湖北民族学院
“三相短路故障分析与计算的算法设计”电气工程专业课程设计论文
题目: 三相短路故障分析与计算（手算或计算机算)
组序：第三组
指导老师：耿东山
专业：电气工程及其自动化
日期： 2015年6月
摘要
本设计主要研究目的是通过手算和计算机程序设计实现三相短路电流的计算。
电力系统发生三相短路故障造成的危害性是最大的。作为电力系统三大计算之一，分析与计算三相短路故障的参数更为重要。
通过分析与计算三相短路故障的各参数，可以进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。
关键词：三相短路计算电力系统故障分析
Abstract
The purpose of this design research is to calculate by hand and computer programming to realize three-phase short-circuit current calculation.
In three-phase power system fault caused by the harmfulness is the biggest of all. As one of three power system calculation, analysis and calculates the parameters of three phase short circuit fault is more important.
By analyzing and calculating the parameters of the three-phase short-circuit fault, short-circuit fault can be further improved the accuracy and speed of the analysis and calculation, for the safe operation of power system planning and design, and provide important basis equipment selection, relay protection, etc.
Keywords: three phase short-circuit calculation power system Failure Analysis
目录
1、设计背景 (4)
1.1电力系统三大计算 (4)
1.1.1 潮流计算 (4)
1.1.2 短路故障计算 (4)
1.1.3稳定性计算 (4)
1.2 电力系统短路故障概述 (4)
1.2.1 短路原因及危害 (5)
2、分析方法 (5)
2.1 手算 (6)
2.1.1 解析法 (6)
2.1.2 Y矩阵法 (6)
2.2 用Matlab搭建并仿真 (6)
2.3 利用程序语言计算 (7)
3、短路电流计算 (8)
3.1 参数数据 (8)
3.2电抗标幺值定义 (8)
3.3短路次暂态电流（功率）标幺值计算 (10)
3.4 各元件电抗标幺值 (11)
3.4.1 电力系统等值电路 (11)
3.4.2各元件电抗标幺值的计算 (11)
3.4.3 等值简化电路图 (13)
3.5三相短路电流及短路功率 (13)
4、程序设计 (14)
4.1 计算机算法设计流程图 (14)
4.2 计算机算法设计程序清单 (14)
4.3 程序结果分析 (18)
5、心得 (19)
参考文献 (20)
1 设计背景
1.1电力系统三大计算
1.1.1 潮流计算
研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
1.1.2 短路故障计算
主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及其在电力网中的分布。短路电流计算是故障分析的的主要内容。短路电流计算的目的，是确定短路故障的严重程度，选择电气设备参数。整定继电保护，分析系统中负序及零序电流的分布，从而确定其对电气设备和系统的影响。
1.1.3稳定性计算
给定运行条件下的电力系统，在受到扰动后，重新回复到运行平衡状态的能力。系统中的多数变量可维持在一定的范围，使整个系统能稳定运行。根据性质的不同，电力系统稳定性可分为功角稳定、电压稳定和频率稳定三类。
1.2 电力系统短路故障概述
电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障。一般说来，最严重的短路是三相短路。当发生短路时，其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路，以避免故障部分继续遭受危害，并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来，这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能力，即必须经得起“可能最大短路的侵扰”而不致损坏。
因此，电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算
机辅助计算势在必行。
短路故障（横向故障）：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。
短路类型有4种：单相接地短路（发生概率最大的短路类型）；两相短路；两相短路接地；三相短路（对称短路、最严重的短路类型）。
1.2.1 短路原因及危害
原因：客观（绝缘破坏：架空线绝缘子表面放电，大风、冰雹、台风）、主观（误操作）。
危害：短路电流大（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。
解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器等。
2 分析方法
2.1 手算法
2.1.1 解析法
短路点的电抗标幺值为
1.006 *
X j
=
短路点的次暂态短路电流为
''9.22() I KA =
2.1.2 Y矩阵法
短路点的电抗标幺值为
1/0.9091
11
*
X Y j
==
短路点的导纳标幺值为
1.1 11
Y j
=-
短路点的次暂态短路电流为
'' 1.1
111
I Y U
K=?=
''''10.08()
I I KA
K
==
解析法误差大，每一短路处需要逐一分析与计算。
Y矩阵计算时考虑对地电容，变压器实际变比，则误差小；Y矩阵对角元素将各节点的等值短路电抗（阻抗）均求出；使分析其他点的短路故障提供了更容易更直观的参数值；Y矩阵程序通用性强等特点。
本设计使用的是解析法。
2.2 用Matlab搭建并仿真
用Matlab中Simulink组件的SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系
统模型，然后在电动机母线上设置三相短路，运行该系统，通过测量元件获得该母线三相短路的短路电流。
在Matlab的SimPowerSystems工具箱中利用相关的电力元件搭建仿真模型并运行系统，设置短路点得出访真结果。
2.3 利用程序语言计算
根据三相短路网络计算模型,利用节点阻抗矩阵的计算原理,形成网络的节点阻抗矩阵,从而给出一种基于三相短路电流的节点阻抗矩阵计算短路电流的计算机流程图，并借此编辑程序语言。
3 短路电流计算
3.1 参数数据
设基准容量SB=100MV ·A ；基准电压UB=UavkV 。
（1）SB 的选取是为了计算元件参数标幺值计算方便，取SB=100MV ·A ，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算。
（2）UB 的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110kV 、6kV 、10kV ，而平均额定电压分别为115、6.3、10.5kV 。平均电压Uav 与线路额定电压相差5%的原则，故取UB=Uav 。
（3）''
I 为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t 等于初值（零）时的有效值。满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。
（4）M i 为冲击电流，即为短路电流的最大瞬时值（满足产生最大短路电流的三个
条件及时间K t =0.01s ）。一般取冲击电流M i =2×M K ×''I =2.55''
I 。
（5）M K 为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数和短路故障的时刻。其范围为1≤M K ≤2，高压网络一般冲击系数M K =1.8。
3.2电抗标幺值定义
（1）发电机电抗标幺值
N B
G G P S 100%X X ?
=
N
?cos 公式①
式中
%
X G ——发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的%
X 100X G "=?d ；
B S ——已设定的基准容量（基值功率），A MV ?；
N
P ——发电机的额定有功功率，MW N
?cos ——发电机额定有功功率因数。
（2）负载电抗标幺值
L
2L
2
L Q S U X = 公式② 式中 U ——元件所在网络的电压标幺值； L S ——负载容量标幺值； L Q ——负载无功功率标幺值。 （3）变压器电抗标幺值
NT B
K T S S 100%U X ?
=
公式③
变压器中主要指电抗，因其电抗T T R X >>，即T R 可忽略，由变压器电抗有
名值推出变压器电抗标幺值为
100%U S U U S X K
NT
2NT 2B B T ??= 公式④ 式中 K U %——变压器阻抗电压百分数； B S ——基准容量，MV ?A
NT
S 、
NT
U ——变压器铭牌参数给定额定容量，MV ?A 、额定电压，kV ；
B U ——基准电压B U 取平均电压av
U ，kV 。
（4）线路电抗标幺值
l x 02B B
W U S X =
公式⑤
式中
x ——线路单位长度电抗；
l ——线路长度，km ； B S ——基准容量，MV ?A ；
B U ——输电线路额定平均电压，基准电压
av
U U B =，kV 。
输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗
W
W R X >>，故
≈
W R 0。由于
不做特殊说明，故电导、电纳一般不计，故而只求电抗标幺值。
（5）电动机电抗标幺值（近似值）
N B
ML P S 6.51X ?
=
cos N ? 公式⑥
式中 B S ——设定的基准容量，MV ?A ；
N
P ——电动机额定的有功功率，MW ；
cos N ?——电动机额定有功功率因数。
3.3短路次暂态电流（功率）标幺值计算
（1）短路次暂态电流标幺值（''*I ）
*
''
''
*E I K X =
（取''
E 1=）
''''*I I = （kA ） 公式⑦
基准容量
100MV A
B S =?；基准电压
B av
U U =(kV)。
（2）冲击电流（M
i ）的计算
''0.01/T ''''M M K I e I I i -=?=?=?1+） 1.8
''
M 2.55I i =?（kA ） 公式⑧
（3）短路容量
K
S 的计算
''''K B *B S S I U I =?=?（MA V ?） 公式⑨
3.4 各元件电抗标幺值
3.4.1 电力系统等值电路
如图所示：
G2
G2
图2 电力系统等值电路
3.4.2各元件电抗标幺值的计算
设基准容量
B S 100MV A
=?； 基准电压()
B av kV U U =。
（1）发电机电抗标幺值由公式①得
10.264100X =
=0.204110/0.85?; 20.13100
X =
=0.41625/0.8?
（2）变压器电抗值标幺值由公式③得
310.5100X 0.65610016=
?=；410.5100X 0.3310031.5=?=；510.5100
X 1.0510010=?=
（3）线路电抗标幺值由公式④得
60.408100100X 0.309115115??==?；70.401100100
X 0.303
115115??==?；80.394100100
X 0.298
115115??=
=?
G1
图3 简化等值电路
（4）负载电抗标幺值由公式②得 916
X 6
1/100100=?=
（5）电动机电抗标幺值由公式⑥得
101100
X 6.62
6.52/0.86?=
=?
3.4.3 等值简化电路图
（1）等值电路简化过程如图2和图3所示。
11136X X X X 0.2040.6560.309 1.169
=++=++=
12241
X X X 2=?（+）=0.5（0.416+0.33）=0.373
1358X X X 1.050.298 1.348
=+=+= 1479X X X =++＝0.303 6.0＝6.303
151112 1.1690.373X X //X 0.2831.1690.373?==
=+1615140.283 6.303
X X //X 0.271
0.283 6.303?===+
171613X X +X 0.271 1.348 1.619
==+=
（2）考虑电动机的影响后，短路点的等值电抗为
K
X ∑
1710K 1710X X 1.619 6.62X 0.994
X +X 1.619 6.62∑??=
==+
3.5三相短路电流及短路功率
短路次暂态电流标幺值： ''K K U 1
I 1.006X 0.994
∑=
==
短路次暂态电流有名值：
''''K I =I 1.0069.22(kA)==
冲击电流：''M 2.55I 2.559.2223.51kA i =?=?=（）
短路功率：
''
K av U I 6.39.22105.4(MV A)S =?=?=?
4 程序设计
4.1 计算机算法设计流程图
4.2 计算机算法设计程序清单
程序清单：（Matlab语言）
NF=input('请输入短路点的数目：NF=');
n=input('请输入独立节点数：n=');
nl=input('请输入支路数：nl=');
B=input('请输入由线路参数形成的矩阵：B=');
V0=input('请输入由各节点的初电压标幺值形成的列矩阵：V0=');
D=input('请输入由短路号，短路点阻抗组成的矩阵:D=');
m=0;Z=zeros(n);V=zeros(n);I=zeros(nl);
for k1=1:nl
p=B(k1,1); %读取每条支路首端号
q=B(k1,2); %读取每条支路末端号
if B(k1,6)==0
k=1./B(k1,5);
else
k=B(k1,5);
end
if p==0
if q>m %加接地树枝
Z(q,q)=B(k1,3);m=m+1; %原有矩阵的各元素均不变，新增的行、列元素均为零，只有新增的对角元素为z
else
for i=1:m %加接地连枝
Z(i,m+1)=-Z(i,q);Z(m+1,i)=-Z(q,i); %矩阵可暂时增加一阶，原矩阵元素不变，暂时增加的行、列元素分别等于该追加连枝的非零点所对应的行、列元素的负值
end
Z(m+1,m+1)=Z(q,q)+B(k1,3); %新对角元素等于该点的自阻抗加上连支阻抗z
for i=1:m %形成了暂时增加一阶的节点阻抗以后，用高斯消去法消去矩阵的暂增行与列
for j=1:m
Z(i,j)=Z(i,j)-Z(i,m+1)*Z(m+1,j)./Z(m+1,m+1); %消去后原矩阵改变
end
Z(i,m+1)=0; %将消去的行元素赋值为0
end
for i=1:m+1
Z(m+1,i)=0; %将消去的列元素赋值为0
end
end
else if q>m %加不接地支路
for i=1:m
Z(i,q)=Z(i,p)*k;Z(q,i)=Z(p,i)*k; %原有矩阵的各元素均不变，新增的行、列元素
%分别等于树支所接的原网络节点所对应的行、列元素
end
Z(q,q)=k^2*Z(p,p)+k^2*B(k1,3); %新对角元素等于树支所结的节点的对角元素加上新增支路的阻抗值
m=m+1;
else %追加不接地连枝
for i=1:m
Z(i,m+1)=k*Z(i,p)-Z(i,q); %暂时增加的行、列元素分别等于该追加连枝的两个节点所对应的行元素之差和列元素之差
Z(m+1,i)=k*Z(p,i)-Z(q,i);
end
Z(m+1,m+1)=k^2*Z(p,p)+Z(q,q)-2*k*Z(p,q)+k^2*B(k1,3); %新增对角元为这两个节点的自阻抗之和减去相互之间的互阻抗之和再加上该连枝阻抗 for i=1:m %用高斯消去法消去暂增行、列
for j=1:m
Z(i,j)=Z(i,j)-Z(i,m+1)*Z(m+1,j)./Z(m+1,m+1);
end
Z(i,m+1)=0; %将消去的行元素赋值为0
end
for i=1:m+1
Z(m+1,i)=0; %将消去的列元素赋值为0
end
end
end
end
for k=1:NF
I(D(k,1),D(k,1))=V0(D(k,1),1)./(Z(D(k,1),D(k,1))+D(k,2)); %短路点短路电流=电压标幺值/（阻抗矩阵中短路点自阻+短路点阻抗0）
ft=num2str(D(k,1));
ts1=('点短路时');
ts2=('电流的标幺值If=');
dn=strcat(ft,ts1,ts2);
disp(dn);
disp(I(D(k,1),D(k,1))); %在命令窗口显示短路点短路电流标幺值
for i=1:n
V(i,i)=V0(i,1)-I(D(k,1),D(k,1))*Z(i,D(k,1)); %各节点的电压标幺值=初始电压标幺值-短路点电流*短路点与各节点互阻
end
for i=1:nl
if B(i,6)==0
k=B(i,5);
else
k=1./B(i,5);
end
p=B(i,1);q=B(i,2);
if p==0
e=0;b=B(i,3);
I(i,i)=(e-V(q,q)./k)./b; %接地支路电流=-末端残压/支路阻抗 else
I(i,i)=(V(p,p)-V(q,q)./k)./B(i,3); %不接地支路电流=（首段残压-末端残压）/支路阻抗
end
end
disp('各节点的电压标幺值U（节点号从小到大）依次为：');
for i=1:n
disp(V(i,i));
end
disp('各支路电流标幺值I(顺序同B)依次为：');
for i=1:nl
disp(I(i,i));
end
end
4.3 程序结果分析
请输入短路点的数目：NF=1
请输入独立节点数：n=6
请输入支路数：nl=9
请输入由线路参数形成的矩阵：B=[0 1 6.62 0 1 0;0 3 0.303 0.0183 1 0;0 4 0.208 0 1 0;0 6 0.204 0 1 0;1 2 1.05 0 1 0;2 3 0.298 0.0093 1 0;3 4 0.165 0 1 0;3 5 0.309 0.0167 1 0;5 6 0.656 0 1 0;]
请输入由各节点的初电压标幺值形成的列矩阵：V0=[1;1;1;1;1;1]
请输入由短路号，短路点阻抗组成的矩阵:D=[1,0]
1点短路时电流的标幺值If=1.1034
各节点的电压标幺值U（节点号从小到大）依次为：
1
1
1
1
1
各支路电流标幺值I(顺序同B)依次为：
-3.3003
-4.8077
-4.9020
-0.9524
5 心得
课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
在这次课程设计中，我们学会了很多东西：
1.升化了我们的理论水平，锻炼了我们理论联系实际的能力
2.学会了分工合作，让我们深刻了解了团队合作的重要性，
在这次课题设计的过程中，我们小组有明确的任务分工。每个人通过努力的查询资料和大家之间的相互讨论，最终完成了这次课题设计。在课题设计的过程中，我们也遇到了很多难题，可以说是困难重重，毕竟都不熟练，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中我们终于明白我们的不足，对以前所学过的只是理解不够深刻，掌握不够牢固。而且只有理论知识是远远不够的，只有把所学的东西和实践联系起来，从理论中得出结论，才能真正提高我们的能力。
参考文献
[1] 李瑞荣.短路电流实用设计【M】.北京：中国电力出版社，2003.
[2] 米麟书，刘芳宁.电力系统故障的计算机辅助分析【M】.重庆：重庆大学出本社，1990.
[3]张荣国，张继福，牛之贤.C语言程序设计【M】.北京：宇航出本社，2002.
第一章 绪论 短路故障有金属性短路和电弧短路。由于电弧具有电阻的特性，因此电弧短路电流比金属性短路电流小。在低压系统中，电弧电压占电源电压的百分值较大，电弧短路电流可能比金属性短路电流小很多。因此按金属性短路电流整定的继电保护装置在发生电弧短路时可能不动作，而无法切除电弧短路故障。电弧电压的大小与很多因素有关。要确保继电保护装置在电弧短路时可靠动作，需要计算最大电弧电压时的最小短路电流，并按这个短路电流整定继电保护。 引起电弧短路的原因有很多，例如绝缘损坏或老化、污染及空气潮湿引起的空气击穿、小动物引起的电弧短路和误操作等。 德国科学家调查了二百多起发电厂和变电所短路故障，发现有57%的故障由开关柜内设备引起，另外20%发生在母线上，10% 发生在导体接头处。根据大量调查，85%以上的短路故障是电弧短路。 电弧短路危害大。如果在开关柜中发生电弧短路，由于电弧能量大，温度高，可能引起开关柜燃烧和爆炸。十几年前南京某大型企业由于某6kV 开关室短路故障烧毁了多台开关柜，引起全厂停电十几天，造成重大经济损失。 如果在电动机中发生电弧短路将烧毁电动机。电弧短路还可能引起电气火灾.北京市1999年发生的电气火灾为1350余起.电气火灾不仅会引起重大财产损失，也可能引起人身伤亡。短路电弧可能烧伤工作人员。 在低压系统中有单相、两相和三相电弧短路。相电弧短路通常是由单相或两相电弧短路发展而来。而在出现三相电弧短路后，如果三相电弧短路转变为两相电弧短路，则电弧将自行熄灭，而不会再发展成三相电弧短路。在电弧短路计算中，最重要的是电弧电压。知道了电弧电压的大小，就可算出电弧短路电流。电弧电压出现在母线之间。电弧电压瞬时值是随机变化的。这是因为影响电弧的一些因素是随机变化的。因此不能用经典数学精确地描述电弧电压的变化。电弧出现在母线之间。在短路点只有2条相间电弧同时存在，而不是3条。所以这种三相电弧短路是不对称性短路。每条电弧存在的时间大约为1/3周波。由于电弧电压瞬时值比较接近其1/3周波平均值，因此用这个平均值近似模拟电弧电压。试验结果表明，此平均值也是随机变化的。平均值的概率密度接近正态分布。设电弧电压1/3周波平均值大于80arc U 的概率为0.8，因为电弧电压的1/3周波平均值大于80arc U 时，电弧将熄灭，所以用80arc U 作为计算最小电弧短路电流用的电弧电压。 80arc U 主要由系统额定电压和短路处相间距离d 决定。
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。 二.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。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法. 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念. 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流 和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(Ω) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值
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6.3kV 不变。r 1，x 1分别 为电抗器的电阻和电抗，r 1=0.042Ω，x 1=0.693Ω，r 2，x 2分别为电缆的电阻和电抗，r 2=0.463Ω, x 2=0.104Ω。若6.3kV 母线的三相电压为： ( )( )() a s b s c s 6.3cos 6.3cos 1206.3cos 120 u t u t u t ωαωαωα=+=+-=++ 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=0.042Ω , 140.693100x = =Ω r 2, x 2分别为电缆的电阻和电抗，r 2=0.463Ω, x 2=0.104Ω 令r = r 1+ r 2=0.505Ω, x = x 1+ x 2=0.797Ω 令0.943arctan()57.64x z r ?==Ω = = (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--- - =+-+--????=---=---=-- (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(?27.64°)>cos(?147.64°)>cos(92.36°)，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 -=?---=- 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 -=?---= ()()0.010.005 c 9.45cos 3140.0192.369.45cos 92.360.4418kA i e -=?+-= (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=57.64°，则α=φ=57.64°或α=?180+φ=122.36°。 带入步骤(2) i a , i b , i c 的表达式中进行验证： ()()()()()()()()0.010.005 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 --- ==?+-===?---===?+-= 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 =13.8kV ，cos φN =0.9，x d =0.92，x 'd =0.32，x ''d =0.20 变压器：S N =240MVA ，220kV/13.8kV ，U s(%)=13 解：取S B =100MVA ，U B1取为13.8kV ，则U B2=13.8(220/13.8)=220kV 11 4.18kA 3313.8B B B I U ==? 22 0.26kA 33220 B B B I U = = =?
课程设计报告 题目电力系统课程设计 《三相短路故障分析计算》 课程名称电力系统课程设计 院部名称龙蟠学院 专业电气工程及其自动化 班级M08电气工程及其自动化学生姓名 学号0821113 课程设计地点C304 课程设计学时一周 指导教师朱一纶 金陵科技学院教务处制
目录 摘要 (ii) 一、基础资料 (3) 1.电力系统简单结构图................................................ ....... . ..... .. ... . .... . .. . (3) 2.电力系统参数 (3) 3参数数据 (4) 二、元件参数标幺值的计算及电力系统短路时的等值电路 (4) 1.发电机电抗标幺值..................................................... ....... . ..... .. ... (4) 2.负载电抗标幺值 (4) 3变压器电抗标幺值 (4) 4.线路电抗标幺值............................................. ........ ....... . ..... .. ... ... .. (4) 5.电动机电抗标幺值........................................ ........ ....... . ..... .. ... ... .. (4) 三、化简等值电路 (4) 四、求出短路点的次暂态电流 (4) 五、求出短路点冲击电流和短路功率 (4) 六、设计心得............................................................. . . . . .. (20) 七、参考文献............................................................. (21) 电力系统课程设计《三相短路故障分析计算》
第七章短路电流计算 Short Circuit Current Calculation §7-1 概述General Description 一、短路的原因、类型及后果 The cause, type and sequence of short circuit 1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地 的系统）发生通路的情况。 2、短路的原因： ⑴元件损坏 如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路. ⑵气象条件恶化 如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等. ⑶违规操作 如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压. ⑷其他原因 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等. 3、三相系统中短路的类型： ⑴基本形式: )3(k—三相短路；)2(k—两相短路； )1( k—单相接地短路；)1,1(k—两相接地短路； ⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路； 不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称; 如两相短路、单相短路和两相接地短路. 注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。4、短路的危害后果 随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。 （1）电动力效应 短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导 体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭 到破坏。 （2）发热 短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备 可能过热以致损坏。 （3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃
解决方案编号：YTO-FS-PD203 突发短路故障的缺陷分析通用版 The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
突发短路故障的缺陷分析通用版 使用提示：本解决方案文件可用于已经体现出的，或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等，所提出的一个解决整体问题的方案（建议书、计划表），同时能够确保加以快速有效的执行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 引言 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。 1 分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析
湖北民族学院 “三相短路故障分析与计算的算法设计”电气工程专业课程设计论文 题目: 三相短路故障分析与计算（手算或计算机算) 组序：第三组 指导老师：耿东山 专业：电气工程及其自动化 日期： 2015年6月
摘要 本设计主要研究目的是通过手算和计算机程序设计实现三相短路电流的计算。 电力系统发生三相短路故障造成的危害性是最大的。作为电力系统三大计算之一，分析与计算三相短路故障的参数更为重要。 通过分析与计算三相短路故障的各参数，可以进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。 关键词：三相短路计算电力系统故障分析 Abstract The purpose of this design research is to calculate by hand and computer programming to realize three-phase short-circuit current calculation. In three-phase power system fault caused by the harmfulness is the biggest of all. As one of three power system calculation, analysis and calculates the parameters of three phase short circuit fault is more important. By analyzing and calculating the parameters of the three-phase short-circuit fault, short-circuit fault can be further improved the accuracy and speed of the analysis and calculation, for the safe operation of power system planning and design, and provide important basis equipment selection, relay protection, etc. Keywords: three phase short-circuit calculation power system Failure Analysis
能源学院 课程设计 课程名称：电力系统分析 设计题目：电力系统三相短路电流的计算 学院：电力学院 专业：电气工程及其自动化____________ 班级：1203班________________________ 姓名：将________________________ 学号：1310240006__________________
目录 摘要 (1) 课题 (2) 第一章.短路的概述 (2) 1.1发生短路的原因 (2) 1.2发生短路的类型 (2) 1.3短路计算的目的 (3) 1.4短路的后果 (3) 第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算 (4) 2.1收集已知电力系统的原始参数 (4) 2.2制定等值网络及参数计算 (4) 2.2.1标幺值的概念 (4) 2.2.2计算各元件的电抗标幺值 (5) 2.2.3系统的等值网络图 (5) 第三章.故障点短路电流计算 (6) 第四章.电力系统不对称短路电流计算 (9) 4.1对称分量法 (9) 4.2各序网络的定制 (10) 4.2.1同步发电机的各序电抗 (10) 4.2.2变压器的各序电抗 (10) 4.3不对称短路的分析 (12) 4.3.1不对称短路三种情况的分析 (12) 4.3.2正序等效定则 (14) 心得体会 (15) 参考文献 (16)
电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程，通过学习电力系统分析，学生可以了解电力系统的构成，电力系统的计算分析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判断，为从事电力系统打下必要的基础。 电力系统短路电流的计算是重中之重，电力系统三相短路电流计算主要是短路电流周期（基频）分理的计算，在给定电源电势时，实际上就是稳态交流电路的求解。采用近似计算法，对系统元件模型和标幺参数计算作简化处理，将电路转化为不含变压器的等值电路，这样，就把不同电压等级系统简化为直流系统来求解。 在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统运行产生最严重故障的后果之一。
变压器短路电流的实用计算方法 胡浩，杨斌文，李晓峰 （湖南文理学院，湖南常德415000） 基金项目：湖南省科技厅计划项目（2007FJ3046） 1前言 在电力系统中，对于电气设备的选用、电气接线方案的选择、继电保护装置的设计与整定以及有关设备热稳定与动稳定的校验等工作，都需要对变压器的短路电流进行计算。短路电流的计算，一般采用有名制或标幺值算法，再者是应用曲线法。然而,无论哪种方法应用起来都比较繁琐，尤其是对于企业的技术人员与农村的电工，因缺乏相应的技术资料，又不能从变压器铭牌上查到所有计算短路电流的数据，所以想快速算出短路电流值是相当困难的。笔者在多年的实际工作中，依据变压器的基本原理与基本关系式，总结出快速计算短路电流值的实用方法，以满足现场与工程上的需要。 2变压器低压三相短路时高压侧短路电流的计算 变压器的阻抗电压是在额定频率下，变压器低压绕组短接，高压绕组施加逐步增大的电压，当高压绕组中的电流达到额定电流时，所施加的电压为阻抗电压Ud，一般以高压侧额定电压U1N为基础来表示： Ud%=Ud/U1N×100% （1） 由变压器的等值电路可知，低压侧短路后的阻抗折算到高压侧，与高压侧阻抗相加后得总的阻抗Zd，在阻抗电压Ud时，高压绕组电流为额定值I1N， 即： I1N=Ud/Zd （2） 如果高压绕组的电压为U1，则此时高压绕组的电流I1为： I1=U1/Zd （3） 由式（2）和式（3）可得： I1=U1/Ud*I1N （4） 对于单个变压器，其容量远小于电力系统的容量，故可以认为当变压器低压侧出现短路时，高压侧电压不变，即为U1N，代入式（4）就可得到变压器低压侧短路时，高压侧的短路电流I1d： I1d=U1N/Ud*I1N （5） 将式（1）中的Ud代入式（5）得： I1d=I1N/Ud%×100 （6） 而变压器高压绕组的额定电流I1N可表示为： I1N=SN/√3U1N （7） 式中SN———变压器的额定容量 将式（7）代入式（6）可得： I1d=100SN/√3U1NUd% （8） 由式（6）或式（8）可计算出变压器低压三相短路时，高压侧的短路电流值。 3变压器低压三相短路时低压侧短路电流的计算 由于变压器的励磁电流仅为I1N的1%~3%，忽略励磁电流，则高、低压绕组的电流I1、I2与电压U1、 U2的关系为： I1/I2=U2/U1=U2N/U1N 式中
课程设计报告 题 目 三相短路故障分析计算机算法 课 程 名 称 电力系统分析 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 08电气工程及其自动化 班 级 M08电气工程及其自动化 学 生 姓 名 顾辰蛟 学 号 02 课程设计地点 C314 课程设计学时 一周 指 导 教 师 朱一纶 金陵科技学院教务处制 成绩
电力系统课程设计《三相短路故障分析计算机算法设计》 一． 基础资料 1. 电力系统简单结构图如图 25MW cos 0.8N ?=cos 0.85 N ?=''0.13 d X =火电厂 110MW 负载 图1 电力系统简单结构图 '' 0.264 d X = 2．电力系统参数 如图1所示的系统中K （3） 点发生三相短路故障，分析与计算产生最大可能的故障电流 和功率。 （1）发电机参数如下： 发电机G1：额定的有功功率110MW ，额定电压N U =；次暂态电抗标幺值'' d X =，功率因数N ?cos = 。 发电机G2：火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率25MW ；额定电压U N =；次暂态电抗标幺值'' d X =；额定功率因数N ?cos =。 （2）变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。
变压器T1：型号SF7-10/，变压器额定容量10MV ·A ，一次电压110kV ，短路损耗59kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。 变压器T2：型号，变压器额定容量·A ，一次电压110kV ，短路损耗148kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。 变压器T3：型号SFL7-16/，变压器额定容量16MV ·A ，一次电压110kV ，短路损耗86kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。 （3）线路参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。 线路1：钢芯铝绞线LGJ-120，截面积120㎜2 ，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X 0（1）=Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=×10﹣6 S ／㎞。 对下标的说明 X 0(1)=X 单位长度（正序）；X 0（2）=X 单位长度（负序）。 线路2：钢芯铝绞线LGJ-150，截面积150㎜2 ，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X 0（1）=Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=×10﹣6 S ／㎞。 线路3：钢芯铝绞线LGJ-185，截面积185㎜2 ，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X 0（1）=Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=×10﹣6 S ／㎞。 （4）负载L ：容量为8＋j6（MV ·A ），负载的电抗标幺值为 * L X ** 22 *L L Q S U ；电动机为2MW ，起动系数为，额定功率因数为。 3．参数数据 设基准容量S B =100MV ·A ；基准电压U B =U av kV 。 （1）S B 的选取是为了计算元件参数标幺值计算方便，取S B -100MV ·A ，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算。 （2）U B 的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110kV 、6kV 、10kV ，而平均额定电压分别为115、、。平均电压U av 与线路额定电压相差5%的原则，故取U B =U av 。 （3）'' I 为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t 等于初值（零）时的有效值。满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。 （4）M i 为冲击电流，即为短路电流的最大瞬时值（满足产生最大短路电流的三个条件
YF-ED-J6285 可按资料类型定义编号 突发短路故障的缺陷分析 实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
突发短路故障的缺陷分析实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 引言 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300
余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。 1 分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析 用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感，但需要仪器精度高，仅适于在试验室进行，故比较费时。实践中，多数情况下对缺陷的初步定性要依靠它，综合分析也要结合色谱分析结果进行，而且该方法能判断出很多
单片机系统 课程设计 成绩评定表 设计课题：基于89C51的电机转速计设计学院名称：电气工程学院 专业班级：电气F1302 学生姓名：赵爱钦 学号：201314020323 指导教师：臧海河 设计地点：31-504 设计时间：2015-12-21～2016-01-03
单片机系统 课程设计 课程设计名称：基于89C51的电机转速计设计专业班级：电气F1302 学生姓名：赵爱钦 学号：20131402323 指导教师：臧海河 课程设计地点：31-630 课程设计时间：2015-12-21～2016-01-03 单片机系统课程设计任务书
目录 1 概述........................................................................................................... . (4) 1.1 研究背景 (4) 1.2 基本功能概述 (5) 2 方案设计.................................................................................................. .. (5) 2.1 霍尔传感器测量方案 (5) 2.2 光电传感器测量方案............................................................................... .. (6) 3 硬件电路设计............................................................................................ . (7) 3.1 单片机及其外围电路设计................................................................. (7) 3.2 时钟电路设计...................................................................................... (11) 3.3 复位电路设计....................................................................................... .. (12) 3.4 显示电路设计..................................................................................... . (14) 3.5 键盘电路设计 (15) 3.6 电机控制与驱动电路设计 (16) 4 系统软件设计............................................................................................ . (17) 4.1 主程序设计.................................................................................. (18) 4.2 中断服务程序设计........................................................................... . (20) 4.3 子程序设计................................................................................ .. (22) 4.3.1 显示子程序设计 (22) 4.3.2 键处理子程序设计 (24) 5 总结...................................................................................................... .. (26) 附录A 系统原理图 (27) 附录B 部分源程序 (28) 一概述
变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算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。 二.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。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。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4 因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144
（此文档为word 格式，下载后您可任意编辑修改！） 南昌大学科学技术学院 课程设计报告 题目电力系统短路故障分析学生姓名杨建伟学科部信息学科部专业班级电气122 课程设计地点电机301 指导教师吴敏黄灿英
目录 课程设计（论文）任务书 一、课题设计（论文）题目： 基于MATLAB勺电力系统单相短路故障分析与仿真 二、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求： 本文介绍了 MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具Simulink。MATLAB Simulink 的仿真环境中，利用 Simpowersystems 中电气元件对电力系统发生单相短路时电路情况进行仿真与分析，着重分析了中性点 不接地时电压电流的变化情况。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB!电力系统仿真研究的有力工具。 、课程设计（论文）工作内容及完成时间:
引言 随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，尤其是电力系统中对设备和人员等危害最大的事故 故障，尤其是短路故障，而在分析解决事故故障时要不断的实验，在现实设备中很难实现，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具十分重要，而MATLAB^件中的SIMULINK是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成开发环境，是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具，为解决具体的工程问题提供了更为快速、准确和简洁的途径。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路，动力系统、电力系统和电力网简单示意如图1-1 o
电力系统短路故障的分析计算 电力系统短路故障的分析计算2010-09-1508:241-1作出无阻尼绕组同步电机在直轴方向的等值电路图并写出求取暂态电抗Xd'及 1、时间常数Td'的表达式再作出有阻尼绕组同步电机在直轴及交轴方向的等值电路图并写出求取Xd"及Xq"的表达式。 2、比较同步机下列的时间常数Ta、Td'、Td"、Tq"的大小以及汽轮发电机的下列电抗的大小以及及汽轮发电机及水轮发电机的下列电抗的大小并为它们按由大到小的次序重新排列Xd、Xd'、Xd"、Xq、Xq"、Xσ(定子漏抗)。 3、列出无阻尼绕组同步发电机在端点发生三相短路，定子及转子绕组中出现的各种电流分量并指出这些电流分量随时间而变化的规律及其衰减时间常数。(16) 1-5在电力系统暂态分析中，1.为什么要引入同步电机暂态电势Eq'?2.暂态电势Eq'的大小如何确定?3.在哪些情况下需要使用暂态电势Eq'?(10分)(科大92) 1-6简要论述下列问题:(24分) 1、试根据无阻尼绕组同步机的磁链及电压方程(略去电阻)，推导出用同步机暂态电势和暂态电抗的电压方程式: uq=Eq'-idXd'ud=iqXq2、上述方程式应用于同步机的什么运行情况?为什么?解决什么问题?式中id、iq是什么电流? 3、试利用(1)的结果论证:三相短路电流实用计算中，无阻尼绕组同步机机端短路时一相的起始暂态电流(用标么值表示)的计算公式为: I'=Eq'/Xd' 4、根据基本原理，并利用(1)推导出的方程，证明同步机机端三相短路整个暂态过程中Eq'及Eq之间的关系为:Eq/Eq'=Xd/Xd' (重大83) 1-7无阻尼绕组同步发电机发生突然三相短路，在短路瞬刻及暂态过程中，其气隙电势Eqδ是如何变化的?(6分) (重大84)
短路电流计算 > 计算方法 短路电流计算 > 计算方法短路电流计算方法一、高压短 路电流计算（标幺值法） 1、基准值 选择功率、电压、电流电抗的基准值分别为、、、时，其对应关系为： 为了便于计算通常选为线路各级平均电压；基准容量 通常选为 100MVA 。由基准值确定的标幺值分别如下： 式中各量右上标的“ * “用来表示标幺值右，下标的“ d”表示在基准值下的标幺值。 2、元件的标幺值计算 （1）电源系统电抗标幺值 —电源母线的短路容量 （2）变压器的电抗标幺值 由于变压器绕组电阻比电抗小得多，高压短路计算时 忽略变压器的绕组电阻，以变压器的阻抗电压百分数（% ）
作为变压器的额定电抗，故变压器的电抗标幺值为： —变压器的额定容量，MVA （3）限流电抗器的电抗标幺值 % —电抗器的额定百分电抗—电抗器额定电压， kV —电抗器的额定电流， A （4）输电线路的电抗标幺值 已知线路电抗，当=时 —输电线路单位长度电抗值，Ω/km 3、短路电流计算 计算短路电流周期分量标幺值为 —计算回路的总标幺电抗值 —电源电压标幺值，在=时， =1 = 短路电流周期分量实际值为 = 对于电阻较小，电抗较大（<1/3 ）的高压供电系统，三相短路电流冲击值=2.55三相短路电流最大有效值
=1.52 常用基准值 (=100MVA) 电网额定电压（kV ） 3.0 6.0 10.0 35.0 60.0 110 基准电压（ kV ） 3.15 6.3 10.5 37 63 115 基准电流（ kA ） 18.3 9.16
5.5 1.56 0.92 0.502 二、低压短路电流计算（有名值法） 1. 三相短路电流 2.两相短路电流 3.三相短路电流和两相短路电流之间的换算关系 4.总电阻和总电抗 5.系统电抗 6.高压电缆的阻抗 7.变压器的阻抗
文件编号：GD/FS-1999 （解决方案范本系列） 突发短路故障的缺陷分析 详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
突发短路故障的缺陷分析详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 引言 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即
油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。 1 分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析 用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感，但需要仪器精度高，仅适于在试验室进行，故比较费时。实践中，多数情况下对缺陷的初步定性要依靠它，综合分析也要结合色谱分析结果进行，而且该方法能判断出很多别的试验无法发现的缺陷，例如中兴庄变电站35kV原#1变压器突发事故后，无载分接开关处放电，但直阻试验反映不出来，只有色谱分析才能发现。
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 120 u t u t u t ωαωαωα+=+-=++ 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 = = (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 , x 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- -- - =+-+--????=---=---=-- (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 -=?---=- 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 -=?---= ()()0.010.005 c 9.45cos 3140.0192.369.45cos 92.360.4418kA i e -=?+-= (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： ()()()()()()()()0.010.005 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 --- ==?+-===?---===?+-= 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 11 4.18kA 3313.8 B B B I U = =?