电力系统短路电流的计算-毕业设计（论文）.pdf

信息工程学院课程设计报告书题目：电力系统短路电流的计算专 业：电气工程及其自动化班 级：_学 号：信息工程学院课程设计任务书2010年4月14日学号学生姓名专业（班级）电气工程及其 自动化设计题目电力系统短路电流的计算设 计 技 术 参 数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 算所需的线路长度数据为（36 140 75 75 30）（单位：KM）；发电机：电压标幺值E=1.05；线路：正序负序阻抗的额定标幺值取0.4,零序阻抗的额定标幺值取1.2；负荷：正序阻抗的额定标幺值取L 2,负序阻抗的额定标幺值取0.35；设计要求1、电力系统短路电流的计算（d二相短路，d两相短路，山）一相接地短路，d一相短路）（手算和计算机仿真计算；短路点为各个电压级的母线上）；2、线路单位长度的参数见电力系统分析教材；3、用MATLAB建模仿真计算；4、2人一组，一人手算，一人计算机仿真计算；。工 作 量计算题目要求的电网的12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MATLAB建模仿真。预计在21页左右。工 作 计 划首先读懂电路图，完成电路电流的手工计算，再转换成电子稿，然后打印成电子稿，参 考 资 料电力系统分析（上）何仰赞温增银 电力系统分析（下）何仰赞温增银 指导教师签字教研室主任签字华中科技大学.2002华中科技大学.2002信息工程学院课程设计成绩评定表学生姓名：学号：_专业（班级）：电气工程及其自动化课程设计题目：电力系统短路电流的计算指导教师评语：成绩：_指导教师：_年 月 日摘要在电力系统计算中习惯采用标幺制，一个物理量的标幺值是指该物理量的实际值 与所选基准值的比值。在组成电力系统的等值电路时，各元件的参数应按全网统一选定 的基准值进行标幺值的换算。在制订各序网络时，某序网络应包含该序电流通过的所有 元件，负序网络的结构与正序网络相同，但为无源网络。简单不对称短路包括单相接地 短路、两相短路、两相短路接地、三相短路。在这个设计中，先把各元件参数的标幺值 计算出来，再通过制订各序网络，根据公式计算出短路电流。关键词：标幺值等值电路各序网络短路电流1、需求分析在供电系统中，出现次数比较多的严重故障就是短路，所谓短路是指供电系统中不等电 位的导体在电气上被短接。产生短路的主要原因，是由于电气设备载流部分绝缘损坏所造成。而绝缘损坏主要是因为绝缘老化、过电压、机械性损伤等引起。人为误操作及鸟兽跨越裸导 体等也能引起短路。发生短路时，由于系统中总阻抗大大减少，因而短路电流可能达到很大 数值（几万安至十几万安）。这样大的电流所产生的热效应和机械效应会使电气设备受到破 坏；同时短路点的电压降到零，短路点附近的电压也相应地显著降低，使此处的供电系统受 到严重影响或被迫中断；若在发电厂附近发生短路，还可能使整个电力系统运行解列，引起 严重后果。在三相供电系统中，可能发生的主要短路类型有三相短路、二相短路、两相接地短路和 单相接地短路，三相短路属对称短路，其余三种为不对称短路。在四种短路故障中，出现单 相短路故障的机率最大，三相短路故障的机率最小。但在电力系统中，用三相短路作为最严 重的故障方式，来验算电器设备的运行能力。为了限制发生短路时所造成的危害和故障范围 的扩大，需要进行短路电流计算，以便校验电气设备的动热稳定性、选择和整定继电保护装 置、确定限流措施及选择主接线方案。1.1 短路电流计算的意义短路电流计算的意义是看回路能不能承受这么大的短路电流，另外是看回路中的短路保 护装置能不能分断这么大的短路电流。1.2 短路电流计算方法标么值法也叫相对值法，某一物理量的相对值为该物理量的实际值与某一选定的同单位 的基准值之比。2总体设计2.1总体方法1、根据所给电网找出需要计算的短路点，作出各点的正、负、零序图和等效电路图；2、由图依次计算各短路点的各序阻抗，再根据短路电流的计算公式计算短路电流。2.2具体步骤具体计算步骤根据书中讲述计算短路电流的方法依次计算,在详细设计中意具体计算出 来。3详细设计3.1设计图3.2、短路电流的具体计算解负荷:参数标幺值的计算线路:选取基准功率Sb=1 20MV.A,基准电压乙=匕,“，计算各元件的各序电抗的标幺值y 120Xlfn=1.2x-=14.4 10V 120Xu?=0.35 x-=4.22 io120X2(n=1.2x=5.76-25 120X=0.35 x-=1.68一(一)25X、=1.2 x-=7.23 20120X3(2)-35 x-=2.13 20X a(=1.2 x-=7.24 20X*)=0.35 x-=0.354 120v r120X5=1.2x-=5.765 25120X%八=0.35x-=1.685 25X-12x 1-486 30X6(2)=0.35x=1.4 6 30X7(n=1.2x-=1.87 80120X7,?.=0.35x=0.525 7 80120Xo zh=1.2x-=4.11438 35Xg(2)=0-35 x 13.=1 28 35120=1.2 x-=28.89(1)5X%2)=0-35 x=8.4Xio=L2 x=9.6120X|(八二。.35 x-=2.810(一)15120L i-X一 0.4x 32 x 1 2=0.1161 X/1(b=3X,1(1)=0.3483、2-X/12-。.4x 120 x 1201152=0.4355 X,2(o)=3X,=1.3065X/,3(i)=乂公=0.4x 62 x2=0.1125 X,(0.=3X,n=0.3375nsXl4(i)=纵2)=0.4 x 70 x120115,2 x 0.2541 z.4(o)-3XM(1)-0.7623)2=乂必=0.4 x 28x1203fx 21=0.4909 X/5n=X/5小=1.4727变压器及变压器组:v 10.5 120Xr i=-=0.7875lOOx 16v 10.5 120 1XT2=-=0.315lOOx 20 x 2v 10.5 120 1473=-x x-=0.05100 63 4v 10.5 120 1XT.=x x-=0.3938100 16 2v 10.5 120Xy x=0.2100 63v 10.75 120 1 x x 0.645100 10 2v-0.25 120 1X762 X X-0.015100 10 2v 10.5 120 1X x x 063100 1()2v 0.75 120 1X T6?_ x x 0.405100 10 2V51%=i(10.5+17.56.5)=10.75Vs3%=g(6.5+17.510.5)=6.75匕 2%=-(10.5+6.517.5)=0.25 2发电机及发电机组：Xg1(1)Q 8 I=0.136 x 120 x x-=0.2176 15 4n q 1Xgi=0.136x l20 x x l=0.25615 4Xg（o）：0 8 1=0.073 x l20 x x-=0.116815 4Xg2=0.134 x 120 x x-=0.0542 63 4Xg2(2：=0.161x 120 x x 1=0.065263 4XG2(o)=0-06 X120 X X-=0.0243G2(0)63 4Xg3(I)Q 8|=0.136 X120 X X =0.367212 40 8 1XG3(2)=0.161 X120X-X-=0.4293G3(2)12 3Y 八63(0)n q 1=0.75x l20 x xA=0.2 12 30 85XG4(l)=0.128x l20 x=0.2611 120Y八 G4(2)Q QC=0.154 x 120 x-=0.3142500 85Xg4(o)=054 x 120 x =0.1102(50X5Q 8=0.1288 x l20 x =0.2458 250 8 1XG5(2)=0.157 X120 X X-=0.301425 2Xg5()=0.0591x 120 x-x =0.11325 2短路电流的计算在处短路：X万=1.0673 X#(2)=0.8904正序、负序、零序网络如下所示：石约=0.8649V5302112EiAA/WWV 5 9 01231/02 a a aA/w 02E4 卑 扁E5828Wv-S2?35 o.7875:iA A/V42iwv48.WvtA/VWWWWWVW1.30650 3375076230.6450.4050.3150 3483-0.0151.4727OQS0.39380.20 78750.630 2319LTW A/V z 02乡 21S12EI3 1o.-2.4WV-A/W 105LT,Tia a a-17375-哪）:OOS V，03938-03 1S12EI 3 1o.-2LTWA/Vz 020 2319LTlszx，875/OOS V，03938 j 0.63?笨iLT,T1 105.40.315WvtA/VWWWWWVW1.3065OQS0 33750.3938076230.20.645-0.0150.4051.47270.63化简可得：X万（0）=1.3913 y/=IB=0.4862kA/s=0.6kA,V/f=73-IK=0.4591 kAj Y 4-Y人,，十八#(0)yIf()=3-L-Ir=0.4649kAJ y i V i V 0A 丁人勿十八J(0)X jj x g(X+X万(0)2匕X万+*力+X（o）/R=0.487kAD纥0.9121V在处短路：X（|）=0.3566 X（2）=0.3205正序、负序、零序网络如下所示：fLx,261AAAH VW-M/vV-7epvwSwwvw LLTk76I5I2E.02vwwvywvwvw、1 3065 0.3375 0.7623 0.645 0.405Tl 1639SWV828019 231 o.LfWVAAAOA/W-0 M2&PAAWWV LLiV；0)X4=1.5347kA、1 3065 0.3375 0.7623 0.645 0.405y(0)/f(2)=V3-L-IR=1.33999kAV-i-Y b 人,，十八#(0)yI J，=3-Ir=1.6113kAJ y i V i V 0人加1)丁人勿T八J(0)J(11)=当 h X万X/(0)_)_V 3(1)+X(o)2 Xm)+X(2)+X(o)在处短路：正序、负序、零序网络如下所示:023190 11250 25410 645004050 4M)N X NWWWvAn48Wv-AAAz M093938一5TLt4A 276 1512E,vAn48Wv-AAAz M093938一5TLt4A 276 1512E,vAn48Wv-AAAz M093938一5TLt?2V2Rrrk 761512B 3 1一52,3548Wv-AAAz1050.315wwwwvw0,6450,4050.7623X#(l)=0.2451 xff(2)=02168Eeq=0.9191V化简可得：X万(o)=O.2O86y/f=IR=2.2499kA j Y BA#(l)=6匕X+x 32。678kA人少十”万(0)=3七_45广+X/+X/(o)(L1)=73 1-Xjy（2）X/（o）(X7+X(o)2 X#(l)+X/+X#(0)/fi=2.3541kA在处短路：X加)=0.1569 X1=0.1706正序、负序、零序网络如下所示：耳,4=0.9787VTL76o11 2bLTP aaaamJw-e-152)(212El 034021vyvwvywvwvw、1 3065 0.3375 0,7623 0,645 0.405wv 8Kf6 1519&0023lsO2S11匕oifi Lilh7611 2LLTF-A/y A N V -031娱02110645 0 405 0 49090 11250.63-A A A；481YLT 3-LfL-68 l351TLX54“多，、1 3065 0.3375 0,7623 0,645 0.4050315理5781161n i纱75 214 4，&V:5:jvvvL|9 V V V VVL 0 645 0 0.406-0015:T a,0 2319 0 63 j4r v vv 043550116c:O3S7875 342J,52V vv 0 11251,M 3286-V V V 02S41:反0 3142V VL 0 645-O1(v 0MK 5 9-0O10231 LT VvVA/W-g11AAAH WVLL76o 氏6 申 TFL 2ovLLTF031吠02110.M5 0 405 0 4909Wv0W410 11250.63-A A A；4 8 LT 3-LfL-6a-AM；L?35LLTVWWVyWVWVVAq、1 3065 0.3375 0,7623 0,645 0.405化简可得：X60)=0.9313v；0)x万IR=3.5403kA D,V(0)/,广+X步+X/(o)(1J)=V3 1-X jf(2)X 疗(o)V/0)(X7+X(o)2 X夕+X伙2)+X万(0)/B=3.584kA在处短路：X#(1)=0.0734 X#(2)=0.0640正序、负序、零序网络如下所示：石约=0.9322VH WVWVAA/lprF76l-A/Wa X/V0-1512E.3 1o.215194-00g L的46130 490900 40515194 0.0gLf5Ti O2M1&38SE)TrsZBr 2HWVWVAA/klsrF76l-A/Wa X/V0-1512EI 3 1o.2WVWVAnAA/46130 1125z z 啖WWWv L-0.11E4.2乡ll 0.2M1&i76ZBF 2Hwvwvwv Llsrk76 l-A/W1512E.3 1 a1.2WVWVAnAA/461339380 1125z z 啖0.11E4.2乡1519400123LfWA/V2 0.2M1&i76finHWVWVAA/Llsrk76 rl13VW0 1125z73$Lt 0.11E4.2乡Lsxs化简可得：X#（0）=0.0499V；0)X jfIR=7.6202kA D-；2)=V3V,-L-IB=7.0505kAX ffQ)+X/(0)y()6=3-IB=9.2044kA+X/2)+X 川 o)匕（1）=石 2）X,（0）_V（X.,（1）+X万）X 万+X 万+X.,（o）/=8.4498kAD在处短路：X小）=0.1289Xq)=0059%=0.8948V正序、负序、零序网络如下所不:0 0 4050 2319311.LLTF 151215 3 1a.2NNA A A/-A/W/，一A/WWV0 0 4050 2319311.LLTF 151215 3 1a.2NNA A A/-A/W/，一A/WWV096wv8281519&00-23Ls a a a A a/v0A/W A A A z 76T631J LLTP 1512E,3 1a-.2TLi 106 N NTL 02/一AA/WWV 68A/y v-3LtB754.2。乡，-A/yvA/s0JNw v w z0 2M10 2319LT WAAAz 2 1 o.14dAAAA/VAA/I11J1TA 1512E.3 1TL1,N NTLi 5 9 0.01231Lf)2112)o E5甲EJ、2V3S54rrkA/WWWWWWWVW0.4051.47270.645-0.015076230 33751.30650 M830.315、07875 x0.0S V 03938 3VAnrAA/-HWn-A8 28.5 9 1.01231Lf-a mAa/v 0211 o26 o:)76-aK/vE)IHTF78315112E,o.;2063“f48-LT,L1L 021423o.为 AAA/W-Lr 168 oil 35011加*专.o gA/WWWWWWWVW0.4051.47270.630.645-0.015076230 3375039380.2%1.30650.0S0.315Wv 01125AA/8 28.AA/WVW0 1519&-0.00.23W z02-oTFL 2V3 PWVA/VWVIHTF78,315112E,WV-HWV 0 405 0 49090632B A A A/4Brf 8142A A A 168 wv-353TLSi7875 x0.0S V 03938 3VAnrAA/-HWn-A8 28.5 9 1.01231Lf-a mAa/v 0211 o26 o:)76-aK/vE)IHTF78315112E,o.;2063“f48-LT,L1L 021423o.为 AAA/W-Lr 168 oil 35011加*专.o gWnAA/VfWVWVW、1-3065 0.3375 0.7623 0,645 0,405化简可得：X#(0)=0.6651X万/=2.6818kA D,V(0)/,Ev 心 心3938LTl48.iT0 11254 2M/WWVAA/LLxTLSi 116W”0 0 40528.8”2)/VAWv06450 2310 2541 8 axE10Ev 心 心4 2M/WWVAA/LLTF lsxTLSi11675”0 z0 0 40528.8”2)/VAWv06450 2310 2541 8 axE10Ev 心 心4 2M/WWVAA/LLTF lsxTLSi11675”0 zvAn0630 231LT wA/y z 02Ev 心 心VW0 405x4 2M/WWVAA/LLTF lsxTLSiX（o）=310化简 可得:IR=3.7784kA DX ff（x）y=V3-IB=3.5828kAX/+Xh0)y()=3-IB=4,2632kAX 伙 i)+X 加 2)+X 仅 0)(1J,=V3 卜X仃-N-3,0055kAV(*，+乂)Xff(l)+x ff2+x在处短路：X#(1)=0.1769 X/2)=0.1657正序、负序、专序网络如下所示：凡q=1.1709VLfLA A/W A0ls aaaAwv0 211E41S19&0.023)6WWWwv 42A/w 4BD/(2)a/wAv ww vw vA/W8WWVWWWWWWV10.4050.6450.76230 33751.30650 34831.4727-0.0150.3150ws :,7 1 lhTk 31s112匕 o 2WYWWWA/W-wv 01125063“W /4 8的 wvAwv 105loe)3936683TLTws :,7 1 lhTk 31s112匕 o 2WYWWWA/W-wv 01125063“W /4 8的 wvAwv 105loe)3936683TLTws :,7 1 lhTk 31s112匕 o 2WYWWWA/W-wv 01125063“W /4 8的 wvAwv 105loe)3936683TLT Ie52 OIR 4 乡-0020.315化简可得：X6o）=0.5975V(3)_ Vfx万，=3.9714kA,V(0)/,广+X/+Xyr(o)（i）=百 X见2）X/（o）V（X/+X/o）匕+X 见2）+X 万（0）/B=3.6159kA在处短路：X#（l）=0.5376 X 2）=04362正序、负序、零序网络如下所示：Ee(/=1.1020V02112531EAAA AAA AAA JAA AAAr e2)1161 14 4E3938、Ile，Y V V V V V V,0M5 0 0 4050 015 T M80初 9 J*砧 V V V0 83:WWWWWWWVW130650 33750.76230.6450.4050 3483 血5 033 3362)wv828VA AAAAAA2 02,2611&38172E Lk5wv0(tl1LLYF-wvAXA-0-婚I2E.WVrA/VWWWWWW0.405%7e5 l?L?I11:14.4531EkTL-4KWWW-a a a a-A/y v-A /v 第 o.TLfn.5-2Lln-电W V0W V A A/V lr76E1&wv 2lhTLYL 0.11加42k-LT-A A A IA/V g142L31 0.olf L168LTLF,36wwvwwwwwvw0.405 1.4727/)T0.63Ti0.645OMfl 0 0 405NNi0.3375 0.7623-*ls811aT3938WWW-Ama-0.315VW 乡 hTH%A/w-,3611L5TlxlA/y v v y z ao.0.3150 34830 7875wwvwwwwwvw1.30650 33750Q&0.3938076230.6450.4051.4727-0.015/)T0.63S1YL M221202541WVAWn1519如-OO02s ls kTl olMil匕o LlstL 76wv0112SNN02s410 645 0 405 0 4000)/%w voilT 20.3150 34830 7875wwvwwwwwvw1.30650 33750Q&0.3938076230.6450.4051.4727-0.015/)T0.63S1YL M221202541WVAWn1519如-OO02s ls kTl olMil匕o LlstL 76wv0112SNN02s410 645 0 405 0 4000)/%w voilT 27vWwvywvwvw、1 3065 0.3375 0.7623 0.645 0.405化简可得：X万（o）=O.47O8yIR=0.4708kA y b 八万V/=6X+x 0327kA人少下人小0)y(。)=3-Ir=0.8635kAY i V i V 八十人勿十八J(0)(1J)=V3 1-Xjy（2）X/（o）匕(X7+X(o)2 X#(l)+X/+X#(0)/B=0.8635kA在12处短路：Xffw=14348正序、负序、零序网络如下所示:X#(2)=1.0029石”=0.9868VVW0.1125if3 3 日-A M/-A A A A A/VO2A11匕aUT$brbTL 2Nr-Nr-NiLLTk lTKiw vA/y w v y vLssr、1-3065 0.3375 0.7623 0.645 0.405A A/V811 n5192 1023LT aaaA/w 12L4 M2E N.20AAZ-A/WWVLKYP12E.A/y w v y vLssr A A/0.212wvwv105w vWnA/VWWWWWVW1.30650 33750.76230.6450.4050 3483-0.0151.47270.315 :0.63 j8116 K1519ES 1023LT aaaA/w)20 a W V A/y vA/w2 M2E.2Lirk 12E.A/y wA/y v)6328w viA/y wv y v r 32M、1-3065 0.3375 0.7623 0.645 0.405Wv8nI1OJall-A/w 2 JLLTk M5I12;VW0 1125874.2。多.o.B-A/WAAA/OM24 8.-WV-AA/V-X LS2Lf,350.315化简可得:X#(0)=2.2949匕（。）IB=0.4126kA,y(0)；(2)=V3-IR=0.4716kA/Y 4-Y八/2)十(0)=3火一小。35885X.（1）+X 万+X（o）X jj X打(X(l)+X万(0)2匕X万+*力+X（o）/fi=0.4299kAD4总结通过这次电力系统分析课程的设计，我对电力系统中参数标幺值的计算有了更深的理 解，熟悉了各序网络的制订，以及短路电流的计算。同时也认识到理论知识的不足，通过实 际的设计，对知识点的理解更加透彻，在以后的学习中要注重理论与实践的结合，把在理论 中学到的知识运用到实际中去，通过实际任务了解知识的盲点，达到事半功倍的效果。2何仰赞，温增银.电力系统分析（卜）.武汉：华中科技大学.，20021何仰赞，温增银.电力系统分析（上）.武汉：华中科技大学.，2002参考文献