不对称短路的分析和计算

#图2-3两相短路两相短路的系统接线如图2-3所示，短路点的边界条件：/♦=0 1•=—1• U•=0 U• =U• =0a bcbe bc用对称分量表示为：/•+/•+/•=0alalaOaa21•+al•+1•=-(al•+a21•+1•)a1a2a0 a1 a2a0a2U•+aU•+U•=aU•+a2U•+U•

a a1 a2a0 a1 a2a0于是有：I•二-I•I•=0U•—U•

a1a2a0 a1a2由式可知，故障点不与大地相连，零序电流无通路，因此无零序网络。复合网络是正负序网并联后的网络。如图2-4所示：图2-4两相短路的复合序网图从复合序网中可以直接求出电流，电压的各序分量:I•——I•a1 a2U•—U•a1 a2E5Z、+Z、2Z1ZE勺—I•Zv—I•ZvZ a12Za12Z由对称分量法可求得短路点各相电流和电压为：a1 a2—I•—a21•+aI•—(a2—a)I•——八31•a1a2a1a1U•=U•+U•+U•=2U•=21•Zaa1 a2 a0a1a1U•—U•—aU•+U•+a2U•——U•———U•bca2a0a1a1 2a两相（b相和c相）短路接地图2-5两相短路接地两相短路接地时系统接线图如图2-5所示，短路点的边界条件为：用对称分量表示为：I•+I•+I•—0a1a2a0U•a1—U•a2—U•——U•a0 3a图2-6两相接地短路可以画出两相短路接地的复合序网图是三个序网并联，如图2-6所示，根据复合序网可求出电流，电压各序分量:TOC\o"1-5"\h\z-1• Z0sa1Z+Z2s 0s-1• Z2s\o"CurrentDocument"a1Z、+Z、

2s 0sZ、Z、—I•zva11乙=U•=U•=I—I•zva11乙a2a0 a1Z、+Z\2s0s用对称分量法合成各相电流电压为:TOC\o"1-5"\h\zII•=I•+1•+1•=0

aa1a2 a0I•=a21•+al•+1•I•=a21•+al•+1•Z、+Z、\o"CurrentDocument"2乙 0乙I•I•=al•+a21•+1•Zi +a2Zia- 0sU•=U•+U•+U•=3U•短路点流入地中的电流为：I•二1•+1•二31• 22Zbbc a0Zl+Zl2.4正序等效定则所有短路类型短路电流的正序分量可以统一写成：•(n) V31 = f(0) fa⑴ j(X +X(n))ff⑴ △X(n)表示附加电抗，上角标(n)代表短路类型A短路电流的绝对值与正序分量的绝对值成正比，即I(n)=m(n)I(n) 式中m(n)f fa(1)为比例系数，其值视短路类型而定如表2-2表2-2简单短路的X(n)和m(n)A短路类型f(n)X(n)Am(n)两相短路接地f(1,1)XX f2_f(0)X+X)f(2) f(0)X XXJ31-j f2)-f0—(X+X)21 f⑵ f(0)三相短路f(3)01两相短路£(2)Xf(2)/单相短路f(1)X+Xf(2) f(0)33不对称短路的计算的实际应用3.1设计任务及要求如图所示，f点发生不对称短路，系统元件参数：发电机G：S=120MVA,U=10.5KV,x’‛=0.9,E”=1.67,x=0.45；N N d 0 (2)变压器T：S=60MVA,U%=10.5；1N 0变压器T：S=60MVA，U%=10.5；2N s线路：L=105Km，x=0.4Q/Km，x=3x；1 01负荷L：S=60MVA，x=1.2，x=0.35，S=120MVA，U=V；1N (1) (2) B Bav计算短路电流、冲击电流。3.2等值电路及参数标幺值的计算选取基准功率S=120MVA和基准电压V=V，计算各元件的各序电抗的标B Bav幺值：(1)发电机：S120X=x”•-b=0.9x =0.91(1)dS 120G\o"CurrentDocument"S 120X=x”•j=0.45x一=0.451(2) 2(2)变压器：T1变压器正序电抗标幺值x:12V%X=T——2 100120S—BST110.5120 . 10060=0.212(1)=X2(2广X2(。)T变压器正序电抗标幺值2XXJ%3(1)而S 10.5100—二——x=0.21S 100 60T2X3(1)=X3(2广X3(。)(3)TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"S 120X/、二x•L- =0.5x0.4x105x=0.194(1) 1V2 1152avX(、二X;X(、=3X(、=0.57；3(1) 3(2) 3(0) 3(1)(4)负载:负载电抗标幺值S 「120 」X=x•—b=1.2x =2.4;5⑴ 1S60NS 120X=X•=0.35x=0.75(2) 2S 60N负载电抗标幺值X：6yS120_X=x•—b=1.2x =3.6;TOC\o"1-5"\h\z6(1) 1S 40NS 120X=x-f=0.35x=1.05

6(2) 2S 40N各序网络图如下图所示：

jX5(1) ()Va(1)jX3(1)jX6(1)jX2(1)-E1+ jX1(1)jX4(1)f1图3-2正序网络图jX4(2)jX3(2)jX6(2)jX1(2)jX2(2)f1jX4(2)jX3(2)jX6(2)jX1(2)jX2(2)f1图3-3负序网络图jX2(0) jX4(0)3.3各序网络的化简和计算正序网络正序网络简化过程如图3-5所示-E2+jX7jX2(1)jX4(1)jX8图3-5正序网络第一步简化图其中：E-X

—1——5-

X+X

151.67x2.4 =1.210.9+2.4进一步简化如图其中：EeqX-X

―1——5-

X+X15=X+X3609^4二0.650.9+2.4=0.21+3.6=3.81jXff(1)(JUa(1)图3-6正序网络近一步简化图1.21义3.81X+X+X+X0.65+0.21+0.19+3.817248=0.95XXff(1)(X+X+X)•X 7 2 4 8X+X+x+X

7 24 8

1.05*3.81)0.821.05+3.813.3.2负序网络正序网络简化过程如图3-7所示jX7jX2(2)jX4(2)f1jX8图3-7负序网络第一步简化图其中x-X

—1——5

X+X1515*O'=0.270.45+0.7=X+X=0.21+1.05=1.2636进一步简化如图3-8所示：Va⑵图3-8负序网络近一步简化图其中XXff(2)(X+X+x)-X 7 2 4 8X+X+x+X

7 24 80.67义1.26… 二0.440.67+1.263.3.3零序网络正序网络简化过程如图3-8所示其中：jXff(0)图3-8零序网络简化图+Va(0)XX=X

ff(0)+X=0.21+0.57=0.782(0) 4(0)3.4短路点处短路电流、冲击电流的计算由3.3中的计算已知Xff(1)Xff(2)Xff(0)=0.82=0.44=0.78由正序等效定则，短路电流的正序分量可以统一写成：V”0)j(X+X(1))

f⑴ △I（i）=m（i）I（i）fa(1)其中：

m(i)=3X(i)=XA+XX(i)=XA计算可得：ff(2)ff(0)计算可得：0.96=-0.96=-j0.47j(X +X⑴)j(0.82+1.22)ff(1)A•(1)=Ifa(0)=-247=j(x+xff(2)ff(0))•£=j(0.44+0.78)x(-j0.47)=0.57•(i) •(i)乙IL/(J口(i)=-j0.44x(-j0.47)=-0.21啧短路点的基准电流：=-jXff(0)•(1)•//⑴=-/。.78x(-j0.47)=-0.37fa(1)IB=3Ur=^d0i5=0-60kAB可知，单相短路时短路点故障相短路电流：I(i)=m(i)f fa(1) B=3x(-I(i)=m(i)f fa(1) B单相短路时短路点故障相电压：•(i)V=0

fa(i) •(i) •(i) •(i) o oV=a2V+aV+V =0.57ej240-0.21e/120-0.3==-0.55-j0.68fb fa(i) fa(2)fa(0)(1) •(1) •(1) •(1) o oV=aV +a2V +V =0.57ej120-0.21e“4。-0.3==-0.55+j0.68fc fa(i) fa(2) fa(0)短路处冲击电流，取k =1.8：imI(0)=k<21(1)=1.8xx2x0.85=2.16kA

imimf4实验结果分析通过原理分析和对电力系统各个部分的计算，得到了系统的三相电流分布及发电机和负载的电压分布。印证了所学的理论知识。单向短路时，故障处的三相的边界条件：U=0L=0I=0abc用对称分量表示为：{U•+U•+U=0a1a2a0a21•+al•+1•=0a1a2a0al•+a21•+1•=0a1 a2a0即有：I•=I•=I•=—I•a1a2a0 3a由此可见，单向短路电流是由短路点的各序输入电抗之和限定的，正序负序等效阻抗的大小与短路点对电源的电气距离有关，零序等效阻抗与中性点接地方式有关。所以，短路是电力系统的严重故障。在电力系统中和电器设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题的不可缺少的计算，这也是本次课程设计的实际意义。心得体会在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。求解不对称短路。首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。然后制定各序网络。根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。本论文解决不对称短路的问题核心是对称分量法。根据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。然后将其结果叠加起来。通过本次电力系统分析课设，夯实了自己的理论知识，提高了自己对理论知识的运用。总的来说，电力系统分析是比较难学的，实用性很强，也是我们专业的特色学科