不對稱短路故障分析與計(jì)算(電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì))

1、精選文檔可編輯信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目： 不對稱短路故障分析與計(jì)算專 業(yè)：電氣工程及其自動化班級：YYYYYYY班學(xué)號：YYYYYYYYY學(xué)生姓名：YYY指導(dǎo)教師：YYY老師20XX年X月X日電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)題目：不對稱短路故障分析與計(jì)算（手算或計(jì)算機(jī)算）、原始資料00km LCJ-12050kmLGM50T1T2T4lOkVEI0MW 8帛網(wǎng)=0.35 *；0 一及4 水電廠G215MWZ；=0.13水電廠1、發(fā)電機(jī)參數(shù)已經(jīng)給定。lOkV2（W0kW85件=n若起動素瓢為65用電負(fù)載（電和機(jī)2、T1: SFL7-16/110-86-23.5-10.5-0.9T2、T3 : SFL7

2、-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8T4: SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.03、輸電線路型號已給定。4、需要數(shù)據(jù)查閱新編工廠電氣設(shè)備手冊、要求:1、嚴(yán)格按照給定內(nèi)容格式書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2、根據(jù)原始資料，用手算或者程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不對稱短路電流（單相、兩相短路、兩相短路接地）計(jì)算。3、計(jì)算機(jī)算時(shí)給出算法的運(yùn)行原理和軟件編寫流程。4、手算時(shí)給出計(jì)算步驟。、答辯：1、以ppt形式提供該組所做的主要工作。2、回答老師提出的問題。摘要在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，時(shí)常會發(fā)生故障，其中大多數(shù)是短路故障（簡稱短路），短路計(jì)算是電力系統(tǒng)最常用的計(jì)算之一。不論選擇、校驗(yàn)電氣設(shè)備的性

3、能，還是繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算，都需要進(jìn)行短路計(jì)算。因此分析與計(jì)算不對稱短路具有非常重要意義。無論是采用面向?qū)ο蟮?VB語言實(shí)現(xiàn)短路計(jì)算，還是用 MATLAB 中的Simulink 或Simpowersystems都要熟悉基本的計(jì)算原理，本課題將通過標(biāo)幺值進(jìn)行電力系統(tǒng)的計(jì)算分析。關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)短路計(jì)算標(biāo)幺值A(chǔ)bstract:In the operationof power system, there are often failures, most ofwhich are short circuit faults (short).the short-circuit calculation i

4、s one of the most commonlyused calculationfor power system. Regardless of the choice, thecalibration electrical equipment performance, or the relay protection devices setting calculation, all needs to carry on the short circuit computation. So it is very important to analyze and calculate the asymme

5、tric short-circuit .Both the oriented object of VB language to achieve short circuit calculation, or using MATLABSimulink and SimPowerSystems to familiar with the basic principle of calculationand the subject by p.u. value calculation of power system analysis.Key words : power systemshort circuit ev

6、aluationPer-unit value目錄摘要3 TOC o 1-5 h z 目 錄5 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 設(shè)計(jì)背景 1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 參數(shù)分析 2 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 發(fā)電機(jī)參數(shù) 3 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 變壓器T參數(shù)3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 線路參數(shù) 4 HYPERL

7、INK l bookmark25 o Current Document 負(fù)載參數(shù) 4 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 計(jì)算流程 4 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 標(biāo)幺值計(jì)算 4 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 帶入數(shù)值計(jì)算5 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 等值簡化 7 HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 結(jié)果分析 9 HYPERLINK

8、l bookmark99 o Current Document 短路可能產(chǎn)生的原因 9 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 短路可能造成的危害 9短路預(yù)防 1.0總結(jié) 1.1參考文獻(xiàn)1.2設(shè)計(jì)背景所謂短路， 是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地 （或中性線） 之間的連接電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)， 由于系統(tǒng)的總電阻抗大為減小， 因此伴隨短路所產(chǎn)生的基本現(xiàn)象是： 電流劇烈增加， 短路電流為正常工作電流的幾十倍甚至幾百倍， 在大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)， 短路電流可高達(dá)幾萬安甚至幾十萬安。 在電流急劇增加的同時(shí)， 系統(tǒng)中的電壓將大幅度下降。短路

9、的原因： 發(fā)生短路故障的原因主要是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。 引起絕緣損壞的原因各種形式的過壓（例如遭到雷擊）、絕緣材料的自然老化、直接的機(jī)械損傷等。絕緣的破壞在大多數(shù)情況下是由于沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備中的缺陷， 以及設(shè)計(jì)安裝和運(yùn)行維護(hù)不良所致。 運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘或者檢修后未拆除地線加加上電壓等誤操作， 也會引起短路故障。短路對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電氣設(shè)備有很大的危害， 引起的后果是破壞性的， 具體表現(xiàn)在：（ 1 ）短路點(diǎn)的電弧有可能燒壞電氣設(shè)備，同時(shí)很大的短路電流通過設(shè)備會使發(fā)熱增加，當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，可能使設(shè)備過熱而損壞；（ 2 ）很大的短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，要引起導(dǎo)體間很大的機(jī)械

10、應(yīng)力，有可能使設(shè)備變形或遭到不同程度的破壞。（ 3 ）短路時(shí)，系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶工作影響很大（ 4 ）發(fā)生接地短路時(shí)，會產(chǎn)生不平衡電流及磁通，將在領(lǐng)近的平行線路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動勢。（5 ）短路發(fā)生后，有可能使并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)組失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，使電力系統(tǒng)瓦解，引起大片地區(qū)的停電。電力系統(tǒng)短路可分為三相短路、 單相接地短路、 兩相短路和兩相接地短路等。 三相短路的三相回路依舊是對稱的，故稱為對稱短路。 其他的幾種短路的三相回路均不對稱，故稱為不對稱短路。 電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明， 單相短路占大多數(shù)， 上述短路均是指在同一地點(diǎn)短路，實(shí)際上也可能在不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生短路，例如兩相在不同地

11、點(diǎn)接地短路。由于在電力系統(tǒng)中短路電流計(jì)算比較復(fù)雜， 所以這次我們選擇簡單的單相接地短路進(jìn)行計(jì)算分析， 不僅可以為今后的學(xué)習(xí)、 工作和生產(chǎn)提供一定的理論幫助， 并且還可以鞏固對電力線路短路的理解， 為今后遇到相應(yīng)的故障時(shí)能快速有效的解決。 同時(shí)通過對不對稱短路電流計(jì)算我們可以：（ 1 ）選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備；（ 2 ）進(jìn)行繼保裝置和自動裝置的選型與整定計(jì)算；（ 3 ）分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能；（4 ）選擇限制短路電流的措施；（5 ）確定電力線路對通信線路的影響。參數(shù)分析發(fā)電機(jī)參數(shù)G1:為水電廠，額定容量 110MVA , cosM 0.85,Xd 0.264、, ,，一 、一、 、.一 .G2

12、、G3:為水電廠，額定容量 25MVA, COS機(jī) 0.8, Xd 0.13M：電動機(jī)（用電負(fù)載），2000KW, COS狐 0.85，起動系數(shù)為6.5變壓器T參數(shù)T1 :額定容量16MVA , 一次電壓110KV ,短路損耗86KW ,空載損耗23.5KW ,阻 抗電壓百分值 Uk%=10.5 ,空載電流百分值I0%=0.9 。變壓器連接組標(biāo)號：Ynd11 。T2、T3:額定容量31.5MVA，一次電壓110KV,短路損耗148KW，空載損耗38.5KW , 阻抗電壓百分值 Uk%=10.5 ,空載電流百分值Io%=0.8 。變壓器連接組標(biāo)號：Ynd11 。T4;額定容量10MVA , 一次

13、電壓110V ,短路損耗59KW ,空載損耗16.5 ,阻抗電壓 百分比Uk%=10.5 ,空載電流百分比Io%=1.0 。變壓器連接組標(biāo)號：Ynd11 。線路參數(shù)LGJ-120 :截面120 m2 ,長度100km ,每 條線路單位長度的正序電抗 Xo（i） 0.391 /km,零序電抗X（o）3Xo（i）,每條線路單位長度的對地電容b02.92 10 6S/km。2LGJ-150 :截面150 m ,長度100km ,每條線路單位長度的正序電抗 X0（1） 0.384 /km,零序電抗X（） 3X0）,每條線路單位長度的對地電容 b0 2.97 10 6 S/km負(fù)載參數(shù)容量8+6jMVA

14、 ,在基準(zhǔn)容量 Sb=100MVA 下，負(fù)載負(fù)序電抗標(biāo)幺值為X。（2）=0.35 ,零序電抗標(biāo)幺值 X（0）=1.2 。3計(jì)算流程標(biāo)幺值計(jì)算發(fā)電機(jī)電抗(1)(2)YXg%.SbG 100 , Pn cos N式中Xg% :發(fā)電機(jī)電抗百分?jǐn)?shù)，由發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)的Xd 100 Xg%;Sb :已設(shè)定的基準(zhǔn)容量（基值功率），單位 MV ?A ；Pn ：發(fā)電機(jī)的額定有功功率，單位 MW;cos N :發(fā)電機(jī)額定有功功率因數(shù)。變壓器電抗Uk%?Sb 100 , Snt變壓器中主要指電抗，因其電抗 XtRt,即Rt可忽略，由變壓器電抗有名值推出變壓器電抗標(biāo)幺值為Sb ?UNt ?Uk%uB Snt 100式

15、中 Uk%:變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)；SB :基準(zhǔn)容量，單位 MV ?ASnt、UnT ：變壓器銘牌參數(shù)給定額定容量，MV ?A、額定電壓單位Ub：基準(zhǔn)電壓Ub取平均電壓Uav,單位KV。(3)KV;線路電抗SbuBXol(4)式中X。：線路單位長度電抗；l :線路長度，單位km ;Sb：基準(zhǔn)容量，單位 MV?A;Ub：輸電線路額定平均電壓，基準(zhǔn)電壓Ub Uav,單位KVo注意：因?yàn)閄w Rw ,所以Rw 0。負(fù)載電抗(5)、， U2 - XL -TT QLSL式中 u：元件所在網(wǎng)絡(luò)的電壓標(biāo)幺值；Sl ：負(fù)載容量標(biāo)幺值；QL ：負(fù)載無功功率標(biāo)幺值。電動機(jī)電抗（近似值）X ML1 Sb cos N6

16、.5 Pn(6)式中 Sb :設(shè)定的基準(zhǔn)容量，單位 MV ?A;Pn ：電動機(jī)額定的有功功率，單位 MW ;cos N :電動機(jī)額定有功功率因數(shù)。帶入數(shù)值計(jì)算發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值由公式（1）得X1(1)0.264 1000.204 ；110/0.850.13 100X 2(1)0.416;25/0.80.13 100X3(1)0.416；25/0.8正序電抗標(biāo)幺值等于負(fù)序電抗標(biāo)幺值等于零序電抗標(biāo)幺值即：X1(1)X1(2)X1(0)X2(1)X2(2)X 2(0)X 3(1)X3(2)X 3(0)變壓器電抗值標(biāo)幺值由公式（2）得XT110.51000.656;XT310.5100100161003

17、1.5Xt210.51000.333 ；Xt410.510010031.510010正序電抗標(biāo)幺值等于負(fù)序電抗標(biāo)幺值等于零序電抗標(biāo)幺值即:0.333;1.05；XT1XT1(2)XT1(0)XT2XT2(2)XT2(0)XT3(1)XT3(2)XT3(0)Xt4Xt4(2)Xt4(0)線路電抗標(biāo)幺彳1由公式（4）得100X5 0.391 100 r 0.296； 51152100X6 0.384 100 - 0.290；1152100X 0.384 50 2 0.145；1152正序電抗標(biāo)幺值等于負(fù)序電抗標(biāo)幺值等于零序電抗標(biāo)幺值的三分之一即:X5 X5(2)1 / 3X5(0)；X5(0) X

18、5(1)30.888；X6X6(2)1/3X6(0)；X6(0)X6(1)30.870；X7(1)X 7(2)1 /3X7(0)；X7(0)X7(1)30.435；負(fù)載電抗標(biāo)幺值由公式(5)得X L(1)1_6_8 2 62 /100 1 00負(fù)載負(fù)序電抗標(biāo)幺值為Xlj)0.35,零序電抗標(biāo)幺值 XL。 1.2。電動機(jī)電抗標(biāo)幺值由公式(6)得1 100 Xm(1) 0.85 6.538;6.5 2(1 )由于異步電動機(jī)定子繞組是星形或三角接法，零序電流不能通過異步電動機(jī),零序電抗無限大。(2)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對稱，負(fù)序電流通過時(shí)，雖然定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相反，轉(zhuǎn)差為2s,由于磁路與正序一樣

19、，故負(fù)序電抗等于次暫態(tài)電抗。正序電抗標(biāo)幺值等于負(fù)序電抗標(biāo)幺值，零序電抗標(biāo)幺值為窮大即:XM (1) XM(2) ； XM (0) inf對下標(biāo)的說明：各元件下標(biāo)括號外的數(shù)字表示為第幾個原件，括號內(nèi)的數(shù)字1,2,0分別表示正序，負(fù)序，零序。例如： XK0) X第一個元件(零序)。4等值簡化短路點(diǎn)正序標(biāo)幺值為：Xff(i)(Xi Xti(i)X5(1)/(X2(1) Xt2(1)/(X3(i)Xt3(i)/(Xm(i)Xti)X7(i)/(Xqi)Xl(i) (Q204 0.656 0.296(0.416 0.333(0.416 0.3333.538 1.05 0.145/(0.29 1.155/

20、0.375/7.733/629 Q262短路點(diǎn)負(fù)序標(biāo)幺值為：X ff (2) (X1(2) XT1(2) X5(2)/(X2(2) XT2(2) /(X3(2) XT3(2)/(XM (2) XT4(2) X7(2)/(X6(2) Xl(2) (0.204 0.656 0.29。/(0.416 0.333/Q416 0.333/(6.538 1.05 0.14耿(029 0.35) 1.155/0.375/7.733/0.64 0.283/7.733/0.64 0.273/0.64 0.191短路點(diǎn)零序標(biāo)幺值為：Xff (2)(XT1(0)X5(0) ) XT2(0) XT3(0) /(XT4

21、(0)X7(0)(X6(0) XL(0)(0.656 0.885)/0.333/0.333/(1.05 0.435) /(0.87 1.2) 1.541/ 0.333/ 0.333/1.485/ 2.07 1.541/0.1665/1.485/2.07 0.15/1.485/2.07 0.136/2.07 0.128不對稱短路的短路電流正序分量標(biāo)幺值:I 1f (1)xxxX ff (1) X ff (2) X ff (0)10.2620.1910.12810.5811.72短路電流的標(biāo)幺值:If 3 If 3 1.72 5.16短路電流的幅值:SB5.16100,3 1152.59(KA)短

22、路沖擊電流幅值:ish 2.55 Ik2.55 2.59 6.6045(KA)短路點(diǎn)非故障相對地電壓:Vfb(a2a)Xff(2)(a21)Xf(0)Ifa(1)0.549a20.329a0.220Vfc (a a2) Xff (2) (a 1)X 什% 0.549a 0.329a2 0.2205結(jié)果分析短路可能產(chǎn)生的原因電力系統(tǒng)產(chǎn)生短路的主要原因是供電系統(tǒng)中的絕緣被破壞。在絕大多數(shù)情況下，電力系統(tǒng)的絕緣的破壞是由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備中的缺陷和維護(hù)不當(dāng)所成的。例如過電壓、直接雷擊、絕緣材料的老化、絕緣配合不當(dāng)和機(jī)械損壞等，運(yùn)行人員錯誤操作，如帶負(fù)荷斷開隔離開關(guān)或檢修后未撤接地線就合斷路器等；設(shè)備長期過負(fù)荷，使絕緣加速老化或破壞；小電流系統(tǒng)中一相接地，未能及時(shí)消除故障；在含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)地區(qū)。此外在電力系 統(tǒng)中的某些事故也可能直接導(dǎo)致短路，如電桿倒塌、導(dǎo)線斷線等也會造成短路。短路可能造成的危害短路電流所產(chǎn)生的電動力能形成很大的破壞力，如果導(dǎo)體和它們的支架不夠堅(jiān)固 ，可能遭到難以修復(fù)的破壞,短路時(shí)由于很大的短路電流流經(jīng)過網(wǎng)路阻抗,必將使網(wǎng)路產(chǎn)生很大的電壓損失。 另外 ,短路類型如果是金屬性短路,短路點(diǎn)電壓為零,短路點(diǎn)以上各處的電壓也要相應(yīng)降低很多 ,一旦電壓低于額定電壓太多的時(shí)候就會使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷,若在發(fā)電廠附近發(fā)生