电力系统短路计算课程设计 王东讲解.docx

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电力系统短路计算课程设计王东讲解

XinjiangInstituteofEngineering

课程设计说明书

题目名称：

某系统短路计算

系部：

电力工程系

专业班级：

电气工程12-3

学生姓名：

王东

学号：

2014220040

指导教师：

刘华

完成日期：

2015年01月16日

电力工程系课程设计答辩情况记录表

答辩人姓名

王东

班级

电气工程12-3

专业

电气工程及其自动化

设计题目

某系统短路计算

指导老师

刘华

答辩日期

2015年01月15日

答辩时间

16时03分—16时30分

自述

本次设计就是就某系统发生短路而进行的短路计算。

通过手算并辅以仿真。

电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路故障。

在三相供电系统中，破坏供电系统正常运行的故障最为常见而且危害性最大的就是各种短路。

回答问题

1.课程设计的思路是什么？

答：

首先，分析题目根据题目列出相边界与序边界条件，然后组合序网求出相电流与序电流，手算之后到实验室进行PSASP仿真。

2.短路计算的方法有哪些？

你们用的是什么方法？

答：

对称分量法，不对称分量法。

我们用的是不对称分量法。

3.短路计算的目的是什么？

答：

选择限制短路电流的方式，选择电气设备，整定继电保护装置，选择主接线方案  

4.设计遇到哪些问题？

如何解决的？

答：

主要是计算时公式理解不够导致计算错误，然后我们就找学习比我们好的请教，弄懂，在仿真的时候短路计算老是发生错误，最后问别的同学，才仿真成功！

5.课程设计体会是什么？

答：

发现了自己的不足，主要是计算不仔细，有些公式没记住，概念理解的也不是很透彻，觉得以后在学习中要更加努力，然后就是得到了班里其他同学的帮助让我很温暖。

小结

短路电流的计算可以帮助我们在设计系统时就可把短路问题考虑进去，并选择方案及电气设备。

还有避免系统在运行中出现故障，造成大面积的停电；或是造成对设备的投资过多，造成浪费。

答辩教师：

年月日

新疆工程学院电力工程系

课程设计评定意见

设计题目：

某系统短路计算

学生姓名：

王东专业电气工程及其自动化班级电气工程12-3

评定意见：

评定成绩：

指导教师（签名）：

年月日

评定意见参考提纲：

1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。

2、学生的勤勉态度。

3、设计或说明书的优缺点，包括：

学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

新疆工程学院

电力工程系课程设计任务书

14/15学年1学期2014年12月18日

专业

电气工程及其自动化

班级

电气工程12-3

课程名称

电力系统分析基础

设计题目

某系统短路计算

指导教师

刘华

起止时间

2015年01月12日—2015年01月16日

周数

1周

设计地点

神华楼A303

仿真实验室

设计目的：

本次电力系统课程设计是根据给定的原始材料完成、巩固和加深对电力系统短路计算基本原理的理解，学习和掌握应用计算机进行电力系统设计和计算的方法，培养学生独立分析和解决问题的能力。

设计任务或主要技术指标：

短路点短路电流的计算所需的部分参数都已经标注在电路图中，本组成员计算所需系统C、变压器T1、线路L、变压器T2、发电机G等的电抗标幺值。

发电机：

电压标幺值Eeq=1；线路：

正序负序阻抗的额定标幺值取0.05，零序阻抗的额定标幺值取0.15；a.求系统C的正序电抗；b.求K点发生abc两相接地短路和abc三相短路时故障点电流；c.求K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。

线路单位长度的参数见电力系统分析教材。

2.设计进度与要求

设计进度：

[1]第一天：

选题，收集资料，完成开题报

[2]第二天第三天：

电网接线方案设计

[3]第四天：

完成电路电流的手工计算

[4]第五天：

基于PSASP的仿真短路计算

[5]第六第七天日：

打印设计初稿，交指导老师批阅。

要求：

[1]a.求系统C的正序电抗；b.求K点发生abc两相接地短路和abc三相短路时故障点电流；c.求K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。

线路单位长度的参数见电力系统分析教材；

[2]用PSASP建模仿真计算；

[3]2人一组，1人手算，1人计算机仿真计算。

[4]计算题目要求的电网的1个点的短路电流，画出正序，负序，零序和等效图，手算之后再在计算机上用PSASPB建模仿真。

主要参考书及参考资料：

[1]李庚银.电力系统分析基础[M].北京：

机械工业出版社.2011.8;

[2]中国电力科学研究院.短路计算用户手册[M].2010.6；

[3]中国电力科学研究院.潮流计算用户手册[M].2010.6；

教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日

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得短路点电压和电流的各序分量。

【关键词】短路、对称短路、不对称短路

Abstract

Electricpoweristhemostimportantinthemodernsociety,isalsothemostconvenientsourceofenergy.Electricenergyhasmanyadvantages,itcanbeeasilytransformedintootherformsofenergy,itiseasytorealizethetransmissionanddistribution;itisalsoflexibleapplicationscale.

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。

Mostofthenormaloperationofthepowersystemfailureiscausedbyshortcircuitfault.Whenashortcircuitoccurs,thesystemfromonestatetoanotherstateofupheaval,andaccompanyingtransientphenomenacomplex.Theso-calledshort,referstotheoccurrenceofpathorphasebetweenallnotnormalphaseconditions.Inthethree-phasesystem,shortcircuitmayoccur:

threephaseshortcircuit,twophaseshortcircuit,twophaseshortcircuittogroundandsingle-phasegroundingfault.

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得短路点电压和电流的各序分量。

Foravarietyofasymmetricshortcircuit,canbeclassifiedtheEMFequationtowriteeachsequencenetworkontheshortpoint,accordingtodifferenttypesofasymmetricshort-circuitcolumnwriteboundaryconditionequations.Thesequencecomponentofsimultaneoussolutionoftheseequationscanbesolvedbytheshortpointofvoltageandcurrent.

[keyword]:

symmetricasymmetricshort-circuitshort-circuit

1设计任务

如图所示发电机G，变压器T1、T2以及线路L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，但已知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

，

。

图1电路原理图

要求完成的主要任务:

（1）求系统C的正序电抗；

（2）求K点发生bc两相短路和abc三相短路时故障点电流；

（3）求K点发生bc两相短路和abc三相短路时发电机G和系统C分别提供的故障电流（假设故障前线路中没有电流）。

2设计原理

2.1两相短路

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。

凡是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。

因此，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；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各序阻抗。

-

-

-

图2系统的正序网络

-

图3系统的负序网络

-

图4系统的零序网络

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），可以分解为三组对称的相量，当选择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，且有

分别为a相电流的正序、负序和零序分量，并且有

最后可得到

电压的三相相量与其对应的序分量之间的关系也与电流的一样。

2.2三相短路

正序等效定则：

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。

三种不对称短路电流的正序分量的计算和三相短路电流在形式上很相近，只是阻抗为

是附加阻抗。

在单相短路时附加阻抗为

和

（或

）的串联；两相短路时附加阻抗为

（或

）；两相短路接地时为

（或

）的并联。

因此，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。