电力系统短路计算设计说明

1、.电力系统设计设 计 人_专业_学号_指导老师 _.专业学习资料.日期_成绩_一、设计题目 2：电力系统短路计算二、电力系统原理接线图.专业学习资料.四、设计任务4.1 计算系统各元件的电抗以SB100MVA ,U BU av 为基准4.2 短路类型的短路电流计算当发电机电势取 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计算 2M 母线上发生三相短路流到短路点的短路电流。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.

2、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 。.专业学习资料.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.专业学习资料.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.

3、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13.专业学习资料.4.参考文献161. 绪论1.1 电力系统三大计算1.潮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

4、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.专业学习资料.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

5、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.专业学习资料.（或中性线

6、）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、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、功率不平衡失去稳定、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 、串联电抗器等 。2.2 对称分量法以及序网络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 。

7、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。.专业学习资料.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。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

8、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 ，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

9、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 ，只能把有零序电流通过的元件包括进去，而不通过零序.专业学习资料.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。正文解：首先计算各元件基准电抗标幺值，取基准容量 SB100MVA

10、 ,U BU av 。 绘制等效电路并化简 ，如下图所示 。.专业学习资料.发电机 G1、 G2、G3、G4: X1X 2X 3X 4” SB0.1241000.198X dSN50 / 0.8发电机 G5、 G6: X 5X 6” SB1000.605X dSN0.142320 / 0.85变压器 T1、T2、T3、 T4： X 7X 8X9X10UK% SB10.5 1000.167100 SN10063T5、T6： X11X12UK% SB18 1000.075100SN100 240T7、T8： X13X14UK% SB14 1000.156100SN100 90线路 WL1: X15

11、X16X 0LSB20.4601000.05U av2202WL2: X17X18X 0 LSB0.4801000.06622202U avWL3: X19X 20X 0LSB0.4201000.017U av22202.专业学习资料.将图（a）的等值电路化简 ，如图（ b）所示 。X 21( 0.1980.167) / 40.05 / 20.116X 22(0.6050.075) / 20.066 / 20.373X 230.017 / 20.009X 240.156 / 20.078(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。

12、单相短路 ：正序网络与负序网络相同如下图所示：.专业学习资料.0.1160.373X 正X 负(0.009)0.097零序网络由于线路阻抗不同如下图所示：X 25(0.1980.167) / 4( 0.05/ 2)30.166X 26(0.6050.075) / 2(0.066 / 2)30.439X 27(0.017 / 2)30.026.专业学习资料.0.166 0.439X 零 （0.026） 0.11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I 正I 负I 零E1.08X负 X 零（0.097j3.553X 正0.097 0.11）

13、j故 A相的短路电流为I 总31002.797KA3.5532203两相短路 ：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E1.08j 5.567X 正X 负（0.097)j0.097故障相电流为 ：I Bj3I正j3j5.5679.642I Cj3I正j 3j5.567 9.642其有名值为 ： I BI C9.6421002.53KA2203三相短路 ：等值网络 （b）可化简为等值网络 （c）E1001.08100I 短32200.09732.922KAX220.专业学习资料.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)

14、.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X0.1160.37320.0880.1160.373I 短E1.08X 212.273KA0.088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X 30.1160.3730.175(0.0.009 0.078)0.116373I 短E1.086.171KAX 30.175短路点2M5M短路电流12.273KA6.171KA(3).计算 5M 母线上发生三相短路 ，流到 1L8L 上的短路电流 。.专业学习资料.当 5M 母线上发生短路时 ， I 短6.171KA .线路 7L、8L： X 7 LX

15、 8 LSB0.41000.017X 0L2202U av220X7L8LX 7L0.085X 240.0782I7L8LX 24所以 I 7L8LI 短X 246.1710.0785.663KAI 短X7L8LX 7L8L0.085I 7LI 8LI 7L8L5.6632.832KA22I 5LI 6LI 7L8LI 短5.6636.173225.918KAI1L 2LI3L4L2I5L2 5.91811.836KAI1L2LX 22 所以 I1LI 2L1 I 5L6LX 22111.8360.3734.514KAI 3L4LX 212X 21X 2220.3730.116I 3LI 4L

16、1 (I5L6L2I1L )1(11.8364.514 2) 1.404KA22短路线路1L2L3L4L5L6L7L8L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.专业学习资料.发电机 G1、 G2、G3、G4 转移电抗为"0.1160.0090.116 0.009X 210.1280.3734500.32计算电抗为 X ca1 0.1281000.8查运算曲线得 I 1*( T 0)3.35I 1*( T

17、 0.2)2.6I 1*( T 4)2.33短路电流有名值为(450)/ 0.8I1( T 0)I1*( T 0) I B1 3.3532.198KA220(450) /0.8I1( T 0.2)I1*( T 0.2) I B12.61.706KAI1(T 4) I1*(T 4)I B1 2.33 (4 50) / 0.81.529KA3220.专业学习资料.发电机 G5、 G6 转移电抗为X 22"0.373 0.0090.373 0.0090.4110.116计算电抗为 X ca222402.3210.4111000.85查运算曲线得 I 2*( T 0)0.44I 2*( T 0.2)0.41I 2*( T 4)0.425短路电流有名值为A(2240) / 0.85I2(T 0)I2*( T 0)I B2 0.4430.652KA220I2( T 0.2) I2*( T 0.2) I B 2 0.41 (2 240)/ 0.850.608KA3220I2(T 4) I2*( T 4)I B2 0.425 (2 240) / 0.850.630KA3220所以 4M 母线上总的短路电流为I