张庆雷电力系统短路电流计算

XinjiangInstituteofEngineering课程设计说明书题目名称：电力系统短路电流设计系部：电力工程系专业班级：电气工程及其自动化12-3学生姓名：张庆雷学号：2012210229指导教师：刘华完成日期：2015.1.16电力工程系系课程设计答辩情况记录表答辩人姓名张庆雷班级电气工程12-3专业电气工程及其自动化设计题目电力系统短路电流计算设计指导老师刘华答辩日期2015年1月16日答辩时间自述针对课程设计进行了全面的阐述，详细介绍本人设计思路及设计方案和PSASP的仿真实验，简述了设计中存在的不足及今后需要改进的方向回答问题1、本次设计完成的体会？2、如何计算K点三相短路电流3、K点发生三相短路发电机G提供的短路电流？小结论文规格符合要求，答辩比较规范；答辩中能较流利清晰地阐述论文的主要观点，回答问题较准确。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：电力系统短路电流计算设计学生姓名：张庆雷专业电气工程及其自动化班级电气工程12-3班评定意见：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2015年1月15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电力系统短路电流计算设计指导教师刘华起止时间2015年1月12日—2015年1月16日周数1周设计地点实验楼A303仿真实验室设计目的：通过电力系统分析课程设计，培养综合运用所学理论知识和基本技能解决工程实际问题的能力。巩固和加深对所学知识的理解；培养学生调查研究的习惯和工作能力；培养学生正确的设计和计算与绘图的能力以及分析解决问题的能力。树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。培养正确的设计思想和思维方法，培养严谨的科学态度和独立的工作能力以及撰写论文的能力。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：正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗的额定标幺值分别取0.05、0.05、0.15。设计进度与要求设计进度：[1]第一天：选题，收集资料，完成课程设计[2]第二天第三天：电网接线方案设计[3]第四天：完成电路电流的手算[4]第五天：基于PSASP软件建模仿真计算[5]第六第七天日：打印设计初稿，交指导老师批阅。要求：[1]电力系统短路电流的计算（)3(d三相短路，)2(d两相短路）（手算和计算机仿真计算；短路点为K点和发电机母线上）；[2]线路单位长度的参数见电力系统分析教材；[3]用PSASP软件建模仿真计算；[4]2人一组，1人手算，1人计算机仿真计算。[5]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PSASP软件建模仿真。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）年月日摘要短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，是导体变形或损坏。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【关键词】短路、对称短路、不对称短路目录1设计任务..........................................................12设计原理..........................................................22.1两相短路....................................................22.1.1两相短路各序网络的制定................................22.1.2不对称三相量的分解....................................32.2三相短路...................................................43计算过程及步骤....................................................63.1系统C的正序电抗计算........................................63.2K点发生两相短路时故障点电流计算...........................73.3K点发生abc三相短路时故障点电流...........................83.4K点发生bc相间短路时发电机G和系统C分别提供故障电流计算..93.4.1K点发生bc相间短路时系统C提供故障电流计算..........93.4.2K点发生bc相间短路时发电机G提供故障电流计算.......103.5K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..114仿真实验.........................................................124.1基于公用资源的交直流电力系统分析程序包有以下应用功能.......124.2仿真结果部分截图...........................................13结果分析...........................................................17总结............................................................18致谢............................................................19参考文献...........................................................20《电力系统分析》课程设计11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120∠1bU，120-∠1cU。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)。25.0GZ《电力系统分析》课程设计22设计原理2.1两相短路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。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----《电力系统分析》课程设计3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)，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121111131b22)3()2()1(式caaaaIIIaaaaIII22)0()0()0()2(2)2()2()2()1()1()1(2)1(式acbacabacaIIIIaIIaIIaIIaIb)3-2()0()2()1()0()2(2)1()0()2()1()0()2()1(2)0()2()1(式cccaaacbbbaaabaaaaIIIIIaIaIIIIIIaIaIIIII2402120,jjeaea)0()2()1(,,10132aaaIIIaaa。、-《电力系统分析》课程设计4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△)1(ZZ,△Z是附加阻抗。在单相短路时附加阻抗为)2(Z和)0(Z(或fZZ3)0()的串联；两相短路时附加阻抗为)2(Z(或fZZ)2()；两相短路接地时为)0()2(ZZ和(或fZZ3)0()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。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：错误!未找到引用源。上式中Z△------正序增广网络中附加阻抗；M-----故障相短路电流对正序分量的倍数。表2-1列出了各种短路时Z△和M的值，对于两相短路接地，表中的M值只适用于纯电抗的情况。）式（4-2)1(△)1()3()1(ffeqfMIIZZEI)3()1(fI《电力系统分析》课程设计5表2-1各种短路时的Z△和M值短路种类Z△M三相短路01单相短路Z∑(2)+(Z∑(1)+3Zf)3两相短路Z∑(2)+Zf两相接地短路《电力系统分析》课程设计63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,方程可写成式中错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。，即是短路发生前故障点的电压。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）（4-3和方程式(3-1)。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：）式（1-3)0()0