电力系统分析112

1、电力系统分析课程设计任务书一、设计时间及地点1、设计时间：2013年7月4日2013年7月20日2、设计地点：二、设计目的和要求1、设计目的通过课程设计，使学生加强对电力体统分析课程的了解，学会查寻资料、方 案比较，以及设计计算、分析等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。2、设计要求(1)培养学生认真执行国家法规、标准和规范及使用技术资料解决实际问题的能力；(2)培养学生理论联系实际，努力思考问题的能力；(3)进一步理解所学知识，使其巩固和深化，拓宽知识视野，提高学生的综合能力；(4)懂得电力系统分析设计的基本方法，为毕业设计和步入社会奠定良好的基础。三、设计课题和内容(一)原始资料如图所

2、示的网络中，系统视为无限大功率电源，元件参数如图所示，忽略变 压器励磁支路和线路导纳。/=iokmQ/km-GD3S/lOSkV320MVA1 l5/3S.5kVLM】0.5(二)设计任务1、画等值网络图2、求当降压变压所10.5kV母线上发生三相短路时，短路点冲击电流和短路 点短路电流最大有效值。(三)编写提纲(参考)序言目录第一章原始资料分析第二章短路计算分析第三章结论结束语参考文献电力系统分析课程设计是电力工程系电气工程及自动化专业的 一门专业课程，通过课程设计，使学生加强对电力系统分析课程的了解 增强学生的实际问题的解决能力，综合提高学生论理知识与实际相结 合的综合运用能力，考查学生对

3、电力系统分析设计基本方法的撑握情 况,为毕业设计和步入工作岗位奠定良好的基础.第一章为原始资料分析，对原始次料进行分析，掌握设计第一手资 料，为方案的比较确定提供依据.第二章短路电流计算，为设备选型做 准备.第三章结论，通过分析计算，对本次设计进行最终的平价及总结 本设计中的文字符号和图形符号采用了新的国家标准 .为完成此次课程设计，本次设计过程中，参考了大量的参考资料 并结合现行电网规范标准，理论与实际结合，充分体现了 “内容完整、 设计思路清晰”的原则。在本次设计中，得到了贵州电力职业技术学院电力工程系的大力 支持，对本设计提出了宝贵的意见，在此对他们表示崇高的敬意。由于设计水平有限，设计

4、难免有不妥或错误之处，恳请批评笔者2013年7月于贵阳第一章原始资料第一节基础资料5第二章短路电流计算第一节概述7第二节短路计算分析 10第三章结论第一节结论13结束语15参考文献16第一章原始资料分析电力系统可能发生各种故障，危害较大且发生概率较高的首推短路故障，短 路故障分为三相故障短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路，在这几种 短路中，三相故障短路对电力系统危害的影响最大。短路计算作为三大计算之一， 分析和计算短路故障的参数更为重要。设计一般采用两种不同的方法进行分析和 计算三相短路故障的各种参数，提高短路故障分析和计算的精度和速度， 为电力 系统的规划设计、安全运行、设备选择、继

5、电保护等提供重要的依据。第一节、基础资料1、系统电气结构简图/lOktn司=),4 Q/km2X3.2MVA 35/10 5k VUk%=7如图所示的网络中，系统视为无限大功率电源，元件参数如图所示，忽略变压器 励磁支路和线路导纳。20MVA 1 l5m.5kV CFk%=J 0.52 、系统参数及短5由图可知，系统为一个无限大功率电源连接一个 110KV20MAV勺降压变压器，通过一条10km线路接入由两台3.2MVA并列运行的35kV变电站，三相故障点发生在10kV母线上。系统元件阻抗计算公式电源阻抗计算：S即线路阻抗计算：变压器阻抗计算：T+腹4、无限大系统定义无限大系统其电压和频率恒定

6、，内阻抗为零，不受任何外界环境干扰的影响 始终保持系统电压频率不变，电源内阻Z=0.无限大系统最显注的两个特点是：(1)、电压保持恒定；(2)、频率保持恒定。实际应用中，不存在无限大系统，只能依据供电电源内阻抗与短路回总阻抗的 相对大小来判断电源是否为无限大功率电源，当电源内阻小于短路回路总阻抗的10%就可以认为电源是无限大电源。word文档可自由复制编辑第二章短路电流计算第一节概述短路是电力系统发最为生严重的故障，能破坏电设备的正常运行和对用户的 正常供电，所以变电站在设计和运行，必须考虑各种故障情况下保证电气设备安 全，保持系统的稳定运行，本设计以三相对称短路情况作为分析计算。一、短路对对

7、力系统的危害发生短路时，短路回路中的电流增加，过大的短路电流热效应与电动力效应 会引绝缘损坏和导体变形及损坏；短路引起电网中电压降低，使用户的供电受到 破坏，用电设备不能正常运行；当发生不称短路时，产生的不平衡电流，对通信 于扰、威胁人生、设备安全，最严重的后果是破坏系统的稳定性。为了保证电力系统的安全可靠稳定运行， 必须设法降低短路故障的影响，消 除短路故障可能引起短路的隐患，还必须快速切除故障部分，保证无故障部分正 常运行，电压快速恢复到正常状态。因此，可采用快速动作的继电保护和断路器 隔离故障点，在发电厂装设自动电压调整装置恢复电压， 线路上装设电抗器限制 短路电流的措施。二、短路计算假

8、设计算短路电流的目的是为了在电力设计中用来选择电气设备，选择限制短路电流的方式，选择继电保护类型和分析电力系统的故障类型。 在电气设备选择时， 一般只需进行近似计算该设备可能出现的最大三相短路电流值，而在进行继电保护类型选择和分析电力系统故障，必须计算各种短路情况下系统各支中的电流和 各点电压。在实际工程中，要进行极准确的短路计算非常复杂，同时，大部分实际工程问 题,并不需要进行精确的计算结果，为了算简化，工程上多采用近似计算方法.这 种方法是建立在一系列假定基础之上，并使计算结果偏大，一般误差在10-15%. 计算短路电流假设如下：1、在作远距离短路点计算时，可认为：电源恒定，短路计算标么值

9、等于1,电势同相位。2、在作近距离短路点计算时要考虑电源电势的变化，同类型发电机电气距 离接近时，按同一谈化规律计算。短路前后，发电机均按同相、同步运行考虑， 认为不因发生短路使发电机失步和摇摆。3、短路计算一般按金属性短路考虑，不计过渡电阻。4、不考虑线路的分布电容及并联补偿电抗器的影响。5、电阻分量大于1/3电抗分量时，用电阻模型值计算，电阻分量小于 1/3电 抗分量时，不计电阻，当计算非周期分量衰减时间常数时，要考虑电阻。6、不考虑元件参数的非线性，计算中可用重迭原理。7、简单短路计算一般不考虑负荷电流，当考虑集中负荷时，用固定阻抗表 示。8、不考虑变压器励磁阻抗（当无限大），仅按漏抗计

10、算，对于三相三柱全 星形连接线的变压器的零序电抗要用实测值。三、短路计算步骤和方法在计算短路电流时，应依据计算要求收集相关资料，如电力系统接线图，运行方式，各元件的技术参数等，首先做出计算电路图，确定出短路点，依据电 路图上各元件的技术参数计进行参数换算，再做出针对各短路点的等值电路图， 然后根据网络简化规则，化简等值电路，求出短路总电抗，依据总电抗可算出短 路电流值，下面分别计算电路图，及参数换算，等值电图及短路总电抗的决定。1、计算电路图计算短路电流用的计算电路图是一种简化了的单线图，图中只需画出与计算短路电流有关的元件及其之间的电气连接， 并在各元件旁注明它们的参数，为计 算方便，各元件

11、在图中应按一定的顺序编号， 计算电路图中各元件之间的接线方 式，应依据电气装置的运行方式和计算短路电流的目的决定。选择继电保护装置时，要计算电气装置或整个电力系统在不同运行方式时的 短路电流，这些都应在计算电路中反映出来。2、参数换算在进行参数换算时，采用标么制计算，通常将给定的发电机、变压器、线路等元 件的原始参数，按一定的基准条件（基准容量和基准电压）进行换算，同步补偿机和同步电机也向短路点供给短路电流 ，在计算中视其为附加的电源，在距离较 远和同步电动机的总功率在1000KVA以下时，可以不予考虑。基准条件一般选基 准容量S=100MVA基准电压U=U(Up为电网线电压平均值).平均额定

12、电压见下 表.额定 电压(KV)50033022011060351513106平均 电压(KV)525346230115633715.7513.810.56.33、等值电路图由于短路电流是对各短路点分别进行计算的， 所以等值电路图必须按照指定 的各短路点参照计算电路图分别做出，等值电路中各元件用它的等值电抗标么值 表示，并注明元件的顺序编号，横线下表示电抗标么值。在画某一短路点的等值电路图时，只需表示该点短路时短路电流所通过的元 件的电抗。4、短路回路总电抗的计算先求出各元件的电抗，再算出该元件的平均额定电压的标么值， 根据所求得 的各元件电抗标么值便可做出等值电路图， 利用网络化简规则求出总

13、电抗的标么 值。第二节 短路计算说明因为短路计算主要用于设备的选择及校验，因此选择三相对称短路作为分析 计算，当降压变电所10.5kV母线上发生三相短路时，短路点冲击电流和短路点 短路全电流最大有效值。一、当降压变电所10.5kV母线上发生三相短路/=J0kinX)A Q/km35/10 5k Vf/k%=71.计算电路图如下:20MVA1 ismskv0.5选才? k3作为短路点分析计算。计算各元件的标么值，(Sb=100MVAUb=UaV 由原始资料已知可得：Ub=Uav=1.05xUn=1.05x110=115 kVUb=Uav=1.05xUn=1.05x35=37 kVUb=Uav=1

14、.05xUn=1.05x110=10.5 kV标么值计算:T _/%S.loo s篡Uk%S案 io气wo -tr = =X= 0_523也 100 S翼 100 20 积F噜=Q4M黑,3刈瓦;一而五一工叩2、作等值电路图3、求出丐二方+石+万而二。点乃土。物+10935=1911根据图可求出短路回路总的电抗标么值:1 *=1.911求短路电流周期分量:= 8523攻T =:“/=，“萼- = 33 乂J0 =1876产3上。k括以招xl054、求冲击电流:本短路点远离发电厂故：Kimps* = 1.85、短路电流:6、短路容量:J = 55x02523 = 1J3A4Ji = i 声 =U

15、34x J100 = 7J4(4) e Bu. VJxlOJS工二J% x7J4xlOJ =13149(Jffy)左眩上左女士士曰古 I- =1 51l* =L51x7_34=11.08(Kjq7、短路点短路电流最大有效值：/. LJU萼1飞 8、10.5kV母线基准电流：/ =卢-=5_4瑕叨J，招Ue44”9、短路计算统计表(S； 10mA短路 占 八、基准电压(KV)基准电流(KA)短路冲击电流(KA)短路电流(KA)短路容量(MVA)短路全电流 最大后效值 (KA)公式a肛国23位产一声.一 口F_=L51UK110.55.4981.3347.34133.4911.08第三章 结论依据

16、上一章计算结果，短路统表如下:M 1期的短路占八、基准电压(KV)基准电流(KA)短路冲击电流(KA)短路电流(KA)短路容量(MVA)短路全电流 最大后效值 (KA)公式q也匹咽=咽猿一一15心K110.55.4981.3347.34133.4911.08在电力系统三相供电中，电力系统可能发生的短路有：三相短路、两相短路，单 相接地短路及两相接地短路，其中三相短路时三相电路仍然对称，系统各项参数 与正常运行一样仍然处于对称状态。其余三类的短路为不对称短路。电力系统运行经验可知，在各种短路类型中，单相接地短路发生的比重占大 多数，两相短路，三相短路的机率最少。虽然三相短路发生的机率小，但情况最

17、 为严重，对设备的安全运行及稳定性造成很大的威胁，应充分给予足够的重视。 其他短路方式，虽然是不对称短路，但其计算方法可以通过对称分量法分解后， 都可以按对称短路进行计算，因此，对三相短路的研究具有很重要的意义和作用。在整个电力系统的设计和电气设备的运行中，短路计算是解决很多问题的基 本计算，主要表现在以下几个方面：(1)、选择有足够的电动力稳定性和热稳定性的电气设备，如选择断路器、 互感器、刀闸、瓷屏、母线及导线等电气设备，必须以短路电流计算为依据。计 算冲击电流以校验设备的电动力稳定性，计算短路电流周期分量以校验设备的热 稳定性。同时用短路周期分量电流的初始有效值来计算短路功率，主要用于校

18、验 开关的切断能力。(2)、合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数，必须对电力 系统各种短路进行分析计算，各支路中的电流流向及在网络中的分布情况，有时还应计算节点电压情况.(3)、比较和评价电气主接方案，可以依据短路计算的结果，确定是否采 取限制短路电流的措施，并对设备的造价进行评估，选择最佳的主接线方案，必 须进行短路计算。(4)、在电力系统短路计算中，对电力系统暂态稳定的计算，确定电力线 路对邻近通信线路的于扰，都是要过通短路计算。在实际工程设计中，依据工程任务进行短路计算 ，首先应当确计算的条件， 收集相关的调度资料，确定系统运行的方式，以及系统元件连接情况。假设故障 时在一特定

19、的运行方式下所获得的最大短路故障电流， 并在此条件下采用防范的 措施。短路计算的系统运行方式是指系统中投的发电机、变压器、用电设备的多少及它们之间的联接方式，在计算不对称短路时，还就确定变压器中性点的运行 方式，对不同目的的短路计算，所需的计算条件不同。短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害， 不同的短路，其所延 续的时间，短路点距离电源点的远近对电力系统的破坏不同。 但后果都能破坏局 部地区的正常供电，威胁整个系统的安全，主要表现在以下几个方面：(1)、发生短路时，短路回路中的电流大大增加，过大的短路电流，其热 效一应会引起导体或其绝缘的损坏，同时电动力效应也可能使导体有变形或损 坏。(2)、短路引起系统中电压降低，可能使部份用户的供主要电受到破坏， 用电设备不能正常工作，对系统中的负荷一一异步电机，其电磁转矩与电压的平 方成正比，若电压下降，会导致电动机不能正常工作，甚致停机。(3)、不对称短路所引的不平衡电流，将产生不平 衡磁通，会在邻近的平通信 线路内感应出电动势，造成