電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)報(bào)告[完整版]

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 題目：電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì) 院 （系） 電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 同學(xué)姓名 同學(xué)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)老師 課程名稱 電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 課程學(xué)分 1 起始日期 2020.1.22020.1.6 歡迎下載教師評(píng)語(yǔ)老師簽名：日期：成績(jī)?cè)u(píng)定備注電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、 設(shè)計(jì)目的和要求1、設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使同學(xué)加強(qiáng)對(duì)電力體統(tǒng)分析課程的了解，學(xué)會(huì)查尋資料、以及分析計(jì)算等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的力量。2、 設(shè)計(jì)要求（1）培育同學(xué)認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及使用技術(shù)資料解決實(shí)際問(wèn)題的力量；（2）培育同學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際，努力思考問(wèn)題的力量；（3）進(jìn)一步理解所學(xué)學(xué)問(wèn)，

2、使其鞏固和深化，拓寬學(xué)問(wèn)視野，提高同學(xué)的綜合力量；（4）懂得電力系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的基本方法，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和步入社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)課題和內(nèi)容各元件參數(shù)標(biāo)幺值如下（各元件及電源的各序阻抗均相同）：T1：電阻0，電抗0.2，k=1.1，標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)YN接線，非標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)接線；T2：電阻0，電抗0.15，k=1.05，標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)YN接線，非標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)接線；L24: 電阻0.03，電抗0.08，對(duì)地容納0.04；L23: 電阻0.023，電抗0.068，對(duì)地容納0.03；L34: 電阻0.02，電抗0.06，對(duì)地容納0.032；G1和 G2：電阻0，電抗0.15，電壓1.1；負(fù)荷功率：S1=0.5+j

3、0.2；任務(wù)要求：當(dāng)節(jié)點(diǎn)2發(fā)生B、C兩相金屬性接地短路時(shí)，1 計(jì)算短路點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流；2 計(jì)算其它各個(gè)節(jié)點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流；3 計(jì)算各條支路的電壓和電流。三、設(shè)計(jì)工作要求1、理解設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，原始設(shè)計(jì)資料。3、把握以下設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法：電力系統(tǒng)組成、標(biāo)幺制的原理、短路類型、短路緣由、短路危害與短路計(jì)算的目的；同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)過(guò)程、系統(tǒng)元件各序（正、負(fù)和零）參數(shù)計(jì)算、對(duì)稱重量法原理、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)、不對(duì)稱故障邊界條件確定以及正序等效定理。最終撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，繪圖工程圖，考核。4、 認(rèn)真獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，若有抄襲他人設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)或找他人代畫(huà)設(shè)計(jì)圖紙、代做等行為的弄虛作假者一律按不

4、及格記成果，并依據(jù)學(xué)校有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。5、在設(shè)計(jì)周內(nèi)完成所規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)一份。四、成果評(píng)定1、考核方法：提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告；回答老師所提出的問(wèn)題；考勤狀況。2、成果構(gòu)成：平?？己?0%，口試考核占40%，設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)占40%。3、成果評(píng)定：成果評(píng)定實(shí)行五級(jí)記分制，分為優(yōu)、良、中、及格和不及格。由指導(dǎo)老師依據(jù)同學(xué)在設(shè)計(jì)中的綜合狀況和評(píng)分標(biāo)精確定成果。4、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（1）優(yōu)秀：遵守紀(jì)律，設(shè)計(jì)報(bào)告詳實(shí)、內(nèi)容認(rèn)真，報(bào)告內(nèi)容條理清楚，生疏深刻、具體；（2）良好：遵守紀(jì)律，設(shè)計(jì)報(bào)告完整，內(nèi)容完整無(wú)缺，報(bào)告充實(shí)，分析較具體；（3）中等：遵守紀(jì)律，設(shè)計(jì)報(bào)告較完整，內(nèi)容比較具體，分析較具體；（4

5、）及格：遵守紀(jì)律，設(shè)計(jì)報(bào)告完整，內(nèi)容簡(jiǎn)潔，分析粗淺；（5）不及格：不遵守紀(jì)律，設(shè)計(jì)報(bào)告不完整，內(nèi)容簡(jiǎn)潔，分析粗淺。五、參考文獻(xiàn)1、何仰贊、溫增銀.電力系統(tǒng)分析.武漢：華中科技高校出版社，2002.32、劉宗岐、郭家驥.電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo).北京：中國(guó)電力出版社，20053、熊信銀、張步涵.電氣工程基礎(chǔ).武漢：華中科技高校出版社，2005.94、美H.Wayne Beaty主編.電力計(jì)算手冊(cè). 北京：中國(guó)電力出版社，2007。5、短路電流有用計(jì)算方法.西安交通高校等編著 北京：電力工業(yè)出版社 19826、楊淑英等.電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題精解.北京:中國(guó)電力出版社,20027、劉天琪等. 電力

6、系統(tǒng)分析理論.北京:科學(xué)出版社,20118、陳衍.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析. 北京:中國(guó)電力出版社,20159、李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析. 北京:中國(guó)電力出版社,2007電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)名目摘要.91、 緒論.10 1、電力系統(tǒng)組成以及各種運(yùn)行方式.10 2、爭(zhēng)辯內(nèi)容.122、 電力系統(tǒng)短路概述.12 1、短路的類型.12 2、短路的緣由.13 3、短路的危害.133、 對(duì)稱重量法在電力系統(tǒng)中應(yīng)用.131、 對(duì)稱重量法.132、 對(duì)稱重量法在不對(duì)稱故障中應(yīng)用.154、 電力系統(tǒng)元件數(shù)據(jù)模型.161、 同步發(fā)電機(jī).162、 異步電機(jī)一綜合負(fù)荷.183、 變壓器.184、 輸電線路.195、 電

7、力系統(tǒng)不對(duì)稱短路分析.171、 單相接地短路.172、 兩相短路.203、 兩相短路接地.204、 正序等效定則.216、 兩相接地短路實(shí)例.211、兩相接地短路各序網(wǎng)絡(luò)的制定.222、其他接地電壓電流的計(jì)算.27七、總結(jié).27八、參考文獻(xiàn).28 摘要 從電氣革命到當(dāng)代，電力系統(tǒng)的規(guī)模和進(jìn)展水平成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)展水平的標(biāo)志之一。至今人類文明的主流進(jìn)展方向照舊與電力有著不行分割的聯(lián)系。電能是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最便利的能源。電能具有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以便利地轉(zhuǎn)化為別的形式的能，例如機(jī)械能、熱能、光能和化學(xué)能等。電力系統(tǒng)的消滅使高效、無(wú)污染、使用便利易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的

8、變化，開(kāi)創(chuàng)了電力時(shí)代，開(kāi)啟了其次次科技革命。電力系統(tǒng)的故障可分為簡(jiǎn)潔故障和簡(jiǎn)單故障，簡(jiǎn)潔故障一般是指某一時(shí)刻只在電力系統(tǒng)的一個(gè)地方發(fā)生的故障；簡(jiǎn)單故障一般是指某一時(shí)刻在電力系統(tǒng)兩個(gè)及兩個(gè)以上的地方同時(shí)發(fā)生故障。電力系統(tǒng)的故障通常有短路故障和斷線故障。一般狀況下，短路故障比斷線故障發(fā)生的幾率大，也比斷線故障嚴(yán)峻。 作為電力系統(tǒng)分析和計(jì)算的基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)元件參數(shù)及其數(shù)學(xué)模型是至關(guān)重要的。電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障包括單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地、單相斷開(kāi)和兩相斷開(kāi)等。系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，三相電流和電壓將不再對(duì)稱，除了基頻重量外，還會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生非周期重量以及一系列的諧波重量。要精確分析不對(duì)稱故障的

9、暫態(tài)過(guò)程是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。電力系統(tǒng)分析和計(jì)算的一般過(guò)程是：首先將待求物理系統(tǒng)進(jìn)行分析簡(jiǎn)化，抽象出等效電路，然后確定其數(shù)學(xué)模型，也就是說(shuō)把待求物理問(wèn)題變成數(shù)學(xué)問(wèn)題，最終用各種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行求解，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。由此來(lái)看數(shù)學(xué)模型在電力系統(tǒng)分析和計(jì)算中格外重要的。1、 緒論 1、電力系統(tǒng)組成以及各種運(yùn)行方式（1）、電力系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和安排到用戶的一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過(guò)電網(wǎng)將電能輸送和安排到電力用戶的用電設(shè)備，從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個(gè)過(guò)程。電力系統(tǒng)

10、還包括保證其平安牢靠運(yùn)行的繼電愛(ài)護(hù)裝置、平安自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電力通信等相應(yīng)的幫助系統(tǒng)。（2）、三相電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的各種運(yùn)行方式 1）、中性點(diǎn)不接地方式圖1-1 中性點(diǎn)不接地方式中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的原理示意圖如圖1-1。假設(shè)C相接地，則C相自然就成了地電位。此時(shí)中性點(diǎn)對(duì)地電壓位移為VN=-VC,如圖1-1（b）所示。 由此可見(jiàn)，此時(shí)A相對(duì)地電壓向量為VA=VA+VN,其大小為1.73VA，相當(dāng)于線電壓；同理，B相對(duì)地電壓也上升為VB=1.73VB。即發(fā)生C相接地時(shí)，中性點(diǎn)對(duì)地電壓上升為相電壓，而非故障相對(duì)地電壓上升為線電壓，但三相之間的電壓不變。同理，分析可得單相接地時(shí)接

11、地點(diǎn)的電容電流是正常運(yùn)行時(shí)一相對(duì)地電容電流的3倍。 2）、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 圖1-2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地短路時(shí)，假如接地電流比較大并且發(fā)生斷續(xù)電弧，將引起線路的電壓諧波。電力系統(tǒng)中規(guī)定，當(dāng)10KV電網(wǎng)接地電流大于30A、35KV電網(wǎng)接地電流大于10A時(shí)，中性點(diǎn)宜用經(jīng)消弧線圈接地。圖1-2是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的電路圖和向量圖。消弧線圈實(shí)際上就是帶氣隙鐵心的線性電感線圈，其電阻很小，感抗很大。在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)與中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)一樣，在發(fā)生單相接地時(shí)，非接地相的對(duì)地電壓要上升根號(hào)三倍，即成為線電壓，此時(shí)

12、應(yīng)發(fā)預(yù)報(bào)信號(hào)，并允許連續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)。在此期間值班人員應(yīng)實(shí)行措施查找接地點(diǎn)。 3）中性點(diǎn)直接接地方式 圖1-3 中性點(diǎn)直接接地方式中性點(diǎn)直接接地方式如圖1-3所示，在發(fā)生單相接地短路時(shí)，因可形成電源的短路回路，繼電愛(ài)護(hù)、熔斷器或自動(dòng)開(kāi)關(guān)將馬上動(dòng)作切除故障，使系統(tǒng)的其他部分恢復(fù)正常運(yùn)行。這是直接接地方式的優(yōu)點(diǎn)之一，即快速切除故障，平安性好。中性點(diǎn)直接接地方式的缺點(diǎn)之一是系統(tǒng)供電牢靠性較差。由于單相接地是四種短路故障中發(fā)生幾率最高的故障，而此接地方式下系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障就會(huì)在繼電愛(ài)護(hù)作用下使故障線路的斷路器跳閘，因此簡(jiǎn)潔發(fā)生供電中斷，降低了供電牢靠性。中性點(diǎn)直接接地的另一缺點(diǎn)是一相短路電流太大，通

13、常用調(diào)整全網(wǎng)的中性點(diǎn)接地點(diǎn)使一相接地短路電流不超過(guò)三相短路電流。2、爭(zhēng)辯內(nèi)容 由原始資料及各元件參數(shù)標(biāo)幺值求發(fā)生兩相金屬性接地短路時(shí)求 1） 計(jì)算短路點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流； 2）計(jì)算其它各個(gè)節(jié)點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流； 3） 計(jì)算各條支路的電壓和電流。二電力系統(tǒng)短路概述1、 短路的類型 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)潔短路故障共有四種類型：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。其中三相短路又稱為對(duì)稱短路，其他三種類型的短路都稱為不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行閱歷表明，單相接地短路發(fā)生的幾率最大，約占70%左右；兩相短路較少；三相短路發(fā)生的幾率最少。三相短路發(fā)生的幾率雖然少，但后果較嚴(yán)峻，所以要給

14、以足夠的重視，況且，從短路計(jì)算的方法來(lái)看，一切不對(duì)稱短路的計(jì)算，在接受對(duì)稱重量法后，都?xì)w結(jié)為對(duì)稱短路的計(jì)算。因此，對(duì)三相短路的爭(zhēng)辯具有重要的意義。 2、短路的緣由發(fā)生短路的緣由很多，既有主觀緣由也有客觀緣由，但其根本的緣由還是電氣設(shè)備載流部分相與相之間或相與地之間的絕緣受到損壞。主要有以下幾個(gè)方面：（1）、絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所帶來(lái)的設(shè)備缺陷進(jìn)展成短路。（2）、雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌。（3）、人為誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。（4）、挖溝損傷電纜，鳥(niǎo)獸跨接在暴露的載流部分等。3、

15、 短路的危害 短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電氣設(shè)備有很大的危害。短路的類型、發(fā)生的地點(diǎn)和持續(xù)的時(shí)間不同，其后果也不相同?？赡苤黄茐木植康貐^(qū)的正常供電，也可能威逼整個(gè)系統(tǒng)的平安運(yùn)行。短路的危急后果一般有以下幾個(gè)方面：（1）、發(fā)生短路時(shí)，由于電源供電回路的總阻抗突然減小以及由此產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)程，使短路電流急劇增加，可能超過(guò)額定值的很多倍。短路點(diǎn)距發(fā)電機(jī)的電氣距離越近，短路電流越大。短路電流流過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，使發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能使設(shè)備過(guò)熱甚至損壞。由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，致使導(dǎo)體變形甚至損壞。 （2）、短路會(huì)引起系統(tǒng)電壓大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。系統(tǒng)中最

16、主要的電力負(fù)荷是異步電動(dòng)機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩漸漸減小，轉(zhuǎn)速隨之下降。當(dāng)電壓大幅下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢，設(shè)備損壞等嚴(yán)峻后果。 （3）、當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)可能失去同步，破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，造成大面積停電，這是短路最嚴(yán)峻的后果。 （4）、發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，線路的三相不平衡電流所產(chǎn)生的總磁通會(huì)在相鄰的通訊線路上感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，干擾通訊系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3、 對(duì)稱重量法在電力系統(tǒng)中應(yīng)用1、對(duì)稱重量法電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可認(rèn)為是對(duì)稱的，即各元件三相阻抗相同，各自三相電壓、電流大小相等，具有正常相序。

17、電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞主要與不對(duì)稱故障或者斷路器的不對(duì)稱操作有關(guān)。由于整個(gè)電力系統(tǒng)中只有個(gè)別點(diǎn)是三相阻抗不相等，所以一般不使用直接求解簡(jiǎn)單的三相不對(duì)稱電路的方法，而接受更簡(jiǎn)潔的對(duì)稱重量法進(jìn)行分析。對(duì)稱重量法（method of symmetrical components）電工中分析對(duì)稱系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法。廣泛應(yīng)用于三相溝通系統(tǒng)參數(shù)對(duì)稱、運(yùn)行工況不對(duì)稱的電氣量計(jì)算。對(duì)稱重量法是指在三相電路中，任意一組不對(duì)稱的三相相量Fa,Fb,Fc，可以分解為三組三相對(duì)稱的重量，如圖3-1所示。這三組對(duì)稱重量分別為：正序重量(Fa1，F(xiàn)b1，F(xiàn)c1):三相量大小相等，相位相差120度，且與系

18、統(tǒng)正常對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的相序相同。負(fù)序重量(Fa2，F(xiàn)b2，F(xiàn)c2):三相量大小相等，相位相差120度，且與系統(tǒng)正常對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的相序相反。零序重量(Fa0，F(xiàn)b0，F(xiàn)c0):三相量大小相等，相位全都。圖3-1 對(duì)稱重量法示意圖各組序重量的三相量之間的關(guān)系可表示為：Fb1= a2Fa1，F(xiàn)c1=aFa1 (3-1)Fb2= aFa2，F(xiàn)c2=a2Fa2 (3-2)Fb0= Fc0=Fa0 (3-3)將各相相應(yīng)的正、負(fù)、零序重量合成可得三個(gè)不對(duì)稱重量Fa、Fb、Fc，可表示為:Fa =Fa1+Fa2+Fa0 （3-4）Fb= Fb1+Fb2+Fb0=a2Fa1+a Fa2+Fa0 （3-5）Fc=Fc1

19、+Fc2+Fc0=aFa1+a2 Fa2+Fa0 （3-6）在三相參數(shù)對(duì)稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ重量具有獨(dú)立性。也就是說(shuō)，當(dāng)電路通以某序許對(duì)稱重量的電流時(shí)，只產(chǎn)生同一序?qū)ΨQ重量的電壓降。反之，當(dāng)電路施加某序?qū)ΨQ重量電壓時(shí)，電路中也只產(chǎn)生同一序的對(duì)稱重量電流。元件的序阻抗，是指元件三相參數(shù)對(duì)稱時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過(guò)該元件同一序電流的比值，即：Z1=Va1/Ia1 （3-7）Z2=Va2/Ia2 （3-8）Z0=Va3/Ia3 （3-9）Z1、Z2和Z0分別稱為該元件的正序阻抗、負(fù)序阻抗和零序阻抗。2、對(duì)稱重量法在不對(duì)稱故障中應(yīng)用現(xiàn)以圖3-2所示簡(jiǎn)潔電力系統(tǒng)為例，求說(shuō)明應(yīng)用對(duì)稱重量法計(jì)算

20、不對(duì)稱短路的一般原理。一臺(tái)發(fā)電機(jī)接于空載輸電線路，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗ZN接地。在線路某處發(fā)生單相短路，是故障點(diǎn)消滅了不對(duì)稱的狀況。a相對(duì)地阻抗為0，a相對(duì)地電壓為0，而b、c兩相的電壓VB不等于0，VC不等于0，圖5-（a）.此時(shí)，故障的以外的系統(tǒng)其余部分的參數(shù)仍舊是對(duì)稱的。因此，在計(jì)算不對(duì)稱短路時(shí)，應(yīng)設(shè)法把故障點(diǎn)的不對(duì)稱轉(zhuǎn)化為對(duì)稱，使被短路破壞了對(duì)稱性的三相電路轉(zhuǎn)化為對(duì)稱電路，然后就可以用單相電路進(jìn)行計(jì)算?，F(xiàn)在原短路點(diǎn)人為地接入一組三相不對(duì)稱的電勢(shì)源，電勢(shì)源的各相電勢(shì)與上述各相不對(duì)稱電壓大小相等方向相反，圖3-2（b），這種狀況與發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)等效的，也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的不對(duì)稱故障，可以

21、用在故障點(diǎn)接入一組不對(duì)稱的電勢(shì)源來(lái)代替。 應(yīng)用對(duì)稱重量法將這組不對(duì)稱電勢(shì)源分解成正序、負(fù)序和零序三組對(duì)稱重量，如圖3-2（c）。依據(jù)疊加原理，圖3-2（c）所示的狀態(tài)，可以當(dāng)作是（d）、（e）、（f）三個(gè)圖所示狀態(tài)的疊加。圖3-2（d）的電路稱為正序網(wǎng)絡(luò)，其中只有正序電勢(shì)在作用，網(wǎng)絡(luò)中只有正序電流，各元件呈現(xiàn)的阻抗就是正序阻抗。圖3-2（e）以及（f）的電路分別稱為負(fù)序網(wǎng)絡(luò)和零序網(wǎng)絡(luò)。由于發(fā)電機(jī)只產(chǎn)生正序電勢(shì)，所以，在負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)中，只有故障點(diǎn)的負(fù)序和零序重量電勢(shì)在作用，網(wǎng)絡(luò)中也只有同一序的電流，元件也呈現(xiàn)同一序的阻抗。 在正序網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)以a相為基準(zhǔn)相時(shí)，有：Ea-Ia1(ZG1+ZL1)-

22、(Ia1+a2Ia1+aIa1)Zn=Va1 (3-10)由于Ia2+Ib2+Ic2=Ia2+aIa2+a2Ia2=0,而且發(fā)電機(jī)的負(fù)序電勢(shì)為零，因此，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的電壓方程為： 0-Ia2(ZG2+ZL2)=Va2 (3-11)對(duì)于零序網(wǎng)絡(luò)，由于Ia0+Ib0+Ic0=3Ia0，在中性點(diǎn)接地阻抗中將流過(guò)3倍的零序電流，產(chǎn)生電壓降。計(jì)及發(fā)電機(jī)的零序電視為零，零序網(wǎng)絡(luò)的電壓方程為： 0-Ia0(ZG0+ZL0)-3Ia0Zn=Va0 (3-12)依據(jù)以上所得的各序電壓方程式，可以繪出各序的一相等值網(wǎng)絡(luò)，如圖3-2。圖3-2 各序等值網(wǎng)絡(luò)計(jì)算不對(duì)稱故障的基本原則就是，把故障處的三相阻抗不對(duì)稱表示為電壓

23、和電流相量的不對(duì)稱，使系統(tǒng)其余部分保持為三相阻抗對(duì)稱的系統(tǒng)。這樣借助于對(duì)稱重量法，并利用三相阻抗對(duì)稱電路中各序重量具有獨(dú)立性的特點(diǎn)，將各序重量分開(kāi)，分別制定各序等值電路，就可以使分析計(jì)算得到簡(jiǎn)化。四、電力系統(tǒng)元件數(shù)據(jù)模型1、同步發(fā)電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的同步電機(jī)。是一種最常用的溝通發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代電力工業(yè)中，它廣泛用于水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電以及柴油機(jī)發(fā)電。由于同步發(fā)電機(jī)一般接受直流勵(lì)磁，當(dāng)其單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流，能便利地調(diào)整發(fā)電機(jī)的電壓。若并入電網(wǎng)運(yùn)行，因電壓由電網(wǎng)打算，不能轉(zhuǎn)變，此時(shí)調(diào)整勵(lì)磁電流的結(jié)果是調(diào)整了電機(jī)的功率因數(shù)和無(wú)功功率。同步發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)相同，一般接

24、受三相形式，只在某些小型同步發(fā)電機(jī)中電樞繞組接受單相。 圖4-1 各序等值網(wǎng)絡(luò)2、異步電機(jī)一綜合負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是1885年由意大利物理學(xué)家和電氣工程師費(fèi)拉里斯創(chuàng)造。它是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種溝通電機(jī)。3、變壓器在電力系統(tǒng)分析計(jì)算中，雙繞組變壓器的近似等值電路如圖7所示。與電機(jī)學(xué)不同，該等值電路常將勵(lì)磁支路前移到電源側(cè)，且將變壓器二次側(cè)繞組的阻抗折算到一次側(cè)與一次繞組的阻抗合并，用等值阻抗RT+JXT來(lái)表示。圖4-2.變壓器的等值電路4、輸電線路輸電線路分為架空輸電線路和電纜線路。架空輸電線路由線路桿塔、導(dǎo)線、

25、絕緣子、線路金具、拉線、桿塔基礎(chǔ)、接地裝置等構(gòu)成，架設(shè)在地面之上。依據(jù)輸送電流的性質(zhì)，輸電分為溝通輸電和直流輸電。輸電線路在綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各項(xiàng)因素后所確定的最大輸送功率，稱為該線路的輸送容量。輸電線路的愛(ài)護(hù)有主愛(ài)護(hù)與后備愛(ài)護(hù)之分。五、電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路分析 1、單相接地短路相線俗稱火線， 三相就是三個(gè)火線，他們電壓相等，頻率相當(dāng)，但是相位不同。 單相接地 就是沒(méi)有零線用大地代替零線。 相間短路 就是火線與火線之間短路，相當(dāng)危急，瞬時(shí)電流很大。 相指的是溝通電勢(shì)的相位角度，三相指的是三個(gè)相位角度不同的溝通電勢(shì)。單相接地是指三相溝通供電系統(tǒng)中一根相線與大地成等電位狀態(tài)了，也就是該相線的電位與

26、大地的電位相等，都是“零”。相間短路是指三相溝通供電系統(tǒng)中兩根相線之間的絕緣被破壞，從而發(fā)生電接觸的現(xiàn)象，此時(shí)會(huì)有很大的短路電流，屬于嚴(yán)峻的 電力事故。 圖5-1 單相接地短路示意圖2、兩相短路兩相短路的狀況如圖5-2，故障處的三個(gè)邊界條件為:Ia=0 (5-1)Ib+Ic=0 (5-2)Vb=Vc (5-3)用對(duì)稱重量法表示后經(jīng)整理可得： Iao=0 （5-4） Ial+Ia2=0 （5-5） Val=Va2 （5-6） 圖5-2 兩相短路示意圖3、兩相短路接地b、c 兩相短路接地的狀況如圖5-3所示，故障處的三個(gè)邊界條件為： Ia=0 （5-7） Vb=0 （5-8） Vc=0

27、（5-9） 圖5-3 兩相短路接地示意圖兩相短路接地時(shí)故障相電流的確定值為： Ib=Ic=(30.5)1-(X2X0)/(X2+X0)20.5Ia1 (5-10) 短路點(diǎn)非故障相電壓為： Va=3Va1=j(3X2X0/(X2+X0)Ia1 （5-11） 4、正序等效定則所謂正序等效定則，是指在簡(jiǎn)潔不對(duì)稱短路的狀況下，短路點(diǎn)電流的正序重量與在短路點(diǎn)各相中接入附加電抗而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。這就是不對(duì)稱短路的正序等效定則。表5-4 簡(jiǎn)潔短路時(shí)的X 和m六、兩相接地短路實(shí)例計(jì)算原始資料：系統(tǒng)如圖 各元件參數(shù)標(biāo)幺值如下（各元件及電源的各序阻抗均相同）：T1：電阻0，電抗0.2，k=1.1，標(biāo)準(zhǔn)變

28、比側(cè)YN接線，非標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)接線；T2：電阻0，電抗0.15，k=1.05，標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)YN接線，非標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)接線；L24: 電阻0.03，電抗0.08，對(duì)地容納0.04；L23: 電阻0.023，電抗0.068，對(duì)地容納0.03；L34: 電阻0.02，電抗0.06，對(duì)地容納0.032；G1和 G2：電阻0，電抗0.15，電壓1.1；負(fù)荷功率：S1=0.5+j0.2；任務(wù)要求：當(dāng)節(jié)點(diǎn)2發(fā)生B、C兩相金屬性接地短路時(shí)：1)計(jì)算短路點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流；2)計(jì)算其它各個(gè)節(jié)點(diǎn)的A、B和C三相電壓和電流；3)計(jì)算各條支路的電壓和電流。1、兩相短路接地各序網(wǎng)絡(luò)的制定應(yīng)用對(duì)稱重量法分析計(jì)算不對(duì)稱故障

29、時(shí)，首先必需作出電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)。為此，應(yīng)依據(jù)電力系統(tǒng)的接線圖、中性點(diǎn)接地狀況等原始資料，在故障點(diǎn)分別施加各序電勢(shì)，從故障點(diǎn)開(kāi)頭，逐步查明各序電流流通的狀況。凡是某一序電流能流通的元件，都必需包括在該序網(wǎng)絡(luò)中，并用相應(yīng)的序參數(shù)和等值電路表示。 圖6-1 電力系統(tǒng)接線圖（1）正序網(wǎng)絡(luò)：正序網(wǎng)絡(luò)就是通常計(jì)算對(duì)稱短路時(shí)所用的等值網(wǎng)絡(luò)。除了中性點(diǎn)接地阻抗、空載線路（不計(jì)導(dǎo)納）以及空載變壓器（不計(jì)勵(lì)磁電流）外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中，并且用相應(yīng)的正序參數(shù)和等值電路表示。此外，還須在短路點(diǎn)引入代替故障條件的不對(duì)稱電勢(shì)源中的正序重量。正序網(wǎng)絡(luò)中的短路點(diǎn)用f1表示，零電位點(diǎn)用o1表示。從f1o1

30、即故障端口看正序網(wǎng)絡(luò)，它是一個(gè)有源網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)星網(wǎng)變換和戴維寧簡(jiǎn)化正序圖：圖6-2 正序網(wǎng)絡(luò)將正序等值電路圖化簡(jiǎn)求出正序等值阻抗： 正序等效電勢(shì)源為： （2）負(fù)序網(wǎng)絡(luò)：負(fù)序電流能流通的元件與正序電流的相同，但全部電源的負(fù)序電勢(shì)為零。因此，把正序網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)都用負(fù)序參數(shù)代替，并令電源電勢(shì)等于零，而在短路點(diǎn)引入代替故障條件的不對(duì)稱電勢(shì)源中的負(fù)序重量，便得到負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。在負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中，各電源支路的中性點(diǎn)與負(fù)荷的中性點(diǎn)也可以直接連接起來(lái)。圖6-3 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)將負(fù)序等值電路圖化簡(jiǎn)求出負(fù)序等值阻抗： （3）零序網(wǎng)絡(luò)：在短路點(diǎn)施加代表故障邊界條件的零序電勢(shì)時(shí)，由于三相零序電流大小及相位相同，他們必需經(jīng)過(guò)大地（

31、或架空地線、電纜包皮等）才能構(gòu)成通路，而且電流的流通與變壓器中性點(diǎn)接地狀況及變壓器的接法有親密的關(guān)系。將零序等值電路圖化簡(jiǎn)求出零序等值阻抗： 圖6-4 零序網(wǎng)絡(luò) 正序、負(fù)序及零序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)如圖6-5：圖6-5 最簡(jiǎn)電路圖 兩相短路接地原始條件為：；。即： 依據(jù)原始邊界條件組成的兩相短路接地的復(fù)合序網(wǎng)如圖16所示： 圖6-5 兩相短路接地的復(fù)合序網(wǎng)應(yīng)用對(duì)稱重量法分析各種簡(jiǎn)潔不對(duì)稱短路時(shí)，都可以寫(xiě)出各序網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)的電壓方程式： 其中，通過(guò)計(jì)算可以得出： 依據(jù)上面方程可以得出： =可以解出、： =0.0213 - j0.0957 =0.0007 + j0.0215 =-0.0171 + j0.1043 =0.0069 - j0.0011短路點(diǎn)故障相電流為： 依據(jù)以上式子可以求得兩相短路接地時(shí)故障相電流的確定值為： =3.105 - 0.3538j短路點(diǎn)非故障相電壓為： =0.0569 - 0.0039j2、其他節(jié)點(diǎn)電壓電流的計(jì)算：節(jié)點(diǎn)3的相電流為： 節(jié)點(diǎn)4的相電流為