电力系统不对称短路计算与分析报告

题目：电力系统不对称短路计算与分析初始条件：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:S=60MVA,V=10.5KV，X〃=0.2,X=0.25,E〃=11KV;NNd2变压器T-1:Sn=60MVA,Vs(%)=10.5,、=10.5/115kV;变压器T-2：Sn=60MVA,Vs(%)=10.5,K/115/10.5kV;线路L:长L=90km,X1=0.4Q/km,X0=3.5X1;负荷LD:S=40MVA,X=1.2,X=0.35。LD12要求完成的主要任务：选取基准功率Sb=60MVA,基准电压为平均额定电压，要求:制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。时间安排：熟悉设计任务5.27收集相关资料5.28选定设计原理5.29计算分析及结果分析5.30--6.6撰写设计报告6.7TOC\o"1-5"\h\z指导教师签名：年月日系主任(或责任教师)签名：年月日目录\o"CurrentDocument"摘要I\o"CurrentDocument"1题目分析及解决方案1\o"CurrentDocument"1.1题目要求分析1\o"CurrentDocument"1.2解决方案及原理1\o"CurrentDocument"2分析和计算过程5\o"CurrentDocument"2.1三序网络建立及序参数标幺值计算5\o"CurrentDocument"2.2计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网6\o"CurrentDocument"2.3计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值7\o"CurrentDocument"2.4计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值8结束语错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。本科生课程设计成绩评定表错误!未定义书签。摘要本课程设计针对电力系统简单不对称短路中的两相短路接地故障，应用对称分量法对其进行了分析和相关计算。其中，制定了三序网络并计算了网络各元件序参数标幺值，绘制了复合序网，计算了短路点的入地电流有名值和非故障相电压有名值，计算了短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。关键词：简单不对称短路两相短路接地故障对称分量法标幺值1题目分析及解决方案1.1题目要求分析制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。根据题目要求可知，首先要对三序网络的建立规则十分熟悉和了解，并能运用标幺制进行序参数的计算，通过对三序网络的化简求出各序网络的组合电势和组合电抗，根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，绘制复合序网。从而求得短路点正序分量电流，继而可求负序和零序分量电流、短路点非故障相电压、短路点入地电流，最后通过三序网络可计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。1.2解决方案及原理电力系统简单不对称短路有单相接地短路、两相短路和两相接地短路。为了简化计算，假定短路是金属性的，即不计短路点的孤光电阻及接地电阻，短路点为直接接地。无论是何种短路，利用对称分量法，都可以写出短路点各序网络的电压方程"¥气11ua2=-必°万I：2U"=_jXI•a0，此a0这三个方程式共含有各序电压、电流6个未知量。因此，还需根据不对称短路的边界条件列出另外三个方程式，才能求解。图1表示b、c两相接地短路的情况。IcI匕Uu-?IcI匕Uu-?图1两相接地短路短路点的边界条件为/・=o'aUb=0U广o(1)用对称分量表示即为短路点的边界条件为/・=o'aUb=0U广o(1)用对称分量表示即为"a】+/a2+U；o=oaUa1+"a2+Ua0=。经整理后便得到用序量表示的边界条件Ia1+心A0=0U-U-U

a1—a2—a0J将方程式（1）和（2）联立求解即得到短路点的正序分量电流为I-—一…一

a1j(X/+X2£〃X0P将方程式（1）和（2）联立求解即得到短路点的正序分量电流为根据两相接地短路的边界条件所组成的复合序网如图2所示，复合序网由正、负、零序网络并联组成。图2两相接地短路复合序网短路点电流、电压的各序分量为ala2ala0U•_U•ala2a0alalalala2a0al短路点非故障相的电压为U.alU.alj3al短路点故障相的电流为al=(a2—=(a—ala2Xal根据上式可以求得两相接地短路时故障相电流的绝对值为TTT。TI(1,1)=T=T=、：3|1—(X——o£X2£)——I\0£2£2分析和计算过程2.1三序网络建立及序参数标幺值计算计算各元件电抗标幺值，绘出各序等值网络。取基准功率Sj60MVA,Ud=Uav1）正序网络。所有元件均包含在正序网络中。正序等值网络如图3所示。图3正序等值网络0.2x60=0.2,X=0.105x60=0.105TOC\o"1-5"\h\z60260v6060X=0.4x60x115-=0.109,X=0.4x30x口^-=0.054X=0.105x—=0.105,X=1.2x—=1.85606402）负序网络。负序等值网络如图4所示。图4负序等值网络X=0.25,X=0.105,X=0.109X=0.054,X=0.105,X=0.35x40=0.5253）零序网络。由于变压器°靠近短路点一侧的绕组Y接法中性点没有接地，零序电流不能通过，所以变压器T2及其之后的负荷均不包含在零序网络中，变压器T1远离短路点一侧绕组采用三角形接法，可在三角形绕组中形成环流，但流不到外电路上去，所以发电机不包含在零序网络中。零序等值网络如图5所示。图5零序等值网络X=0.105,X囱1112捐0.109图5零序等值网络X=0.105,X囱1112捐0.109=0.3815你（（12图6化简过程正序、负序和零序网络化简过程如图6所示。对于正序网络，先将电抗1、2、3合并的到7,电抗4、5、6合并得到8，再将支路7和8并联得等值电势和输入电抗分别为EEX1.048x1.959===0.867eqx+x0.414+1.95978vxx0.414x1.959X=—==0.342f⑴X+X0.414+1.95978对于负序网络，图先将电抗1、2、3合并的到7,电抗4、5、6合并得到8，再将支路7和8并联得输入电抗为

X=q=0.464x0.684=0.276

ff(2)X+X0.464+0.68478对于零序网络，将电抗2、3合并即可得到输入电抗为X=X+X=0.105+0.3815=0.4865将正、负、零三序网络并联得到复合序网络如图7所示。图7复合序网络2.3计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值由前面已经得到了各序网络的组合电势和组合电抗，便可根据公式求出短路点正序分量电流，从而计算出短路点的入地电流和A相电压有名值。基准电流为60=60=0.301KA■v'3x115则短路点正序分量电流为I赖E(1I赖E(1，D=v"成ff(1)+f(/—I=dff(2)0.867x0.301=0.504KA0.276x0.48650.342+0.276+0.4865再根据公式很容易求得两相接地短路时故障相电流的绝对值，也即短路点的入地电流为I(1,1)=

k—/=v；3'1—I(1,1)=

ky(x打(2)*x甘(o)2a1f3*1—7=，拦76**6汶、乂0.504=0.766KA、:(0.276+0.4865)2A相电压标幺值为Ua=3Ua1=3.X*⑵X(0)ff(2)ff(0)

I\=3x班76*0.4865x1.673=0.884a10.276+0.4865电压基准值为115—=66.40KV；3则A相电压有名值为U=0.884x66.4=58.70KV2.4计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值先计算各序网络中的电流分量，再根据对称分量法可求出三相电流。在正序网络中，发电机侧线路流过的A相电流的正序分量为I=L048-0.295=18191*0.414•在负序网络中，发电机侧线路流过的A相电流的负序分量为I=45=—0.6362*0.414由于零序网络中，发电机侧没有短路电流，故零序分量为0。则发电机侧线路流过的A相电流的有名值为I=I+I+I=1.819-0.636=1.183a*a*1*2*0*基准电流为BB60<3x10.5=3.299KA则发电机侧线路流过的A相电流的有名值为I=1.183x3.299=3.903KA由对称分量法可知，发电