系统不对称短路计算

1、摘 要随着电力事业的快速发展，电力电子新技术得到了广泛应用；出于技术、经 济等方面的考虑，500kV 及以上的超高压输电线路普遍不换位，再加上大量非线 性元件的应用， 电力系统的不对称问题日益严重。因此电力系统不对称故障分析 与计算显得尤为重要。 基于对称分量法的基本理论，对称分量法采取的具体方法之一是解析法，即 把该网络分解为正，负，零序三个对称序网，这三组对称序分量可分别按对称的 三相电路分解。计算机程序法。通过计算机形成三个序网的节点导纳矩阵，然后 利用高斯消去法通过相应公式对他们进行数据运算， 即可求得故障端点的等值阻 抗。最后根据故障类型选取相关公式计算故障处各序电流，电压，进而合成

2、三相 电流电压。进行了参数不对称电网故障计算方法的研究。通过引计算机算法，系 统介绍电网参数不对称的计算机算法方法。根据断相故障和短路故障的特点，通 过在故障点引入计算机算法， ，给出了各种断相故障和短路故障的仿真计算。此 方法以将故障电网分为对称网络和不网络两部分， 在程序法则下建立起不对称电 网故障计算统一模型， 根据线性电路的基本理论，并借助于相序参数变换技术完 成故障计算。关键词：参数不对称电网故障计算目录摘 要5任务题目及要求1(一) 短路31.1 短路的含义31.2 短路产生的原因及危害31.3 短路故障的概述3（二）标幺制42.1 标幺值的定义42.2 采用标么制的优点5（三）电

3、力系统各序网络的制定53.1 序网络的制定53.2 复合序网的绘制53.3 正序网络63.4 负序网络63.4 零序网络6（四） 计算64.1 取基准容量：64.2 计算各元件电抗标幺值：64.3 各元件电抗标幺值：74.4 K1点短路电流计算84.5 K2点短路电流计算94.6 K3点短路电流计算10（五）小结12参考文献13电力系统分析课程设计 系统不对称短路计算任务题目及要求计算各元件电抗标幺值：(1)XL =0.401km，L1 =16.582km L2=14.520km ，XD1=Xd2=X=0.0581，系统电抗标幺值X=0.0581，两条110kV进线为LGJ

4、-150型线路长度一条为16.582km,另一条为14.520km.(2)主变铭牌参数如下：1主变：型号SFSZ8-31500/110 接线 YN/YN/d11 变比 110±4×2.5%38.5±2×2.5%10.5 短路电压（%） UK(1-2)=10.47 UK (3-1)=18 UK (2-3)=6.33 短路损耗（kw） PK (1-2)=169.7 PK (3-1)=181 PK (2-3)=136.4 空载电流（%） IO(%)=0.46 空载损耗（kW） PO=40.62主变：型号  SFSZ10-40000/110&

5、#160;接线 YN/YN/d11 变比 110±8×1.25%38.5±2×2.5%10.5  短路电压（%） UK(1-2)=11.79 UK (3-1)=21.3 UK (2-3)=7.08 短路损耗（kw） PK (1-2)=74.31 PK (3-1)=74.79 PK (2-3)=68.30 空载电流（%） IO(%)=0.11空载损耗（kW） PO=26.71(3)转移电势E=110kV35kV220kV (一)短路1.1 短路的含义在电力系统的设计和运行中，不仅要考虑正常工作状态，而且还必须考虑到发生故障时所造成的不正常工作状态

6、。实际运行表明破坏供电系统正常运行的故障多数为各种短路故障。 电力系统的短路就是在回路中因为电阻降低而引起电流异常增大的一种现象电力系统在运行中，相与相之间或相与地或中性线之间发生非正常连接即短路时而流过非常大的电流。1.2短路产生的原因及危害 产生短路的主要原因，是供电系统中的绝缘被破坏。在绝大多数情况下绝缘的破坏是由于未及时发现和消除设备中的缺陷，以及设计、安装和维护不当所造成的。例如过电压、直接雷击、绝缘材料的老化、绝缘配合不当和机械损坏等运行人员错误操作如带负荷断开隔离开关或检修后未撤接地线就合断路器等设备长期过负荷使绝缘加速老化或破坏，小电流系统中一相接地，未能及时消除故障，在含有损

7、坏绝缘的气体或固体物质地区。未考虑电气间隙与爬电距离(应符合GB)等。此外，在电力系统中的某些事故也可能直接导1.3 短路故障的概述在电力系统运行过程中， 时常发生故障， 其中大多数是短路故障。 所谓短路： 是指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。 除中性点外，相与相或相与地之间都是绝缘的。电力系统短路可分为三相短路， 单相接地短路。 两相短路和两相接地短路等。 三相短路的三相回路依旧是对称的， 故称为不对称短路。其他的几种短路的三相回路均不对称，故称为不对称短路。 电力系统运行经念表明，单相短路占大多数，上述短路均是指在同一地点短路， 实际上也可能在不同地

8、点同时发生短路，例如两相在不同地点接地短路。 依照短路发生的地点和持续时间不同， 它的后果可能使用户的供电情况部分 地或全部地发生故障。 当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时，其后果 更为严重， 由于短路造成电网电压的大幅度下降，可能导致并行运行的发电机失 去同步， 或者导致电网枢纽点电压崩溃，所有这些可能引起电力系统瓦解而造成 大面积的停电事故，这是最危险的后果。 产生短路的原因很多主要有如下几个方面（1）原件损坏，例如绝缘材料的 自然老化，设计，安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。(2)气象条件恶化，例如雷电造成的闪络放电或避雷针动作，架空线路由于大风或导线覆冰引 起电杆倒塌等

9、。(3)违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸。(4)其他，例如挖沟 损伤电缆。 在电力系统和电气设备的设计和运行中， 短路计算是解决一系列技术问题所 不可缺少的基本计算， 比如在选择发电厂和电力系统的主接线时为比较不同方案 接图，进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户的影响。合理配置各种继电 保护和自动装置并正确整定其参数都必须进行短路的计算和分析。（二）标幺制2.1标幺值的定义标幺值是相对于某一基准值而言的，同一有名值，当基准值选取不同时，其标幺值也不同。它们的关系如下：2.2采用标么制的优点（1易于比较电力系统中各元件的特性和参数；（2易于判断电气设备的特征和参数的优劣；（3可以使计算量大

10、大简化。 （三）电力系统各序网络的制定3.1序网络的制定要制定序网络图，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，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。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来求解。要计算短路

11、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。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。3.3正序网络正序网络即使通常计算对称短路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗，空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。所有同步发电机和调相机，以及个别的必须用等值电源支路表示的综合负荷，都是正序网络中的

12、电源。此外，还须在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的正序分量。3.4负序网络负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中的各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。3.4零序网络在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，它们必须经过大地（或架空地线，电缆包皮等）才能构成通路， 而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器接法有密切的关系。（四） 计算4.1取基准容量：SB=100MVA ，基准电压UB=UAv4.2计算各元件电抗标幺

13、值：对三绕组变压器T1：UK1%=1/2 UK(1-2)%+ UK(3-1)%- UK(2-3)%=1/2(10.47186.33)=11.07 UK2%1/2 UK(1-2)%+ UK(2-3)%- UK(3-1)%=1/2(10.476.3318)=-0.6 UK1%=1/2 UK(2-3)%+ UK(3-1)%- UK(1-2)%=1/2(6.331810.47)=6.93 对三绕组变压器T2：UK1%=1/2 UK(1-2)%+ UK(3-1)%- UK(2-3)%=1/2(11.7921.37.08)=13.005 UK2%=1/2 UK(1-2)%+ UK(2-3)%- UK(3-

14、1)%=1/2(11.797.0821.3)=-1.125 UK1%=1/2 UK(2-3)%+ UK(3-1)%- UK(1-2)%=1/2(7.0821.311.79)=8.2954.3各元件电抗标幺值：对发电机：XG1= XG2 =0.0581 转移电势：E=1对线路：XL1=XLL1·SBUB2 =0.401×16.582×1001152=0.0503XL2=XLL2·SBUB2=0.401×14.520×1001152 =0.044 对变压器T1XT11=UK1(%)100×SBST1=11.0

15、7100×10040=0.351 XT12=UK2(%)100×SBST1=-0.6100×10040=0.019 XT13=UK3(%)100×SBST1=6.93100×10040=0.22 对变压器T2：XT21=UK1(%)100×SBST2=13.005100×10040=0.325 XT22=UK2(%)100×SBST2=-1.215100×10040=0.03 XT23=UK3(%)100×SBST2=8.295100×10040=0.207 4.4 K1点短路电流计算

16、  作序网图，求序网络的等值电抗，K1点短路时各序序网图如图K1点短路时，其正序、负序、零序总电抗分别记为X11、X12和X10，则有X11=X12=（XG11XL11）（XG21XL21） =(G11+L11)(G21+L21)G11+L11+G21+L21=0.0581+0.0503×(0.0581+0.0440.0581+0.0503+0.0581+0.044=0.0526X10=XT110XXT130=0.3510.22=0.571当K1发生单相接地短路时单相接地短路正序电流的标幺值为： IK11*(1)=EX11+X12+X10=10.0526+0.0526+0.

17、571=1.479单相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：IK1*(1)=3IK11*(1)=3×1.479=4.437单相接地短路电流周期分量有效值的有名值为： IK1*(1)=IK1*(1)*SB3UB=4.437×1003×115=2.228（kA）取冲击系数KM =1.80,单相接地短路冲击电流的有名值为：imk1(1)=2KM·IK1*(1)=2×1.8×2.228=5.672（kA）短路容量为：SK1*(1)=IK1*(1)·SB=4.437×100=443.7(MVA)4.5 K2

18、0;点短路电流计算作序网图，求序网络的等值电抗，K2点短路时各序序网图如图K2点短路时，其正序、负序、零序总电抗分别记为X21、X22和X20，则有X21=X22=（XG11XL11）（XG21XL21）+（XT111XT121）（XT221XT211）=0.234因为变压器35KV侧星型中性点未接地，所以其零序电抗为无穷大，即：X20=单相接地短路正序电流的标幺值为： IK21*(1)=EX21+X22+X20=0单相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：IK2*(1)=3IK21*(1)=3×0=0单相接地短路电流周期分量有效值的有名值为：IK2*(1)=IK2*(1)*SB3U

19、B=0×1003×37=0（kA）取冲击系数KM =1.80,单相接地短路冲击电流的有名值为：imk2(1)=2KM·IK2*(1)=2×1.8×0=0（kA）短路容量为：SK2*(1)=IK2*(1)·SB=0×100=0(MVA)4.6 K3点短路电流计算作序网图，求序网络的等值电抗，K3点短路时各序序网图如图K3点短路时，其正序、负序、零序总电抗分别记为X31、K32和K30，则有X31=X32=（XG11XL11）（XG21XL21）+（XT111XT131）（XT211XT231）=0.328因为变压器35KV侧接成三角形，所以其零序电抗为无穷大，即：X20=当K3发生单相接地短路时单相接地短路正序电流的标幺值为： IK31*(1)=EX31+X32+X30=0单相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为： IK3*(1)=3I