25电力系统两相接地短路计算与仿真(2)

辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（2）院（系）：电气工程学院专业班级：电气133学号：130303089学生姓名：孔汉指导教师：巴金祥教师职称：副教授起止时间：16-07-04至16-07-15本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化课程设计（论文）任务原始资料：系统如图各元件参数如下（各序参数相同）：G1、G2：SN=35MVA，VN=10.5kV，X=0.33；T1:SN=31.5MVA，Vs%=10.5，k=10.5/121kV,△Ps=180kW,△Po=30kW,Io%=0.8；YN/d-11T2:SN=31.5MVA，Vs%=10，k=10.5/121kV,△Ps=200kW,△Po=33kW,Io%=0.9；YN/d-11L12:线路长70km，电阻0.2Ω/km，电抗0.41Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；L23:线路长75km，电阻0.18Ω/km，电抗0.38Ω/km，对地容纳2.98×10-6S/km；；L13:线路长85km，电阻0.18Ω/km，电抗0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；；负荷：S3=45MVA，功率因数均为0.9.任务要求（节点2发生AC两相金属性接地短路时）：1计算各元件的参数；2画出完整的系统等值电路图；3忽略对地支路，计算短路点的A、B和C三相电压和电流；4忽略对地支路，计算其它各个节点的A、B和C三相电压和支路电流；5在系统正常运行方式下，对各种不同时刻AC两相接地短路进行Matlab仿真；6将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。指导教师评语及成绩平时考核：设计质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算GGG1T11L122T2G21:kk:1L13L233S3本科生课程设计（论文）摘要目前，随着科学技术的发展和电能需求的日益增长，电力系统规模越来越庞大，电力系统在人民的生活和工作中担任重要的角色，电力系统的稳定运行直接影响人们的日常生活，因此，关于电力系统的短路计算与仿真也越来越重要。短路是电力系统的严重故障。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。本论文首先介绍有关电力系统两相接地短路故障的基本概念及短路电流的基本算法，主要讲解了对称分量法在不对称短路计算中的应用。并通过计算结果对电力系统的运行状态有一个初步的认识，同时对电力系统进行不对称故障的分析计算，主要内容为两相接地短路的分析计算，最后，通过Matlab软件对接地短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。关键词：电力系统；不对称故障；两相接地短路；Matlab仿真本科生课程设计（论文）目录第1章绪论..........................................................11.1电力系统短路计算概述.........................................11.2本文设计内容.................................................1第2章电力系统不对称短路计算原理....................................32.1对称分量法基本原理...........................................32.2三相序阻抗及等值网络.........................................42.3两相接地不对称短路的计算步骤.................................5第3章电力系统两相短路计算..........................................73.1系统等值电路及元件参数计算...................................73.2系统等值电路及其化简.........................................83.3两相接地短路计算.............................................9第4章短路计算的仿真...............................................124.1仿真模型的建立..............................................124.2仿真结果及分析..............................................13第5章总结.........................................................15参考文献............................................................16本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1电力系统短路计算概述电力系统在运行过程中常常会受到各种扰动,其中对电力系统运行影响较大的是系统中发生的各种故障.常见的故障有短路,断线和各种复杂故障.电力系统在正常运行时,除中性点以外,相与相,相与地之间是绝缘的,所谓短路是指相与相或相与地之间发生短接。在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算。短路计算与分析主要是应用这些计算结果进行机电保护设计和整定值计算,开关电器,串联电抗器,母线,绝缘子等电器设备的设计,制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。学习两相短路故障的常用计算方法。对称分量法是分析故障常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在应用对称分量法分析计算不对称故障时必须首先作出电力系统的各序网络，通过网络化简求出各序网络对短路点的输入电抗以及正序网络的等值电势，再根据不对称短路的不同类型，列出边界方程，以求得短路点电压和电流的各序分量。电力系统设计和运行时,都要采取适当的措施来降低发生短路故障的概率,例如采用合理的防雷措施,降低过电压水平,使用结构完善的配电装置和加强运行维护管理等。同时还要采取减少短路危害的措施,其中,最主要的是迅速将发生短路的元件从系统中切除,使无故障部分的电网继续正常运行。在发电厂,变电所及整个电力系统的设计和运行中,需要合理地选择电器接线,恰当地选用配电设备和短路器,正确地设计机电保护以及选择限制短路电流的措施等,而则些都必须以电力系统短路计算的结果作为依据。1.2本文设计内容通过对系统的两相短路故障的计算，认识短路故障对电力系统的影响。为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。本次课设研究电力系统两相接地短路的计算与仿真。本科生课程设计（论文）2任务要求（节点2发生AC两相金属性接地短路时）：1计算各元件的参数；2画出完整的系统等值电路图；3忽略对地支路，计算短路点的A、B和C三相电压和电流；4忽略对地支路，计算其它各个节点的A、B和C三相电压和支路电流；5在系统正常运行方式下，对各种不同时刻AC两相接地短路进行Matlab仿真；6将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。本科生课程设计（论文）3cba220a2a1a111aa1aa131IIIIII）（）（）（)0()0()0()2(2)2c2a2b1a1c1a21baaaacbaIIIIaIIIIIII（）（）（）（）（）（）（，，第2章电力系统不对称短路计算原理2.1对称分量法基本原理对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据不对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在不同序别的对称分量作用下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性，因此我们首先来介绍发电机、变压器、输电线路和符合的各序参数，特别是电网元件的零序参数及其等值电路。一、不对称三相量的分解在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电流或电压），可以分解为三组三相对称的相量，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（如电流）为且有1+a+a2=0,a3=1；Ia（1）、Ia（2）、Ia(0)分别为a相电流的正序、负序和零序分量，并且有由上式可以作出三相量的三组对称分量如图2.1所示图2.1三相量的对称分量（a）正序分量；（b）负序分量（c）零序分量本科生课程设计（论文）4Z1Z2Z3Z4Z5B24B23B23B34B24B34Z6Z7Va(2)z8我们看到，正序分量的相序与正常对称情况下的相序相同，而负序分量的相序则与正序相反，零序分量则三相同相位。将一组不对称的三相量分解为三组对称分量，这种分解是一种坐标变换，如同派克变换一样。矩阵S称为分量变换矩阵。当已知三相不对称的相量时，可由上式求得各序对称分量。电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流的一样。2.2三相序阻抗及等值网络应用对称分量法分析不对称故障时，首先必须做出电力系统各序网络。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动势，从故障点开始，逐步查明个序电流流通情况。凡是某一序电流能流通的原件，都必须包括在该序的网络中，并用相应的序参数和等值电路表示，根据上述原则，我们制定各序网络图。图2.2正序网络图图2.3负序网络图Z1Z2Z3E1Z4Z5B24B23B23B34B24B34Z6Z7E2Va(1)z8本科生课程设计（论文）5Z2Z3Z4Z5B24B23B23B34B24B34Z6Va(0)z8图2.4零序网络图2.3两相接地不对称短路的计算步骤ABCIfaIfbIfc接地图2.5两相接地短路课设要求AC两相接地，边界要求为：0fcfa0fbUUI且用序量表示边界条件：)0(2fb1fb0fb2fb1fb0fbUUUIII）（）（）（）（）（计算步骤：1计算各元件的参数；本科生课程设计（论文）62画出完整的系统等值电路图；3忽略对地支路，计算短路点的A、B和C三相电压和电流；4忽略对地支路，计算其它各个节点的A、B和C三相电压和支路电流；本科生课程设计（论文）7第3章电力系统两相短路计算3.1系统等值电路及元件参数计算图3.1等值电路图输电线路的电阻、等值电抗和电纳分别为：Ω142.07012RLΩ7.2841.07012XLSBL101066126.19478.270Ω5.1318.07523RLΩ5.2838.07523XLSBL101066235.22398.275Ω3.1518.08531RLΩ344.08531XLjxG1jxT1jxL13jxL23jxL12jxT2jxG2jxS3Y13Y13Y23Y23Y12Y12+++---E1E2E3....本科生课程设计（论文）8SBL101066313.25398.285变压器T1：变压器T2：3.2系统等值电路及其化简该系统中没有中性点接地的阻抗、空载线路以及空载变压器，所以正序网络包含所有元件。令所有电源的负序电势为零，就得到了负序网络。因G1、G2中性点没接地，因此没有零序电流流过，所以零序网络中不包含它们。系统的各序网络如图所示。jxG1(1)jxT1jxL12jxT2jxG2(1)jxL13jxS3jxL23+--+E1E2......图3.2正序网络图02.0105.315.1018010232321NNSTSVPR