电力系统单相短路计算与仿真

辽宁工业大学

《电力系统计算》课程设计（论文）题目: 电力系统单相短路计算与仿真（4)

院（系）: 电气工程学院

专业班级：电气094

学号：0９03031０3

学生姓名: 张志强

指导教师：

教师职称:

起止时间：12-07-02至12－07-13

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G1 T1 1 L1 2 T2 G2

1:k k:1

注:成绩：平时２0% 论文质量60％答辩２0% 以百分制计算

摘要

电气设备和载流导体的选择、继电保护、自动装置的整定、限制短路电流措施的确定都需要进行短电流的计算。电力系统短路有单相短路、两相短路、;两相接地短路、和三相短路之分，对同一点发生单相短路故障的短路电流进行仿真和分析研究,在传统的基础上进行计算,并利用ＭAＴLAＢ进行仿真验证。并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:单相短路电流;单相短路电压;仿真;

第1章绪论.......................................... 错误!未定义书签。

1.1电力系统短路计算概述?0

１.2本文设计内容?错误!未定义书签。

第2章电力系统不对称短路计算原理?错误!未定义书签。

２.1对称分量法基本原理.......................... 错误!未定义书签。

2．2三相序阻抗及等值网络?错误!未定义书签。

2.3单相不对称短路的计算步骤..................... 错误!未定义书签。第3章电力系统单相短路计算.......................... 错误!未定义书签。

3．1系统等值电路及元件参数计算.................. 错误!未定义书签。

3．2系统等值电路及其化简........................ 错误!未定义书签。

3.３单相短路计算?错误!未定义书签。

第４章短路计算的仿真?错误!未定义书签。

4．1仿真模型的建立?错误!未定义书签。

4．2仿真结果及分析 ............................. 错误!未定义书签。第5章总结.......................................... 错误!未定义书签。参考文献?错误!未定义书签。

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.因此，故障分析重点是对短路故障的分析。

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。

短路的原因类型及后果,所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。

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,这些问题主要是:

1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备,例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等,必须以短路计算作为依据。

2）在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图,确定是否需要采取限制短路电流的措施等,都要进行必要的短路电流计算。

３)进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户工作的影响等，也包含有一部分短路计算的内容。

4）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。

此外，确定输电线路对通讯的干扰，对已发生故障进行分析,都必须进行短路计算。

1.2本文设计内容

本科设主要计算单相短路及其仿真分析，具体设计安排如下:

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A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。

。

：

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。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相量（电流或电压）,可以分解为三相三组对称的相量,当选择a 相作为基准时,三相相量与其对称分量之间的关系(如电流）为：

(1)22

(2)(3)1113111a a a b c a a a a a I I I I I I ????????

? ? ?

? ?= ? ? ? ? ? ??? ? ? ???

(2-1）

式中运算子120

j a e

=且有210a a ++=, 3

1a =;(1)a I ?

(2)

a I

(3)

a I

?分别为a 相

电流的正序、负序和零序分量并且有:

(1)(1)

(2)(2)(2)(2)

(0)

(0)(0)

,,b a c a b a c a b c a a

a a a I I

I I I I I I

I I ???

???

======

(2-２)

当已知三相补对称的相量时,可由上式求得各序对称分量,已知各序对称分量时,也可以求出三相不对称的相量，即

1120abc

S I I

(2－3)

式中

11111S a a a a -?? ?= ? ??

(２-4)

展开(２-3)并计及式(2-2)有

(1)(2)(0)

(1)(2)(0)(1)(2)(0)

a a a a

b a a a b b b

c a a a c c c

a a

I I I I

I I I I I I I

????

???????

=++

=++=++

(2-５)

电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流一样。

2.2三相序阻抗及等值网络

短路故障的计算与分析,主要是短路电流的大小及其变化规律不仅与短路故障的类型有关,而且与电源特性,网络元件的电磁参数有关。

不对称短路时故障处的短路电流和电压网络的故障处,对称分量分解后可用序电压方程表示为几种主要的序网如下图所示：

图2.１正序网络

图2.2 负序网络

图2.3 零序网络

三相序阻抗化简，其等值网络图如下：

图２

.4正序等值网络

图

2.3单相不对称短路的计算步骤

1.确定计算条件，画计算电路图

1)计算条件：系统运行方式,短路地点、短路类型和短路后采取的措施。

2)运行方式:系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。

根据计算目的确定系统运行方式,画相应的计算电路图。

选电气设备：选择正常运行方式画计算图；

短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。

继电保护整定:比较不同运行方式,取最严重的。

2．画等值电路，计算参数；

分别画各段路点对应的等值电路。标号与计算图中的应一致。

3.网络化简，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗。等值电源归算

(１）同类型且至短路点的电气距离大致相等的电源可归并; (2)至短路点距离较远的同类型或不同类型的电源可归并; （3）直接连于短路点上的同类型发电机可归并；

第3章电力系统单相短路计算

3.1 系统等值电路及元件参数计算

对变压器T1、T2的参数计算:

Ω=??=??=02.0105.315.101803

N S T S V P R Ω=??=?=33.05.311005.105.9100%2

1N N S T S V V X

S V P G N

T 432

32011054.4105.105010---?=?=??=

S V S I B N

T 32

2011067.25.101005.3188.010100%--?=??=??=

95.0115

/5.10121

/5.101==

T K

Ω=??=??=02.0105.315.102103

N S T S V P R Ω=??=?=37.05.311005.105.10100%2

2N N S T S V V X

S V P G N

T 432

3202106.3105.104010---?=?=??=

95.0115

/5.10121

/5.102==

T K

对其余原件的参数计算:

取基准容量100B S MVA =，第一段基准电压(1)10.5B V KV =，第二段基准电压

(2)115B V KV =，第三段基准电压(3)10.5B V KV =。

79.05

.10100

5.315.1025.02

22)1(2*1=??=??=B B N N G V S S V X X S V S I B N N T 3

32021022.25

.101005.3178.010100%--?=??=??=