短路计算9.docx

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1、课程设计说明书题目名称：系部：电力工程系专业班级：电气工程IM1.学生姓名：学号：指导教师：刘生完成日期：2013年1月9月目录摘要21设计任务12设计原理12.1 两相短路12.1.1 两相短路各序网络的制定12.1.2 不对称三相量的分解22.2 三相短路33计算过程及步骤43.1 系统C的正序电抗计算43.2 K点发生两相短路时故障点电流计算43.3 K点发生abc三相短路时故障点电流53. 4K点发生be相间短路时发电机G和系统C分别提供故障电流计算53.1.1 K点发生be相间短路时系统C提供故障电流计算53.1.2 K点发生be相间短路时发电机G提供故障电流计算53. 5K点发生a

2、bc三相短路时发电机G和系统C分别提供的故障电流54结果分析65总结6参考文献6摘要电能是现代社会中最重要，也是最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为别种形式的能,它的输送和分配易于实现;它的应用规模也很灵活。电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种状态剧变到另一种状态，并伴随产生复杂的暂态现象。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。对于各种不对称短路，都可以对短路点列写各序网络的电势方程，根据不对称短路的不同类型列写边界条件方程。联立求解这些方程可以求

3、得短路点电压和电流的各序分量。1设计任务如下图发电机G,变压器T1.T2以及线路1.电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C的电抗值是未知的，但其正序电抗等于负序电抗。在K点发生a相直接接地短路故障，测得K点短路后三相电压分别为Ub=IN-120,Uc=1.Z120.系统CXti=O.15X1.i=0.05Xt2=0.25X2=0.25X1.o=O.15图1电路原理图要求完成的主要任务：求系统C的正序电抗；(2)求K点发生be两相短路和abc三相短路时故障点电流；(3)求K点发生be两相短路和abc三相短路时发电机G和系统C分别提供的故隙电流(假设故障前线路中没有电流)。2设计原理2.1 两相

4、短路2.1.1 两相短路各序网络的制定应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中性点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。但凡某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，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，如图2所示；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。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；

5、在短路点电流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，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系，如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。Xc(i)XtiX1.iXt2XdVWYWVW-VWVW+图2系统的正序网络XdDXtiX1.iXt2Xdvwwv/WW-rvwVW+Vfa图3系统的负序网络图4系统的零序网络2.1.2 不对称三相量的分解对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序、零序三相对称的三相量。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流

6、），可以分解为三组对称的相量，中选择a相作为基准相时；三相相量与其对称分量之间的关系为式（2-1）中，运算子=S用加二=e分别为a相电流的正序，和婴产最后可得到交=37240式（2-1）,I1.1.;电压的三相相量与其对称/厢之间附亲系也与由惊的一样。2.2 三相短路正序等效定那么：是指在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量与在短路点各相中接入附加电抗而发生三相短路时的电流相等。图5正序增广网络在图5中，阻抗Z为附加阻抗，对于任一种不对称短路，其短路电流的正序分量可以利用图5所示的正序增广网络计算。故障相短路电流的值和正序分量有一定关系，可以用以下公式：-1.fz（1.）+z式（2-4

7、）If=MIf上式中Za一正序增广网络中附加阻抗；-故障相短路电流对正序分量的倍数。表21列出了各种短路时Z双7的值，对于两相短路接地，表中的值只适用于纯电抗的情况。表21各种短路时的Z和M电短路各类ZM三相短路单相短路两相短路两相接地短路0Z(2)+(Ze(i)+3Zf)Z(2)ZfZ(2)(Z(o)+3Zf)z(2)+ZE(O)+3Zf1333Z(2)(Z(0)+3Zf)%(2)+Z2(o)+3Z)23计算过程及步骤3.1 系统C的正序电抗计算应用对称分量法分析各种简单不对称故障时，都可以写出各序网络故障点的电压方程式（3-1）,当网络的各元件都只用阻抗表示时,方程可写成式中即是短路发生前

8、故障点的电压。a相接地短路时，故障处的三个边界条件为：用对称分量表示为：经整理后便得到用序量表示的边界条件为根据边界条件式G-4）和方程式（31）。即能确定短路点电流和电压的各序分量为短路点非故障相得对地电压为：根据设计任务所给的条件代入式（36）式得：式（3-7）与式（3-6）式相比并且将I=-1。代入两式得：对式（39）式进行化简，最终得到：由系统的各序网络图可得到：最后可解得：由此可得：Zc=-j0.0125式G-12）3.2 K点发生两相短路时故障点电流计算K点发生两相（bC相）短路，该点三相对地电压及流出该点的相电流（短路电流）具有以下边界条件：将它们转换为用对称分量表示，先转换电流

9、即为说明两相短路故障点没有零序电流，因为故障点不与地连接，零序电流没有通路。由式式（3-14）中电压关系可得即（省略下标a）式（316）和式（317）即为两相短路的三个边界条件。即解联立方程式（31）和式（318）得故障相短路电流为3.3 K点发生abc三相短路时故障点电流根据正序等效定那么可知，三相短路的附加阻抗Z=O,即三相短路电流等于正序电流(三相短路)总电抗：由此三相短路电流：3.4 K点发生be相间短路时发电机G和系统C分别提供故障电流计3.4.1 K点发生be相间短路时系统C提供故障电流计算K点发生be两相短路系统C正序电流：K点发生be两相短路系统C负序电流：K点发生be两相短路

10、系统C零序电流：K点发生be两相短路系统C中a相短路电流：K点发生be两相短路系统C中b相短路电流：K点发生be两相短路系统C中c相短路电流：(2.Ic,=c(1.)+6/-c(2)+Zcf1.(O)3.4.2K点发生be相间短聚同券用机,礴侏故障电流计算K点发生bC两相短路发电机屏厚毓I。=*7K点发生be两相短路发电机G负序电流：K点发生be两相短路发电机G零序电流：K点发生be两相短路发电机G中a相故障电流：K点发生be两相短路发电机G中b相故障电流：K点发生be两相短路发电机G中c相故障电流：3.5K点发生abc三相短路时发电机G和系统C分别提供的故障电流K点发生abc三相短路系统C故

11、障电流：K点发生abc三相短路系统G故障电流：4结果分析经过计算可以看出系统在发生单相接地短路时Vfa=OMb与VfC大小相同，相位相反。同样在发生两相短路接地时be两相的电流大小相等，相位相反；非短路相短路电流为零；5总结本设计是求三相输电线路的短路电流。短路电流的计算在实际的电力生产中有着非常重要的意义。它可以帮助我们在设计系统时就可把短路问题考虑进去，防止系统在运行中出现故障,造成大面积的停电;抑或是造成对设备的投资过多，造成浪费。同时在设计的过程中发现了自己的缺乏之处，对以前所学的知识理解不够深刻，掌握的不够牢固。我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛。但这激发了我努力学习的兴趣。通过这次设计，我懂得了学习和团队合作的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持，耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的典范。参考文献1李庚银.电力系统分析根底M北京：机械工业出版社，2011.8