入地电流及A相电压有名值的计算要计算短路点入地电流及电压有名值，可以在复合序网中求解。在复合序网中可以很容易得到某相电流的各序分量，由此可以得出各

5、相电流值，再根据具体短路情况找出哪相电流为入地电流即可，同时也可以计算出各相电压。1.3.4发电机侧线路流过的各相电流有名值的计算要计算发电机侧线路流过的各相电流有名值，应在各序网络中求出发电机侧线路流过的相电流的序分量，然后就容易求得各相电流有名值了。2对称分量法在不对称短路计算中的应用对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。2.1不对称分量的分解在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电流或电压），可以分解为三组三相对称的相量，当选择a相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间(2-1)的关系（如电流）为cr11

6、式中，运算子叫心。,且有1+d+=0卫=1；、八a（0）分别11(2-2)为a相电流的正序、负序和零序分量，并且有厶=°/“，4(2)=aA(2)'b(O)'c(O)ct(O)由上式可以做三相量的三组对称分量如图2-1所示。正序分量九=总=氏负序分量零序分量图21三相量的对称分量由式(2-1)、(2-2)有(2-3)Ia=Ia(l)+Ia(2)+Ia(0)1b=(1a+41a(2)+Ia(0)=/b+/b(2)+Ih(0)>IcCl1“+(II“(2)+化=/+/c(2)+Ic0)电压的三相相量也与其对称分量之间的关系也与电流的一样。2.2序阻抗的概念OaObZ

7、bbZs>图2-2静止三相电路元件以一个静止的三相电路元件为例來说明序阻抗的概念。如图2-2所示，各相自阻抗分别为Z肿3乙；相间互阻抗为zab=zba,zbc=zcb,zca=zac。当元件通过三相不对称的电流时，元件各相的电压降为或写为AV/%=AVCZqqZ“bZgZbcZ“ib(2-4)(2-5)将三相量换成对称分量可得AVl20=SZS-l20=ZscIL20(2-6)式中，Zc=SZS称为序阻抗矩阵。当元件结构参数完全对称时,即"=孤=J=5=5=S时zxc=szs"1aCT114,Z,”Z-zzsm00知000乙-乙”00知000乙+2乙000-(2-7)

8、(2-8)为一对角线矩阵，将式（2-6）展开，得北二、z知人%二二）匚（2）=%)go).2.3对称分量法在不对称短路计算中的应用现以图23所示的简单电力系统为例來说明应用对称分量计算不对称短路的一般原理。一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗Zn接地。a相发生单相接地，使故障点出现了不对称的情况，有乞=0S（2-9）图2-3简单电力系统单相短路由分析门J得三相对称分量图为ZnJJ1|4=01、-11pc=O11（a）模拟电路图（b）正序电路图（C）负序电路图从而列出三个相序的方程如下(2-10)E-（0（1）+%1）入=匕0（1）0-（"+弘2）乙（2）=忆:°一（o

9、）+"（0）+3乙）"、=V或写成EZIHf厶愉（1）"(2-11)0-Z#/2）=%0-Z#（o）S（o）二（0）且各序等值网络如图24所示(a)绘価才做）(b)图2-4正序(a).负序(b)和零序(c)等值网络3简单不对称短路的分析3.1单相(a相)接地短路单相接地短路是，故障处的三个边界条件为:Vfa=OJfb=Ifc=O经过整理后得到序量表示的边界条件为:Vfa(l)+Vfa(2)+Vfa(o)=0>Ifa(l)=Ifa(2)=Ifa(O)“由边界条件可得单相短路的复合序网络如图3-1Z；=Zg-Zl5Us图3-1单相短路的复合序网3.2两相(b相和

10、c相)短路b相和C相短路的边界条件为:Ifa=O?Ifb+Ifc=0,Vfb=Vfc经过整理后便得到用序量表示的边界条件为：Ifa(O)OIfa(l)+Ifa(2)OaVfa(l)=Vfa(2)由边界条件可得两相短路的复合序网络如图3-2Jal1Z：=Zg+Zl1JnJa：LZi=Zg+Zl图3-2两相短路的复合序网3.3两相(b相和c相)短路接地b相和C相短路接地的边界条件为：Ifa=0,Vfb=09Vfc=0经过整理后得到序量表示的边界条件为:Ifa(l)+Ifa(2)+Ifa(0)=0>Vfa(l)=Vfa(2)=Vfa(O)由边界条件可得两相接地短路的复合序网络如图3-3乙=亦厶

11、r-lZo=Zg+Zl+3ZnUmI图33两相短路接地的复合序网4电力系统不对称短路计算解题过程4.1计算网络各元件序参数标幺值设SB=60MVA,VB=Vavo下面求各元件标幺值：E=E"/匕=11/10.5=1.048C发电机X/-G（i）=xd于=02x=0.2、n60XQ（.=x.注=025x=0.25SN60武汉理工大学电力系统分析课程设计说明书SB10.5V%Too-SbSn=0.105X线路討，并X严L寻=0.4X90X=0.163-XL=0.163x-=0.109;33XL(0)=3.5x0.109=0.382负荷Xld：V-LD(2)xAsLD=0.35x=0.52

12、54.2制定正、负、零序网并计算各序组合电抗及电源组合电势4.2.1系统各序等值网络(1) 正序网络图1/0.2rv-v.o2/0.105M01090-vw.oi-zrvoB-rv-v-x-o4/0.05454).105&182)E1=1048cc)Vfa(2) 负序网络图武汉理工大学电力系统分析课程设计说明书11(3)零序网络图20.10530382Vf8(0)4.2.2计算各序组合电抗及电源组合电势(1)正序网络X=XG1)+Xri+1X厶=0.2+0.105+0.109=0.414X2=XL+Xr2+Xg=0.054+0.105+1.8=1.9601.048x1.9600.414

13、+1.960=0.865=岭咲以心船鬻®42(2)负序网络2X=XC(2)+XTl+-XL=0.25+0.105+0.109=0.464武汉理工大学电力系统分析课程设计说明书T2=0.054+0.105+0.525=0.68(3) 零序网络2X趴0)=XTl+-XL(0)=0.105+0.382=0.487所以，复合序网络如下图所示IVf(0)IVfa(1)lfa(2)1VfaIIfa(O)Vfa(0)IXff(1)=0342Xff(2)=0.276Xff(0)=0.487lfa(1)4.3计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值对于两相接地短路X(1.1)=XgX阿=0.276x

14、0.487=°】?61XtK2)+Xff(Q)_0.276+0.487-'7-泊佥产吵笛115KV侧的基准电流为IH=厂=0.301KA73x115I武汉理工大学电力系统分析课程设计说明书因此，两相接地短路时/艸=竺2=1.670fa木(0.342+0.176)/憾)=/黑x/B=1.670x0.301=0.503K4短路点入地电流/尸)=加3胡=1.519x0.503=0.764/3根据边界条件有：Vfo(0)则卩jXff(o)XXff(2心=J°豐26上670=0.294昭3xff(O)+Xff(2)0.487+0.276VI1cA相电压有名值：咕=3乞（）xg

15、=3xj0.294x击=5&56jKV4.4计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值计算发电机侧线路流过的A相电流的正序分量。Jl.05-j0.295)(0.2+0.105+0.109)=1.824计算发电机侧线路流过的A相电流的负序分量。11=-丿0295八0.25+0.105+009)=-0.636故发电机侧线路流过的A相电流的标幺值为匚”=7+二"=1.8240.636=1.188此时基准电流值为二60b_屈论73x10.5=3.299KA发电机侧线路流过的A相电流的有名值为=1.188x3.299=3.919由对称分量法知，发电机侧线路流过的B相电流的标幺值为1武汉

16、理工大学电力系统分析课程设计说明朽Ih'=a2/i"+a12=-0.594-)2.131=2.212Z-105.58°发电机侧线路流过的B相电流的有名值为=Z/xIH=2.212Z-105.58°x3.299=7.297Z-105.58°KA发电机侧线路流过的C相电流的标幺值为c=a11+a212=-0.594+J2.131=2.212Z105.58：发电机侧线路流过的C相电流的有名值为Ic=Ic'xIB=2.212Z105.58°X3.299=7.297Z105.58°KA武汉理工大学电力系统分析课程设计说明书心纟口通过结果分析表明，系统发生不对称短路时，作用于电动机端的电压可能包含有正、负、零序分量，使电动机的驱动转矩减小。应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须做出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图、中性点接地情况等原始资料，在故