第五章第1-3节不对称短路的分析计算1
第五章第五章第五章
不对称故障的分析计算 第一节第一节第一节
各种不对称短路时故障处的短路电流和电压 作出系统的三序网络，求解短路点的各序电流、各序电压，再应用对称分量法合成短路点的三相不对称电流、不对称电压相量。
第五章第1-3节不对称短路的分析计算10
求解短路点短路电流的基本步骤：
3、根据对称分量法，合成短路点 f 的各相电流。
2、根据短路类型，分别计算短路点f 处的各序电流。1、选取基准值，计算元件的各序电抗标幺值，形成系统的 正序、负序和零序网络，计算系统对短路点f 的各序等值
电抗 。
()()()120x x x ∑∑∑、、
第八章电力系统不对称故障的分析计算 例题： 1、图8-7所示为具有两根架空地线且双回路共杆塔的输电线路导线和地线的
2、如图8-8所示电力系统，试分别作出在k1, k2, K3点发生不对称故障时的正序、负序、零序等值电路，并写出,,120X X X ∑∑∑ 的表达式。(取0m X ≈∞)
习题： 1、什么是对称分量法?ABC分量与正序、负序、零序分量具有怎样的关系? 2、如何应用对称分量法分析计算电力系统不对称短路故障? 3、电力系统各元件序参数的基本概念如何?有什么特点? 4、输电线路的零序参数有什么特点?主要影响因素有哪些? 5、自耦变压器零序等值电路有什么特点?其参数如何计算? 6、电力系统不对称故障(短路和断线故降)时，正序、负序、零序等值电路如何 制定?各有何特点? 7、三个序网(正序、负序、零序)以及对应的序网方程是否与不对称故障的形式有关?为什么? 8、电力系统不对称故障的边界条件指的是什么? 9、试述电力系统不对称故障(短路和断线故障)的分析计算步骤. 10、如何制定电力系统不对称故障的复合序网(简单故障和经过渡电阻故障)? 11、何谓正序等效定则? 12、电力系统不对称故障时，电压和故障电流的分布如何计算? 13、为什么说短路故障通常比断线故障要严重? 14、电力系统不对称故障电流、电压经变压器后，其对称分量将发生怎样的变化?如何计算? 15、电力系统发生不对称故障时，何处的正序电压、负序电压、零序电压最高?何处最低? 16、电力系统两处同时发生复杂故障时，应怎样计算?为什么复合序网的连接必 须要经过理想移相变压器? 17、图8-34所示电力系统，在k点发生单相接地故障，试作正序、负序、零序等值电路. 18、图8-35〔a)、(b)、(c)所示三个系统.在k点发生不对称短路故障时，试画出
题目: 电力系统不对称短路计算与分析 初始条件： 系统接线如下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。已知各元件参为：发电机G：S N=60MV A, V N=10.5KV，X d″=0.2, X2=0.25，E″=11KV； 变压器T-1：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T1=10.5 / 115kV； 变压器T-2：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T2=115 / 10.5kV； 线路L：长L=90km, X1=0.4Ω/km, X0=3.5X1； 负荷LD：S LD=40MV A，X1=1.2, X2=0.35。 要求完成的主要任务: 选取基准功率S B=60MV A，基准电压为平均额定电压，要求： （1）制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。 （2）计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。 （3）计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。 （4）计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。 时间安排： 熟悉设计任务 5.27 收集相关资料 5.28 选定设计原理 5.29 计算分析及结果分析 5.30 --6.6 撰写设计报告 6.7 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 本次课程设计的步骤为先进行正、负、零序参数的标幺值转化，再分别用戴维南定理做出各序等值电路得到各序的短路电抗，然后根据两相接地短路的边界条件绘制复合网络电路，并求出各序短路电流、总短路电流和A相电压，最后根据电力系统的具体电路计算发电机侧的相电流。根据标幺值计算出有名值。本文最后还总结了各种简单短路情况的短路电流的计算方法。 关键词：标幺值两相接地短路复合网络电路
习题和思考题 3-1.什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？短路电流计算的目的是什么？ 答：所谓短路，就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。 在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路，其余均称为不对称短路。在供电系统实际运行中，发生单相接地短路的几率最大，发生三相对称短路的几率最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。 供电系统发生短路的原因有： （1）电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。 （2）运行人员不遵守操作规程发生的误操作。如带负荷拉、合隔离开关（部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置），检修后忘拆除地线合闸等； （3）自然灾害。如雷电过电压击穿设备绝缘，大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。 发生短路故障时，由于短路回路中的阻抗大大减小，短路电流与正常工作电流相比增加很大（通常是正常工作电流的十几倍到几十倍）。同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大，三相短路时，短路点的电压可能降低到零。因此，短路将会造成严重危害。 （1）短路产生很大的热量，造成导体温度升高，将绝缘损坏； （2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏； （3）短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热而烧坏； （4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便； （5）严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃； （6）单相对地短路时，电流产生较强的不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。 计算短路电流的目的是: （1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。
例一 系统接线如图所示，已知各元件参数如下。发电机G ：S N =30MVA ， ()2.02==''x x d ；变压器T-1：S N =30MVA ，U k %=，中性点接地阻抗z n =j10Ω；线路L ：l =60km ，x (1)=Ω/km ，x (0)=3x (1)；变压器T-2：S N =30MVA ，U k %=；负荷：S LD =25MVA 。试计算各元件电抗的标幺值，并作出各序网络图。 解：（1）求各元件参数标幺值 SB=30MVA ，UB=Uav ()2.030 30 2.02.02=?==''=GN B d S S x X 105.030 301005.10100%1=?=?= NT B k T S S U X ()()()0544.011530 604.02 2 121=??===av B L L U S l x X X ()()1633.00544.03310=?==L L X X 44.125302.12 .1)1(=?==LD B LD S S X 42.025 30 35.035 .0)2(=?==LD B LD S S X 0227.0115 301010 2 2j j U S j Z av B n =?== 06805.00227.033j j Z n =?= （2）各序网络如图所示。
例题二电力系统接线如图所示，试分别作出f1和f2点发生接地短路时的系统零序网络图。
jX 23j3X 17 jX 23 j3X 17 ) 0( 例三 系统接线如图所示。已知各元件参数如下。发电机G ：S N =100MVA ， ()18.02==''x x d ；变压器T-1：S N =120MVA ，U k %=；变压器T-2：S N =100MVA ，U k %=；线路L ：l =140km ，x (1)=Ω/km ，x (0)=3x (1)。在线路的中点发生单相接地短路，试计算短路点入地电流及线路上各相电流的有名值，并作三线图标明线路各相电流的实际方向。 解：S B =100MVA ，U B =U av )(251.0230 31003kA U S I B B B =?== ，取?∠=9005.1E ()18.0100 100 18.018.02=?=?==''GN B d S S x X 0875.01201001005.10100%111=?=?= N T B k T S S U X 105.0100 100 1005.10100%222=?=?= N T B k T S S U X ()()10586.0230100 1404.02 211=??==B B L U S l x X
短路电流 科技名词定义 中文名称：短路电流 英文名称：short-circuit current 定义：在电路中，由于短路而在电气元件上产生的不同于正常运行值的电流。 应用学科：电力（一级学科）；电力系统（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 短路电流 short-circuit current 电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。 目录
短路电流分类 三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。 发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路 短路电流相关示意图 时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动 力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正 确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件. 计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多. 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗. 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.
第5章电力系统不对称短路的计算分析 5.1 基本认识 5.2元件的序阻抗及系统序网络的拟制及化简 5.3不对称短路时短路点电流和电压的分析及计算 前言： 1. 不对称短路时短路点的电流和电压出现不对称，短路点电流和电压的计算关键是求出其中一相的各序电流、电压分量。 2.各序电流、电压分量分量的计算方法： 解析法——解方程：上述5.1中三序网的基本式 +三个补充方程（据不同类短路型的边界条 件列出。——繁，不用 有两种 复合序网法——将三个序网适当连接———组成复合序网法，求 各序电流、电压（该法易记，方便，故广泛用— —实际上是由解析法推导出的） 3.何谓“复合序网’——将三个序网适当连接，体现a相各序电流、电压关系的网络图。 4.设对短路点各序网络图以简化到最简单的形式（见下图）——且表达形式有三种
正序网 表达3 表达1 表达2 表达3 表达1 表达2 表达3
一、 复合序网图及相量图 （一） 单相接地)1(a f a 相——故障相，特殊相 bc 相——非故障相 分析： 边界条件： 0)1()1(==c b I I 0)1(=a U 据对称分量法,得： )1(0)1(2)1()1(2)1()1()1(13 1)(31a a a c b a a I I I I a I a I I ===++= ——即三序电流相等 0)1(0)1(2)1(1)1(=++=a a a a U U U U 三序电流、电压可用下图5-30体现，称为复合序网。
图5-30 f(1)复合序网
注： (1)复合序网，体现了三序电流、电压的关系 )1(0)1(2)1(1a a a I I I == 0)1(0)1(2)1(1=++a a a U U U (2) 由复合序网,可直接写出短路点f (1) 点的各序电流、电压 )1(0 )1(2321)1(1 ) (a a a a I I X X X j E I ==∑ +∑+∑= )()1(0)1(21)1(1)1(1a a a a a U U X I j E U +-=∑ -= ∑ -=2)1(2)1(20X I j U a a ∑ -=0)1(0)1(00X I j U a a （3）短路点故障相电流 )1(1)1(0)1(2)1(1)1(3a a a a a I I I I I =++= —— 即为正序电流)1(1a I 的3倍
不对称短路计算题 --------------------------------------------------------------------------作者: _____________ --------------------------------------------------------------------------日期: _____________
计算题部分： 1、电力系统如图所示，变压器T 2 低压侧开路。在输电线中间发生单相短路时，计算：（1）故障点的次暂态短路电流；（2）变压器T1，变压器T2中性线中的次暂态短路电流。 解：1）画出正序、负序、零序网，求正序、负序、零序等值电抗： 125 .0 ) 18 .0 087 .0 //( ) 18 .0 056 .0( 19 .0 06 .0 056 .0 074 .0 176 .0 06 .0 056 .0 06 .0 2 1 = + + = = + + = = + + = ∑ ∑ ∑ x x x 2）画出复合序网，求故障点正序、负序、零序电流： ) ( 51 .0 230 3 100 ) 125 .0 19 .0 176 .0( 1 I I I 2 1 kA j j a a a = ? ? + + = = =& & & 3）故障点的次暂态短路电流：) ( 53 .1 51 .0 3 I3 I 1 kA a fa = ? = =& & 4）在零序网中求流过变压器T1，变压器T2的零序电流： ) ( 24 .0 27 .0 51 .0 ) ( 27 .0 18 .0 056 .0 125 .0 51 .0 20 10 kA I kA I T T = - = = + ? = & & 5）求流过变压器T1，变压器T2中性线中的次暂态短路电流 ) ( 72 .0 24 .0 3 3 ) ( 81 .0 27 .0 3 3 20 2 10 1 kA I I kA I I T N T T N T = ? = = = ? = = & & & &
信息工程学院 课程设计报告书 题目: 不对称短路故障分析与计算 专业：电气工程及其自动化 班级： 0312408班 学号： 031240868 学生姓名：わ- 深蓝 指导教师： 2015年06月05日
信息工程学院课程设计任务书 学号031240868 学生姓名わ- 深蓝专业（班级）电气0312408班设计题目不对称短路故障分析与计算 设计技术参数1 发电机参数 G1:为水电厂，额定容量110MVA，85 .0 φ cos N =,264 .0 " d = X G2、G3:为水电厂，额定容量25MVA,8.0 φ cos N =,13 .0 " d = X M:电动机（用电负载），2000KW,85 .0 φ cos N =,起动系数为6.5 2 变压器T参数 T1：额定容量16MVA，一次电压110KV，短路损耗86KW，空载损耗23.5KW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=0.9。变压器连接组标号：Ynd11。 T2、T3：额定容量31.5MVA，一次电压110KV，短路损耗148KW，空载损耗38.5KW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=0.8。变压器连接组标号：Ynd11。 T4：额定容量10MVA，一次电压110V，短路损耗59KW，空载损耗16.5，阻抗电压百分比UK%=10.5，空载电流百分比I0%=1.0。变压器连接组标号：Ynd11。 3 线路参数 LGJ-120：截面120 2 m，长度100km，每条线路单位长度的正序电抗 km X/ 391 .0 )1(0 Ω =，零序电抗 )1(0 (0) 3 X X =，每条线路单位长度的对地电容 km S/ 10 92 .2 b6 0(1) - ? =。 LGJ-150:截面150 2 m，长度100km，每条线路单位长度的正序电抗 km X/ 384 .0 )1(0 Ω = ，零序电抗)1(0 (0) 3 X X = ，每条线路单位长度的对地电容 km S/ 10 97 .2 b6 0(1) - ? = 4 负载参数 容量8+6jMVA，在基准容量B S=100MVA下，负载负序电抗标幺值为X0（2）=0.35，零序电抗标幺值X(0)=1.2。
1. 下图所示的电网中，f 点三相短路时，发电机端母线电压保持不变。r 1，x 1分别为电抗 器的电阻和电抗，r 1=Ω，x 1=Ω，r 2，x 2分别为电缆的电阻和电抗，r 2=Ω, x 2=Ω。若母线的三相电压为： ( )( )() a s b s c s 6.3cos 6.3cos 1206.3cos 120u t u t u t ωαωαωα=+=+-=++o o 在空载情况下，f 点突然三相短路。设突然短路时α=30°，试计算： (1) 电缆中流过的短路电流交流分量幅值。 (2) 电缆中三相短路电流表达式。 (3) 三相中哪一相的瞬时电流最大，并计算其近似值。 (4) α为多少度时，a 相的最大瞬时电流即为冲击电流。 解：r 1, x 1分别为电抗器的电阻和电抗，r 1=Ω , 140.693100x = =Ω r 2, x 2分别为电缆的电阻和电抗，r 2=Ω, x 2=Ω 令r = r 1+ r 2=Ω, x = x 1+ x 2=Ω 令0.943arctan()57.64x z r ?==Ω ==o (1) 三相短路电流交流分量的幅值为：9.45kA m I == (2) 直流分量衰减时间常数为：/0.7970.005s 3140.505 a L x T R r ω= ===? 由于短路前线路处于空载，则短路前瞬间线路电流为0，则每条电缆中三相短路电流的表达式为： 1 1 2 2
()()()()()()()()a m m 0.005 0.005 b 0.005 c cos 0cos 9.45cos 27.649.45cos 27.649.45cos 147.649.45cos 147.649.45cos 92.369.45cos 92.36a t T s t s t s t s i I t I e t e i t e i t e ωα?α?ωωω- -- - =+-+--????=---=---=--o o o o o o (3) 直流分量值越大，短路电流瞬时值越大，且任意初相角下总有一相直流分量起始值最 大。由步骤(2)可知，cos(?°)>cos(?°)>cos °)，a 相的直流分量最大，大约在短路发生半个周波之后，a 相电流瞬时值将到达最大值，即 ()()0.010.005 a 9.45cos 3140.0127.649.45cos 27.649.5304kA i e -=?---=-o o 同理可以写出i b , i c ，并进行比较验证： ()()0.010.005 b 9.45cos 3140.01147.649.45cos 147.649.0624kA i e -=?---=o o ()()0.010.005 c 9.45cos 3140.0192.369.45cos 92.360.4418kA i e - =?+-=o o (4) 在短路前空载情况下，有步骤(2)所列的各相短路电流表达式可知：若初相角|α?φ| 等于0°或是180°时，a 相短路电流直流分量起始值达到最大，短路电流最大瞬时值也最大。由于φ=°，则α=φ=°或α=?180+φ=°。 带入步骤(2) i a , i b , i c 的表达式中进行验证： ()()()()()()()()0.01 0.005 a 0.010.005 b 0.010.005 c 0.01s 9.45cos 3140.0109.4510.7286kA 0.01s 9.45cos 3140.011209.45cos 120 5.3643kA 0.01s 9.45cos 3140.011209.45cos 120 5.3643kA i t e i t e i t e --- ==?+-===?---===?+-=o o o o o 2. 一发电机、变压器组的高压侧断路器处于断开状态，发电机空载运行，其端电压为额定电压。试计算变压器高压侧突然三相短路后短路电流交流分量初始值I ''m 。 发电机：S N =200MW ，U N =，cos φN =，x d =，x 'd =，x ''d = 变压器：S N =240MVA ，220kV/，U s(%)=13 解：取S B =100MVA ，U B1取为，则U B2=?(220/=220kV 1 4.18kA B I == 20.26kA B I = = =
电力系统分析课程设计 题目：系统不对称短路电流的计算机算法专业：电气工程及其自动化 学号：201114240144 姓名：周钘
目录 摘要 (2) 前言 (2) 一.电力系统短路故障相关知识 (2) 二如何应用对称分量法分析不对称短路 (2) （1）不对称三相量的分解 (3) （2）应用对称分量法分析不对称短路 (4) 三简单不对称短路的分析与计算 (6) （1）单相接地短路（选a相） (6) （3）两相（b相和c相）短路接地 (8) 四简单不对称短路的计算机程序计算法 (11) （1）简单故障的计算程序原理 (11) （2）网络节点方程的形成 (12) 五电力系统不对称短路计算实例 (13) 结语 (17) 参考资料 (17)
摘要 电力系统运行时常会发生故障，大多数是短路故障。短路通故障分为单相接地短路、三相短路、两相接地短路和两相短路。在这些故障中三相短路为对称短路，其余为不对称短路。分析与计算不对称短路常用的方法为对称分析法。 计算不对称短路方法目前实际最常用的方法是对称分量法。而以对称分量法为核心的计算方法又可有解析法和计算机程序算法等，下面介绍这两种计算方法。解析法，是将微分方程代数化、暂态分析稳态化、不对称转化为对称并叠加完成不对称故障的分析与计算。计算机程序算法是在形成三个序网的节点导纳矩阵后，对其应用高斯消去法求得故障端点等值阻抗，根据故障类型选用相应公式计算各序电流、电压，进而合成三相电流、电压。 电力系统在设计、运行分析，特别是继电保护的整定中，除了需要知道故障点的短路电流和电压以外，还需要知道网络中某些支路的电流和某些节点(母线)的电压，这可以通过对故障后各序网络的电流和电压分布计算得到。 。 1.电力系统短路故障相关知识 1.1短路故障的概述 短路概述电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。短路原因及后果： 1．短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。（1）短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。误操作及误接。（2）误操作及误接。飞禽跨接裸导体。（3）飞禽跨接裸导体。其它原因。（4）其它原因。2．短路后果电力系统发生短路，短路电流数值可达几万安到几十万安。电力系统发生短路，短路电流数值可达几万安到几十万安。产生很大的热量，很高的温度，从而使故障元件和其它元件损坏。（1）产生很大的热量，很高的温度，从而使故障元件和其它元件损坏。产生很大的电动力，该力使导体弯曲变形。（2）产生很大的电动力，该力使导体弯曲变形。短路时，电压骤降。（3）短路时，电压骤降。短路可造成停电。（4）短路可造成停电。严重短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪。（5）严重短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪。单相短路时，对附近通信线路，电子设备产生干扰。（6）单相短路时，对附近通信线路，电子设备产生干扰。 短路种类：
目录 摘要 (3) 1 电力系统短路故障的基本概念 (4) 1.1短路故障的概述 (4) 1.2 三序网络原理 (5) 1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5) 1.2.2 变压器的三序电抗 (5) 1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6) 1.3 标幺制 (6) 1.3.1 标幺制概念 (6) 1.2.2标幺值的计算 (7) 1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8) 2 简单不对称短路的分析与计算 (9) 2.1单相（a相）接地短路 (9) 2.2 两相（b,c相）短路 (10) 2.3两相（b相和c相）短路接地 (12) 2.4 正序等效定则 (14) 3 不对称短路的计算的实际应用 (14) 3.1 设计任务及要求 (14) 3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15) 3.3 各序网络的化简和计算 (17) 3.3.1 正序网络 (17) 3.3.2 负序网络 (19) 3.3.3 零序网络 (20) 3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20) 4 实验结果分析 (21) 5 心得体会 (22)
6 参考文献 (23)
摘要 电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。 在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。 求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。然后制定各序网络。根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。 关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵
计算题部分： 1、电力系统如图所示，变压器T 2低压侧开路。在输电线中间发生单相短路时，计算：（1）故障点的次暂态短路电流；（2）变压器T1，变压器T2中性线中的次暂态短路电流。 解：1）画出正序、负序、零序网，求正序、负序、零序等值电抗： 125 .0)18.0087.0//()18.0056.0(19 .006.0056.0074.0176.006.0056.006.0021=++==++==++=∑∑∑x x x 2）画出复合序网，求故障点正序、负序、零序电流： )(51.0230 3100 )125.019.0176.0(1I I I 021kA j j a a a =??++= == 3）故障点的次暂态短路电流：)(53.151.03I 3I 1kA a fa =?== 4）在零序网中求流过变压器T1，变压器T2的零序电流： ) (24.027.051.0) (27.018.0056.0125 .051.020 10kA I kA I T T =-==+?= 5）求流过变压器T1，变压器T2中性线中的次暂态短路电流 ) (72.024.033)(81.027.03320210 1kA I I kA I I T N T T N T =?===?==
2、电力系统如图所示，变压器T 2低压侧开路。在输电线中间发生两相接地短路时，计算：（1）故障点的次暂态短路电流；（2）变压器T1，变压器T2中性线中的次暂态短路电流。 解：1）画出正序、负序、零序网，求正序、负序、零序等值电抗： 08 .0)09.0087.0//()09.006.0(16.003.0056.0074.015.003.006.006.0021=++==++==++=∑∑∑x x x ； 2）画出复合序网，求故障点正序、零序电流： ) (36.024 .016.025.1)(I I ) (25.1230 3100 )08.0//16.015.0(1I 02210 1kA x x x kA j j a a a =?=+==??+=∑∑∑ 3）故障点的次暂态短路电流：
摘要 随着电力事业的快速发展，电力电子新技术得到了广泛应用；出于技术、经济等方面的考虑，500kV 及以上的超高压输电线路普遍不换位，再加上大量非线性元件的应用，电力系统的不对称问题日益严重。因此电力系统不对称故障分析与计算显得尤为重要。基于对称分量法的基本理论，对称分量法采取的具体方法之一是解析法，即把该网络分解为正，负，零序三个对称序网，这三组对称序分量可分别按对称的三相电路分解。计算机程序法。通过计算机形成三个序网的节点导纳矩阵，然后利用高斯消去法通过相应公式对他们进行数据运算，即可求得故障端点的等值阻抗。最后根据故障类型选取相关公式计算故障处各序电流，电压，进而合成三相电流电压。进行了参数不对称电网故障计算方法的研究。通过引计算机算法，系统介绍电网参数不对称的计算机算法方法。根据断相故障和短路故障的特点，通过在故障点引入计算机算法，，给出了各种断相故障和短路故障的仿真计算。此方法以将故障电网分为对称网络和不网络两部分，在程序法则下建立起不对称电网故障计算统一模型，根据线性电路的基本理论，并借助于相序参数变换技术完成故障计算。 关键词：参数不对称电网故障计算
目录 摘要 (5) 任务题目及要求 (1) (一) 短路 (3) 短路的含义 (3) 短路产生的原因及危害 (3) 短路故障的概述 (3) （二）标幺制 (4) 标幺值的定义 (4) 采用标么制的优点 (5) （三）电力系统各序网络的制定 (5) 序网络的制定 (5) 复合序网的绘制 (5) 正序网络 (6) 负序网络 (6) 零序网络 (6) （四）计算 (6) 取基准容量： (6) 计算各元件电抗标幺值： (6) 各元件电抗标幺值： (7) K1点短路电流计算 (8) K2点短路电流计算 (9) K3点短路电流计算 (10) （五）小结 (12) 参考文献 (13)
不对称短路的分析和计 算 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
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摘要 电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。 在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。 求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。然后制定各序网络。根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。 关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵
1电力系统短路故障的基本概念 短路故障的概述 在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。所谓短路：是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。除中性点外，相与相或相与地之间都是绝缘的。电力系统短路可分为三相短路，单相接地短路。两相短路和两相接地短路等。三相短路的三相回路依旧是对称的，故称为不对称短路。 其他的几种短路的三相回路均不对称，故称为不对称短路。电力系统运行经念表明，单相短路占大多数，上述短路均是指在同一地点短路，实际上也可能在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点接地短路。 依照短路发生的地点和持续时间不同，它的后果可能使用户的供电情况部分地或全部地发生故障。当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时，其后果更为严重，由于短路造成电网电压的大幅度下降，可能导致并行运行的发电机失去同步，或者导致电网枢纽点电压崩溃，所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积的停电事故，这是最危险的后果。 产生短路的原因很多主要有如下几个方面： (1)原件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计，安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。
第三部分不对称短路部分判断题 1、在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量，可以分解为三组三相对称的相量，称为相序分解。又称对称分量法。（√） 2、正序分量的相序与正常对称运行下的相序相同，负序分量的相序则与正序相反，零序分量则三相同相位。（√） 3、在对称分量法中，三组三相对称的相量可以合成一组不对称的三相相量，，称为相序合成。（√） 4、电力系统某处发生不对称短路时，除短路点外三相系统的元件参数都是对称的。（√） 5、如果电力系统某处发生不对称短路，三相电路电流和电压的基频分量都将变成不对称的相量。（√） 6、只有当三相电流之和不等于零时才有零序电流分量。（√） 7、如果三相系统是三角形接法，三相电流之和总为零，不可能有零序电流分量。（√） 8、如果三相系统是没有中性线的星形接法，三相电流之和总为零，不可能有零序电流分量。（√） 9、零序电流分量必须以中性线作为通路。（√） 10、三个不对称的线电压分解成对称分量时，其中一定有零序分量。（×） 11、因为三相系统的线电压之和总为零，三个不对称的线电压分解成对称分量时，其中总不会有零序分量。（√） 12、对称分量法时一种叠加的方法，只有当系统线性时才能应用。（√） 13、如果电力系统是非线性系统，仍然可以应用对称分量法进行不对称故障分析。（×） 14、在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。不对称，则不独立。（√） 15、元件三相参数对称时,元件两端某一相序的电压降与通过该元件的同一序电流的比值称为序阻抗（√） 16、在一个三相对称的元件中，如果流过三相正序电流，则在元件上的三相电压
降也是正序的。（√） 17、在一个三相对称的元件中，如果流过三相负序电流，则在元件上的三相电压降也是负序的。（√） 18、在一个三相对称的元件中，如果流过三相零序电流，则在元件上的三相电压降也是零序的。（√） 19、因为电力系统发生了不对称短路，发电机的三相电动势也将变为不对称。（×） 20、即使电力系统发生了不对称短路，发电机的电动势仍为三相对称的正序电动势。（√） 21、各系统元件的正序阻抗和负序阻抗均相等，而零序电抗不同。（×） 22、对于静止元件，改变相序将改变相间的互感，因此，其正序阻抗和负序阻抗不相等。（×） 23、对于静止元件，正序阻抗和负序阻抗总是相等的，因为改变相序并不改变相间的互感。（√） 24、对于旋转电机元件，改变通入电流的相序不会引起电磁过程的变化，因此，正序阻抗和负序阻抗总是相等的。（×） 25、同步发电机正常对称运行时，相应电机的参数就是正序参数。（√） 26、按照同步发电机负序电抗的定义，在不同的情况下，同步发电机的负序电抗有不同的值。（√） 27、当发电机中性点不接地时，发电机的等值零序电抗为无限大。（√） 28、异步电动机三相绕组通常接成三角形或不接地星形，其等值零序电抗为无限大。（√） 29、静止元件的正序电抗和负序电抗相等，旋转元件的正序电抗和负序电抗不相等（√） 30、无论变压器采用那种接线组别其两侧的零序分量相位均相同。（×） 31、变压器中性点的接地电抗不影响正序网和负序网，在零序网络中表现为3X N （√） 32、变压器中性点的接地阻抗X N以三倍的阻抗值（3X N）反映在零序网络中，
武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书 目录 摘要 (3) 1 电力系统短路故障的基本概念 (4) 1.1短路故障的概述 (4) 1.2 三序网络原理 (5) 1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5) 1.2.2 变压器的三序电抗 (5) 1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6) 1.3 标幺制 (6) 1.3.1 标幺制概念 (6) 1.2.2标幺值的计算 (7) 1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8) 2 简单不对称短路的分析与计算 (9) 2.1单相（a相）接地短路 (9) 2.2 两相（b,c相）短路 (10) 2.3两相（b相和c相）短路接地 (12) 2.4 正序等效定则 (14) 3 不对称短路的计算的实际应用 (14) 3.1 设计任务及要求 (14) 3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15) 3.3 各序网络的化简和计算 (17) 3.3.1 正序网络 (17) 3.3.2 负序网络 (19) 3.3.3 零序网络 (20) 3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20) 4 实验结果分析 (21) 5 心得体会 (22)
6 参考文献 (23) 2
摘要 电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。 在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。 求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。然后制定各序网络。根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。 关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵 3
第二套 一、判断题 1、分析电力系统并列运行稳定性时，不必考虑负序电流分量的影响。（） 2、任何不对称短路情况下，短路电流中都包含有零序分量。（） 3、发电机中性点经小电阻接地可以提高和改善电力系统两相短路和三相短路时并列运行的暂态稳定性。（） 4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中的周期分量不衰减，非周期分量也不衰减。（） 5、中性点直接接地系统中，发生几率最多且危害最大的是单相接地短路。（） 6、三相短路达到稳定状态时，短路电流中的非周期分量已衰减到零，不对称短路达到稳定状态时，短路电流中的负序和零序分量也将衰减到零。（） 7、短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值称为短路冲击电流。（） 8、在不计发电机定子绕组电阻的情况下，机端短路时稳态短路电流为纯有功性质。（） 9、三相系统中的基频交流分量变换到系统中仍为基频交流分量。（） 10、不对称短路时，短路点负序电压最高，发电机机端正序电压最高。（） 二、选择题 1、短路电流最大有效值出现在（）。 A短路发生后约半个周期时B、短路发生瞬间；C、短路发生后约1/4周期时。2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（）相作为分析计算的基本相。 A、故障相； B、特殊相； C、A相。 3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是 （）。 A、短路电流中除正序分量外，其它分量都将逐渐衰减到零； B、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都不会衰减； C、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（）。
目录 1.前言 (1) 1.1短路电流的危害 (1) 1.2短路电流的限制措施 (1) 1.3短路计算的作用 (2) 2.数学模型 (3) 2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3) 2.2电力系统各序网络的制订 (9) 2.3两相接地短路的数学分析 (10) 2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10) 3两相接地短路运行算例 (14) 4.结果分析 (18) 5.心得体会 (19) 6.参考文献 (20)
1.前言 电能作为我们日常生活中运用最多的一种能源，不仅有无气体无噪音污染，便于大范围的传送和方便变换，易于控制，损耗小，效率高等特点。 电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(短路)时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。在中性点直接接地的电网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，由于电源供电回路阻抗的减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过回路的额定电流许多倍。短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离，例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。 1.1短路电流的危害 短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。 1.2短路电流的限制措施 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。为此，可采用快速动作的继电保护和断路器，以及发电机装设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气主接线的形式或运行方式，以增大系统阻抗，减少短路电流值；加装限电流电抗器；采用分裂低压绕阻变压器等。主要措施如下： 一是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。 二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。