1前言 (2)
1.1短路的原因 (2)
1.2短路的类型 (2)
1.3短路计算的目的 (2)
1.4短路的后果 (3)
2电力系统三相短路电流计算 (4)
2.1电力系统网络的原始参数 (4)
2.2制定等值网络及参数计算 (5)
2.2.1标幺制的概念 (5)
2.2.2有三级电压的的网络中各元件参数标幺值的计算 (6)
2.2.3计算各元件的电抗标幺值 (8)
2.2.4系统的等值网络图 (9)
2.3短路电流计算曲线的应用 (9)
2.4故障点短路电流计算 (10)
2.4.1f1点三相短路 (10)
2.4.2f3点短路 (12)
3电力系统不对称短路电流计算 (15)
3.1对称分量法的应用 (15)
3.2各序网络的制定 (16)
3.2.1同步发电机的各序电抗 (16)
3.2.2变压器的各序电抗 (16)
3.3不对称短路的分析 (17)
3.3.1不对称短路三种情况的分析 (17)
3.3.2正序等效定则 (20)
3.3.3不对称短路时短路点电流的计算 (21)
4结论 (27)
5总结与体会 (28)
6谢辞 (29)
7参考文献 (30)
1前言
在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行的情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作，而且还可能对人生命财产产生威胁。从电力系统的实际运行情况看，这些故障绝大多数多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。
短路是电力系统的严重故障。所谓短路，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。
1.1 短路的原因
产生短路的原因很多，主要有如下几个方面：（1）元件损坏，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等；（2）气象条件恶劣，例如雷击造成的网络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等；（3）违规操作，例如运行人员带负荷拉闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等；（4）其他，如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
1.2 短路的类型
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。三相短路也称为对称短路，系统各项与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都是不对称短路。
电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。三相短路虽然很少发生，但情况较严重，应给予足够的重视。况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的的研究是具有重要意义的。
1.3 短路计算的目的
在电力系统的设计和电气设备的运行中，短路计算是解决一系列问题的不可缺少的基本计算，这些问题主要是：
（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。
（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并确定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。
（3）在设计和选择发电厂和电力系统主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。
（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也含有一部分短路计算的内容
此外，确定输电线路对通讯的干扰，对已发生故障进行分析，都必须进行短路计算。
在实际工作中，根据一定的任务进行短路计算时，必须首先确定计算条件。所谓计算条件，一般包括，短路发生时系统的运行方式，短路的类型好发生的地点，以及短路发生后所采取的措施等。从短路计算的角度来看，系统运行方式指的是系统中投入运行的发电、变电、输电、用电的设备的多少以及它们之间相互联接的情况，计算不对称短路时，还包括中性点的运行状态。对于不同的计算目的，所采用的计算条件是不同的。
1.4 短路的后果
随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能指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的几个方面：（1）短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将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）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）短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。
（4）当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障最严重后果。
（5）发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。
2电力系统三相短路电流计算
2.1电力系统网络的原始参数
图2.1 电力系统接线图
电力系统接线如上图所示。S1，S2 为无穷大电源系统，电抗为零。
发电机G1-G2为汽轮发电机，每台400MV A，x d‘’=0.285，负序电抗x2 =0.29；
发电机G3 为水轮发电机，280MV A，x d‘’=0.203，负序电抗x2 =0.22；
变压器T1 、T2 ，每台410MV A，V s %=14.6，x0≈x1 ；
T3变压器，260MV A，V s %=14.1，x0≈x1；
T4变压器，360MV A，V s %=8.3，x0 ≈x1；
L1 线路，180km，x1 =0.405Ω/km，x0 ≈3x1；
L2 线路，220km，x1 =0.33Ω/km，x0 ≈3x1；
L3线路，95km，x1 =0.405Ω/km，x0 ≈3x1；
2.2制定等值网络及参数计算
2.2.1标幺制的概念
在一般的电路计算中，电压、电流、功率和阻抗的单位分别用V ，A ，W ，Ω表示，这种用实际有名单位表示物理量的方法称为有名单位制。在电力系统计算中，还广泛的使用标幺制。标幺制是相对单位制的一种，在标幺制中各物理量都用标幺值表示。标幺值定义由下式给出：
标幺值=
位）
基准值（与有名值同单）
实际有名值（任意单位
（2-1）
由此可见，标幺值是一个没有量纲的数值，对于同一个实际的有名值，基准值选得不同，其标幺值也就不同。因此，当我们说明一个量的标幺值时，必须同时说明它的基准值，否则，标幺值的意义是不明确的。
当选定电压、电流、功率和阻抗的基准值分别为B V ,B I ,B S 和B Z 时，相应的标幺值如下：
()*****
***22B
B B B B B
B B B B V
V V I I I S P jQ P Q S j P jQ S S S S Z R jX R X Z j R jX Z Z Z Z ?
=
??
?=??
-?+?===+=+??
+?
===+=+?? ()22-
2.2.2 标幺值的选择
在电力系统分析中，主要涉及对称三相电路计算。计算时习惯上多采用线电压V ，线电流I ，三相功率S 和一相等值阻抗Z ，各物理量之间存在下列关系：
??
?
??====S V P P VI S ZI V 3333
（2） 同单相电路一样，应使各量基准值之间的关系与其有名值间的关系具有相同的方程式：
??
???=====???S I V I V S
I Z V
B P B B P B B B B
P B B B
33333
(3)
选择在标幺制中便有：
??
???====S
I V S V I Z V P P **
*
*
*
*
*
*
(4)
由此可见，在标幺制中，三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压和相电压的标幺值相等，三相功率和单相功率的标幺值相等。在选择基准值时，习惯上也只选V B 和S B 。由此得： S
V I V Z B
B B
B
B 2
3==
V
S
I B
B
B 3=
这样，电流和阻抗的标幺值则为：
???
?
???
+=+=
+=
=
=
V S V
S x R Z
Z S
V I
I
B B B
B
B
B
B B
jx R j jx
R I
I
22
****
3(5) 采用标幺值进行计算，所得结果最后还要换算成有名值，其换算公式为：
??
???
?
?
?
???+=====S V x R S S V S I I I V V B B B
B B B B
j Z S I V 2
******)(3
（6）
2.2.2有三级电压的的网络中各元件参数标幺值的计算
图2.2有三段不同电压等级的输电系统
电力系统中有许多不同电压等级的线路段，它们由变压器来耦联。图2.2（a ）表示了由三个不同电压等级的电路经两台变压器耦联所组成的输电系统，略去各元件的电阻和变压器的励磁支路，可以算出各元件的实际有名值，变压器的漏抗均按原方绕组电压计算，这样我们就得到各元件电抗用实际有名值表示的等值电路，如图2.2（b ）所示，图中
S
V x
x
N G N G N G G
)
(2)()*
(=
，S V x x N N ⅠN T
T
T T )
(2
)()*
(1
1
11= ，V V T N T
N T k )(
)(
11
I 1
Ⅱ=
I V
x
x N R N R R
R )
(2
)
(3100
%
=
，S V x x N N T
N
T T T )
(2
)
(
)*
(2
2
2
2Ⅱ
=
，V V T N T
N T k )()(
2III
2II 2
=
X L 和X C 分别是架空线路L 和电缆线路C 的实际电抗。百分值也是一种相对单位制，对于同一物理量，如果基准值相同，则百分值=100×标幺值，对于变压器，其标幺电抗x T(N)*常用下式计算：
100
%)*(V x S N T = 由于三段电路的电压等级不同，彼此间只是通过磁路耦合而没有直接的电气联系，可以对各段电路分别选基准电压。假定分别选V B(Ⅰ)，V B （Ⅱ），V B （Ⅲ），至于功率，整个输电系统用统一，所以各段的基准功率都为S B 。
选定基准电压后，可对每一元件都按各段的基准电压用公式（5）将其电抗的实际有名值换算成标幺值，即
V S
x
x
Ⅰ
B B G
G 2
)
(*
=
，V S
x x Ⅰ
B B T T 2
)
(1
*1=
，V
S x
x B B
L
L 2)
(*
Ⅱ=
V S
x S Ⅱ
B B
T
T 2
)
(2
*
2=
，V S x x ⅡB B
R
R 2)
(
*
= V V V V k
k k Ⅱ
B ⅠB N ⅡN ⅠⅡⅠB T T T T
）
（）（）（）（1
1
1
*
1)
(=
=
-
，V V
V V k k k Ⅲ
B ⅡB N Ⅲ
N ⅡⅢⅡB T T
T T ）
（）
（）（）（2
2
2
*
2)
(=
=-
（7）
用标幺参数表示的等值电路如图（c ）所示，其中变压器k B （Ⅰ-Ⅱ）=V B （Ⅰ）/V B （Ⅱ）为第I 段和第II 段的基准电压之比，称为基准变比。
通常选择适当基准电压，使变压器电路得到简化，比如选择I ，II 段基准电压之比k B （Ⅰ-Ⅱ），等于变压器下的变比k T1，I ,II 段的基准电压之比等于变压器T 2的变比k T2，则
可得k T1*=1，k T2*=1，这样在标幺参数的电路中就不需串联理想变压器了。
在实际的计算中，总是把基准电压选得等于（或接近于）该电压级的额定电压。这样可以从计算结果清晰地看到实际电压偏离额定值的成程度。为了解决上述的困难，在工程计算中规定，各个电压等级都以其平均额定电压V av 作为基准电压，根据我国现行的电压等级，各级平均额定电压规定为：
3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525（kV ）
在分段计算中以上述平均额定电压作为各级基准电压。
2.2.3计算各元件的电抗标幺值
在本次实验中，选取S B =1000MV A ，V B =V av
7125.0400
1000
285.02
1)
(2
)
(1*
)(1*
2*
1=?
=?
=
=
V
S S
V x x x B
B N G G G
G G N N 7250.0280
1000
203.023)
(2
)
(3*
)(3*
3=?
=?
=
V
S V x x B
B N G G G
G
N N 3561.0410
1000
146.0100
%
2
)
(2
1)
(1)
(11
2
*
1=?
=?
?=
=
V
S S V V x x T N N B B
T
T S
T
T 5423.0260
1000
141.0100%
2
)
(2
3)
(3)
(33
*
3=?
=?
?
=
V
S S V V x T N N B B
T
T S T 2306.0360
1000
083.0100
%
2
)
(2
4)
(4)
(44
*
4=?
=?
?=
V
S V V x T N N B B
T
T S
T
3780.12301000
180405.02
2
)(11
*
1=?
?==
V S
x x L B B
L
L 6100.0345
1000
22033.02
2
)(22
*2=?
?==V S x x L B B
L L 7273.02601000
95405.02
2
)
(33
*3=?
?==V
S
x x L B B
L
L
2.2.4系统的等值网络图
图2.3电力系统的等值网络
2.3短路电流计算曲线的应用
在工程计算中常利用计算曲线来确定短路后任意指定时刻短路电流的周期分量，对短路点的总电流和短路点邻近支路的电流分布计算，计算曲线有足够的准确度。
应用计算曲线法的具体计算步骤如下： (1)绘制等值网络。
a .选取基准功率S B 和基准电压V B =V av ；
b .发电机的电抗用x d “，略去网络中各元件的电阻，输电线路的电容和变压器的励磁支路；
c .无限大功率电源的内电抗等于零；
d .略去负荷。 (2)进行网络变换。
将网络中的电源按合并的原则合并成若干组，求出各等值电机对短路点的转移阻抗x fi （i=1，2，…）以及无限大功率电源对短路点的转移电抗x fs 。
(3)将求得的转移电抗按各相应的等值机的容量进行归算，便得到各等值机对短路点的计算电抗。
S
S x x
B
Ni fi
jsi
(i=1、2、3、…) （8）
式中S Ni 为第i 台等值机的额定容量，即由它所代表的那部分发电机的额定容量之
和。
(4)由x js1，x js2，…分别根据适当的计算曲线找出指定时刻t 各等值发电机提供的短路周期电流的标幺值I pt1*，I pt2*，…, I ptg*。
(5)网络中无限大功率电源提供的短路周期电流是不衰减的，并由下式确定
x
I
fs
ps 1
*
=
（9）
(6)计算短路电流周期分量的有名值。 第i 台等值发电机提供的短路电流为
V
S I
I
I I av
Ni pti Ni
pti pti 3*
*
=
=
（10）
无限大功率电源提供的短路电流为
V
S I
I I I
av
B
ps B ps ps
3*
*==
(11)
式中，V av 为短路点处电压级平均额定电压；I Ni 为归算到短路点处电压级第i 台等值发电机的额定电流；I B 为对应于所选基准功率S B 在短路处电压的基准电流。 2.4故障点短路电流计算 2.4.1f 1点三相短路
f 1点三相短路时，由系统的参数可知，G 1，G 2可以合并，另外可作星网变换消去f 2处节点。
合并G 1，G 2得 5343.02
7125
.03561.0)//()(*
2**1*1)12(=+=
++=x x x x x T G T a f
对于f 2处节点进行星网变换，算出G 3对母线f 1处的电抗为：
2152
.46100
.0)
7273.02306.0()5423.07250.0(7273.02306.05423.07250.0)
()(*
2*
3*
4*
3*
3*
3*
4*
3*
336
=+?++
+++=+?++
+++=
x
x x x x x x x x
x
L L T T G L T T G
S 2到母线f 2处的电抗为：
0290
.25423
.07250.0)
7273.02306.0(6100.07273.02306.06100.0)(*
3*
3*
3*
4*
2*
3*
4*
226
=++?+
++=+++
++=x x x x x x x x x T
G L
T L L T L S
合并S 1，S 2可得：
8207.00290.23780.10290
.23780.1//2616=+?=
=
x
x x S S S
由此可得等值电路图如图2.4所示
G 1，G 2合并后的计算电抗为：
图2.4 f 1点三相短路等值电路
4274.01000
400
25343.02
1
12
12
=??
=+=S
S S x x B
G G f
js G 3的计算电抗为：1802
.11000
280
2152.43
3
3
=?
==S
S x x B
G f
js 由所得的计算电抗查表可得1秒时各等值电源提供的短路电流为：
956.1*
12=I f
003.1*
3=I f
2185.11
6
*==
x I s
fs
又由V
S
I I I I av
Ni pti Ni pti pti 3*
*==可得：
)(928.323034002956.1312*1212kA N f f V S I I
av
=???==
)(7050.0230
3280003.133
*
33
kA N
f f V
S I
I av
=??
==
)(0587.3230310002185.13*kA f f V S I I
av
B S S =??== 所以变压器高压侧电流为)(964.121
122
1
kA f T T I I I
==
= 根据变压器的变比可得低压侧电流为)(6806.2875
.15230
964.12
1
kA G
G I I =?
==
又因为I fs 由S 1和S 2提供，可得
)(1696.10290
.23780.10290
.2964.126
2
26
1
kA S
S S
f
x x x I I fs
=+?
=+=
所以I L3=3.928+0.6413+3.0578-2×1.964-1.1696=2.5295（kA ） 所以T 4高压侧电流为)(6863.1345
230
5295.23452303
4
kA L
T I I
=?=?
=
############T 4高压侧电流由S 2和G 3提供，由分流系数我们可以求得
)(1384.17250.05423.06100.07250.05423.06863.1*3*3*2*3*
34
2kA G T L G T T L x x x x x I I =+++?=+++?= T 3高压侧电流为)(5479.01384.16863.12
4
3
kA L T T I I I =-=-=
T 3低压侧电流为)(0024.1275
.15345
33kA T G I
I
=?
=
由此我们计算出了f 1点处短路时各支路的电流。 2.4.2f 3点短路
f 3点短路时：
由于G 1点直接接于短路点，应单独考虑，同样G 2单独考虑。 S 2，G 3对f 1点的电抗同f 1点短路时结果一样，x 36=2152.4，x s26=0290.2。 合并S 1，S 2，有S b =8207.0。
由此我们得到图2.6
根据星网变换可以分别算出G 2，G 3，S 1,2对f 3的转移阻抗：
5196
.1)2152.41
8207.010686.113561.01(3561.08207.012
=+++??=x f
805
.7)2152.41
8207.010686.113561.01(3561.02152.43
=+++??=x f
9786
.12152.41
8207.010686.113561.01(3561.00686.12
=+++??=x f
图2.5 f 3点三相短路等值电路
可以分别算得电压对f 3点的计算电抗为：
285.01000400
7125.01
=?=x js 7914.01000400
9786.12
=?=x js 1854.21000
280
805.73
=?=x js 查表得各电源提供的短路电流的标幺值为：
4215.2*
1=I f
，243.1*
2=I
f ，470.0*
3=I
f ，6581.0*
=I
f S
由V
S I I av
pti pti N i
3*?
=可得：
)(5061.3675
.1534004215.275
.153400*
11
kA f f I I =??=??
=
)(2259.1875
.153400
243.175.153400*
22
kA f f
I
I =??=??
=
)(8241.475
.153280
470.075.153280*
33
kA f f I
I =??=??
=
)(1241.2475
.153********.03*
kA f f V S I I
av B S S =??=?= 由等值电路图可知，T 1低压侧电流应为：
)(1741.471241.248241.42259.183
2
1
kA f
f f G I I I I S
=++=++=
所以T 1的高压侧电流为：)(2304.323075
.1511
kA G T I
I =?
=
T 2高压侧的电流为：)(2901.12
kA T I =
所以其低压侧电路为:
)(8508.1875.15230
22kA T G I
I =?
=
无限大功率电源S 1，S 2提供电流为：
)(5261.18207.02152.42152
.4)(21kA T T I I I S =+?-=
所以，
)(4650.02
1
21
kA L
L L
L
I I I I I S =+?
=
)(4744.14650.02901.12304.32
1
1
3
kA T
L T L I I I I =--=--=
)(9829.0345230
4744.134523034kA L T I
I =?=?
= )(6635.07250.05423.06100.07250
.05423.042kA T L I I =+++?=
)(3194.02
4
3
kA L
T T I I I =-=
)(9959.675.15345
33kA T G I
I =?
=
由此得出f 3点三相短路时各支路的电流值。
3电力系统不对称短路电流计算
3.1对称分量法的应用
在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量(电流或电压)，可以分解为三组三相对称的相量，当选择a 相作为基准时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为：
.(1).(.2.2.2).(0)111311
1a
a a a
b I a a a I a I I
c I I ????
? ??? ? ? ?= ? ? ? ? ? ??? ?
???
??
（12）
式中，运算120
o
j a e
=，2240
o
j a e
=且有.
.
..
2
3
(1)(2)(0)10,1;,,a a a a a a I I I ++==，分别为a 相
电流的正序，负序，零序分量，并且有：
??
?
??
???
?
??
======?
???
????
???)0()0()0()2()2(,)2()2()1()1(,)1()1(2
2
a c
b a a
c a a b a a c a a b I I I I I I I I I I I
（13）
由此可知，正序分量的相序与正常对称运行下的相序相同，而负序相量的相序则与正序相反，零序分量则三相量同相位。
当已知各序对称分量时，同样可以求出三相不对称的相量，即
??
???
???
???
++=++=++=++=++=???????
???????
?
???
)0()2()1()0()2()1()0()2()1()0()2()1()
0()2()1(2
2
c c c a a a a a c b b b a a a a a b a a a a I I I I I I I I I I I I I I I I I I
（14）
电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流的一样。
计算不对称度故障的基本原则就是，把故障处的三相阻抗不对称表示为电压和电流相量的不对称，使系统其余部分保持为三相阻抗对称的系统。这样，借助于对称分量法并利用三相阻抗对称电路各序具有独立性的特点，分析计算就可得到简化。
3.2各序网络的制定
3.2.1同步发电机的各序电抗
同步发电机在对称运行时，只有正序电势和正序电流。此时的电机参数就是正序参数。当发电机定子绕组中通过负序基频电流时，它产生的负序旋转磁场与正序基频电流产生的旋转磁场转向正好相反。因此，负序旋转磁场同转子之间有两倍同步旋转的相对运动。正序电抗取决于定子负序旋转磁场所遇到的磁阻，由于转子纵横间不对称，随着负序旋转磁场同转子间的相对位置的不同，负序磁场所遇到的磁阻也不同，负序电抗也就不同。
发生不对称短路时，由于发电机转子纵横轴间的不对称，定、转子绕组无论是在稳态还是在暂态过程中，都将出现一系列的高次谐波电流，这就使对发电机序参数的分析变复杂了。为了使发电机负序电抗具有确定的含义，取发电机负序端电压的基频分量与负序电流基频分量的比值，作为计算电力系统基频短路时发电机的负序阻抗。 当发电机定子绕组通过基频零序电流时，由于各相电枢磁势大小相等，相位相同，且在空间相差120度电角度。它们在系统中的合成磁动势为零，所以，发电机的零序电抗仅由定子线圈的等位漏磁通确定。但是零序电流所产生的漏磁通与正序（或负序）电流所产生的漏磁通不同的，其差别与绕组形式有关。零序电抗的变化范围大致是
''
(0)(0.150.6)d x x =-。
3.2.2变压器的各序电抗
变压器的等值电路表征了一相原、副方绕组间的电磁关系。图3.1反映了不计绕组
电阻和铁芯损耗时变压器的零序等值电路。
图3.1变压器的零序等值电路 （a ）双绕组变压器（b ）三绕组变压器
变压器等值电路中的参数不仅同变压器的结构有关，有的参数也同所通过电流的序别有关。变压器各绕组的电阻，与通过的序别无关。因此，变压器的正序，负序，零序的等值电阻相等。
变压器的漏抗，反映了原副方绕组间磁耦合的情况，磁通的路径与所通电流的序别无关。因此变压器的正序，负序，零序等值漏抗也相等。
变压器的励磁阻抗，取决于主磁通路径的磁导，当变压器通以负序电流时，主磁通的路径与正序电流时完全相同，所以变压器正序，负序和零序等值电路及参数是完全相同的。
对于由三个单相变压器组成的三相变压器组，每相的零序主磁通与正序主磁通一样，有独立磁路。对于三相四柱式，零序主磁通也能形成回路，磁阻很小，所以两种变压器中，短路计算时可以当做
x=∞，忽略励磁电流，把励磁支路断开。
m
(0)
变压器的零序等值电路与外电路的联接，取决于零序电流的流通路径，因而与变压器三相绕组联接形式及中性点是否接地有关。
（1）当外电路向变压器某侧三相绕组施加零序电压时，如果能在改侧产生零序电流，则等值电路中改侧绕组与外电路接通；如果不能产生零序电流，则从电路等值的观点，可以认为变压器该侧绕组与外电路断开。根据这一原则，只有中性点接地的星形接法才能与外电路接通。
（2）当变压器绕组只有零序电势时，如果它能将零序电势施加到外电路上去并能提供零序电流的通路，则等值电路中改侧绕组端点与外电路接通，否则与外电路断开。所以也只有Y N接法绕组才能与外电路接通。
（3）在三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽不能作用到外电路去，但能在绕组中形成环流，在等值电路中改侧绕组端点接零序等值中性点。
由于三角形接法的绕组漏抗与励磁支路并联，不管何种铁芯结构的变压器，一般励磁电抗总比漏抗大得多，一般近似取
x=∞。
(0)
m
3.3不对称短路的分析
3.3.1不对称短路三种情况的分析
图3.2单相接地短路
单相接地短路如图3.2所示。故障处边界条件为：
0=?fa V ，0=?fb I ，0=?
fc I
用对称分量法表示为：
0)0()2()1(=++?
??fa fa fa V V V ，0)0()2()1(2=++?
??
fa fa fa I aI I a
0)0()2(2)1(=++?
?
?
fa fa fa I I a aI
整理后得到序分量表示的边界条件为：
???
??
??
===++?
???
??)0()2()1(0)0()2()1(fa fa fa fa fa fa I I I V V V
（15）
了解得： )
()1()0()
2()
1()
0(x x
x V I ff ff ff j f fa ++=
?
（16）
)1()0()2(fa fa fa I I I ?
?
?
==
图3.3两相短路
两相短路情况如图3.3所示。故障处的边界条件为：
0=?fa I ，0=+??fc fb I I ，fc fb V V ?
?=
用对称分量法表示为：
0)0()2()1(=++?
??fa fa fa I I I
0)2(2)1()0()0()2()1(2=+++++?
?
????
fa fa fa fa fa fa I a aI I I aI I a )0()2(2
)1()0()2()1(2
fa fa fa fa fa fa V V a aV V aV V a ?
?
?
???
++=++
整理后得：0)0(=?
fa I ，0)2()1(=+?
?
fa fa I I ，)2()1(fa fa V V ?
?
=
可以求得：)
()1()2()1()
0(x x V I ff ff j f
fa +=
?
，
)1()2(fa fa I I ?
?-=
（17）
图3.4两相短路接地
两相短路接地情况如图3.4所示。故障处的边界条件为：
0=?fa I ，0=?fb V ，0=?
fc V
用序分量表示的边界条件为
???
??
??
===++?
???
??)0()2()1(0)0()2()1(fa fa fa fa fa fa V V V I I I
（18）
可以求得：
)
()1()
0()2()1()
0(x x x V I ff ff ff j f
fa ++=
?
)1()2()
0()2()
0(fa fa I x
x x I ff ff ff ?
?+=
)1()2()
0()2()
2(fa fa I x
x x I ff ff ff ?
?+-=
3.3.2正序等效定则
由以上所得三种简单不对称短路时短路电流正序分量可以统一写成
)
()()
1()()
1()
0(x
x V I n ff j f n fa ?
?
+=
（19）
式中，()
n x 表示附加阻抗，其值随短路形式而不同，(n)是代表短路形式的符号。
公式（19）表明：在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路
第一章 电力系统的基本概念 1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统 1-2 电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的 1-3 我国电网的电压等级有哪些 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。 1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题： ⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。 ⑵ 当变压器1T 在+%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。 1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。 1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求： 习题1-5图 习题1-6图 习题1-4图
⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。 ⑵设变压器1T 工作于+%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。 1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移它在什么情况下发生中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍 1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么 第二章 电力系统各元件的参数及等值网络 2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ —150，水平排列，其线间距离为4m ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。 2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220，额定容量为63000kVA ，额定电压为242/，短路损耗404=k P kW ，短路电压45.14%=k U ，空载损耗93=o P kW ，空载电流 41.2%=o I 。求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。 2-3 已知电力网如图2-3所示： 各元件参数如下： 变压器：1T ：S =400MVA ，12%=k U ， 242/ kV 2T ：S =400MVA ，12%=k U ， 220/121 kV 线路：2001=l km, /4.01Ω=x km (每回路) 习题1-7图 115kV T 1 T 2 l 1 l 2 习题2-3图
一、填空题(每空1分，共15分) 1、一只标有额定电压20V、额定功率1W的灯泡。现接在10V的电源下使用，则其阻值为，实际电流是，实际消耗的功率为。 2、电流源IS=5A，r0=2Ω，若变换成等效电压源，则U=，r0=. 3、b条支路、n个节点的电路，独立的KCL方程数等于，独立的个KVL方程数等于。 4、三相四线制供电线路可以提供两种电压，火线与零线之间的电压叫做，火线与火线 之间的电压叫做。 5、正弦周期电流的有效值与最大值之间的关系是。 6、某一正弦交流电压的解析式为u=102cos（200πt＋45°）V，则该正弦电流的有 效值U=_____________V，频率为f=H Z。当t=1s 7、线性电路线性性质的最重要体现就是性和性，它们反映了电路中激励与响应的内在 关系。 8、功率因数反映了供电设备的利用率，为了提高功率因数通常采用补偿的方法。 二、判断题(正确打“√”,错误打“×”)(每题1分，共10分) 1、受控源与独立源一样可以进行电源的等效变换，变换过程中可以将受控源的控制量 变异。（） 2、叠加定理适用于线性电路，电压、电流和功率均可叠加。（） 3、应用叠加定理和戴维宁定理时，受控源不能与电阻同样对待。（） 4、电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量越准确。（） 5、含有L、C元件的正弦交流信号电路，若电路的无功功率Q=0，则可判定电路发生谐 振 。 （ ） 6、电压和电流计算结果得负值，说明它们的参考方向假设反了。（） 7、电功率大的用电器，电功也一定大。（）
Ω100s i 1H F 18、结点电压法是只应用基尔霍夫电压定律对电路求解的方法。（） 9、非正弦周期量的有效值等于它各次谐波有效值之和。（） 10、实用中的任何一个两孔插座对外都可视为一个有源二端网络。（） 三、单项选择题(每小题1分，共20分) 1、一根粗细均匀的电阻丝，阻值为25Ω，将其等分成五段，然后并联使用，则其等效电阻是（） A.1/25Ω B.1/5Ω C.1Ω D.5Ω 2、两个同频率正弦交流电流i1、i2的有效值各为40A 和30A 。当i1+i2的有效值为10A 时，i1与i2的相位差是（） A.0O B.180O. C.90O D.270O 3、在R 、L 、C 串联电路中，当总电流与总电压同相时，下列关系式正确的是（） A.ωL 2c =1 B.ωLC =1 C.ω2LC =1 D.ωLC 2=1 4、图示单口网络的等效电阻等于（） (A)2Ω (B)4Ω (C)6Ω (D)-2Ω 5、图示电路中电阻R 吸收的平均功率P 等于（） (A)12.5W (B)16W (C)32W (D)25W 6、示电路中电压u 等于（） (A)4V (B)-4V (C)6V (D)-6V 7、图示谐振电路的品质因（） (A)0.01 (B)1 (C)10 (D)100 8、5F 的线性电容的端口特性为（） (A)i u 5=(B)i 5=ψ(C)q u 2.0= 9、端口特性为43+=i ψ的二端电路元件是（）元件 (A)电感(B)电容(C)电阻 10、LC 并联正弦电流电路中， A I A I A I C L R 5,1,3===则总电流为（）A 。 (A) 8(B)5 (C) 4 Ω 2Ω2- 2V + u -+
目录 引言 (1) 1 电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量的确定 (2) 2 确定电力网的最佳接线方案 (4) 2.1 方案初选 (4) 2.2 方案比较 (5) 2.3 最终方案的确定 (18) 3 发电厂及变电所电气主接线的确定 (18) 3.1 电气主接线的设计原则 (18) 3.2 发电厂电气主接线的设计原则及选择 (19) 3.3 变电所电气主接线的设计原则 (19) 3.4 主接线方案确定 (20) 4 选择发电厂及变电所的主变和高压断路器 (20) 4.1 发电厂及变电所主变压器的确定 (20) 4.2 短路电流计算 (23) 4.3 高压断路器的选择与校验 (37) 5 各种运行方式下的潮流计算 (42) 5.1 潮流计算的目的和意义 (42) 5.2 丰水期最大负荷的潮流计算 (43) 5.3 丰水期最小负荷的潮流计算 (49) 6 电力系统无功功率平衡及调压计算 (55) 6.1 电力系统无功功率平衡 (55) 6.2 调压计算 (56) 7 浅谈电力网损耗及降损节能措施 (60) 7.1 损耗计算 (61) 7.2 电网电能损耗形成的主要原因 (62) 7.3 降损节能的措施 (64) 参考文献 (68) 谢辞 (69) 附录一计算机潮流计算程序： (71)
引言 本次设计的课题内容为电力网规划设计及降损措施的分析，是电气工程及其自动化专业学生学习完该专业的相关课程后，在毕业前夕所做的一次综合性的设计。 该次毕业设计的目的在于：将所过的主要课程进行一次较系统而全面的总结。将所学过的专业理论知识,第一次较全面地用于实践,用它解决实际的问题,而从提高分析能力,并力争有所创新。初步掌握电力系统(电力网)的设计思路,步骤和方法,同时学会正确运用设计手册,设计规程,规范及有关技术资料,掌握编写设计文件的方法。 其意义是对所学知识的进行总的应用，通过这次设计使自己能更好的掌握专业知识，并锻炼自己独立思考的能力和培养团结协作的精神。此外,在计算机CAD绘图及外文资料的阅读与翻译方面也得到较好的锻炼.。 本设计是电力系统的常规设计，主要设计发电厂和变电所之间如何进行科学、合理、灵活的调度，把安全、经济、优质的电能送到负荷集中地区。发电厂把别种形式的能量转换成电能，电能经过变电所和不同电压等级的输电线路输送被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的各种能量。这些生产、输送、分和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。本设计是一门涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面的综合性的应用技术科学。 设计的基本任务是工程建设中贯彻国家的基本方针和技术经济政策，做出切合实际、安全使用、技术先进、综合经济效益好的设计，有效地为国家建设服务。从电力系统的特点出发，根据电力工业在国民经济的地位和作用，决定了对电力系统运行要达到以下的技术要求：保证安全可靠的供电；保证良好的电能质量；保证电力系统运行的经济性。
电力系统分析练习题 一、简答题 1、电力线路的正序电抗与零序电抗是否相等？ 2、在220kV及以上的超高压架空线路上，普遍采用分裂导线，采用分裂导线后，线路电感、线路并联电容会增大还是变小？ 3、动力系统、电力系统和电力网的基本构成形式如何？ 4、电力变压器的主要作用是什么？ 5、采用标么值计算有什么优点？ 6、对电力系统运行的要求是什么？ 7、试画出单相变压器等值电路。 8、试画出电力线路等值电路。 二、如图所示的电力系统 1.确定发电机G，变压器T-1、T-2、T-3，线路L-1、L-2、L-3及电容器Y c的额定电压； 2.给出其稳态分析时的等值电路； 3.输电线路L-3阻抗为5+j20Ω（忽略并联支路），末端有功功率为10MW，功率因数为 0.80（感性），末端电压为35kV，计算线路L-3的功率损耗和电压损耗； 4.条件同3，但功率因数提高到0.90（感性），请问线路L-3的功率损耗和电压损耗会
增加还是减少？ 三、电力系统接线如下图所示，电网各级电压示于图中，求 1)发电机和各变压器高低压侧额定电压； 2)设T-1 高压侧工作于+2.5%抽头，T-2工作于主抽头，T-3高压侧工作于-5%抽头，求各变压器实际变比。 四 93kW,短路电压23.5kW G 、B 。 五、一容量比为90/90/60兆伏安，额定电压为220/38.5/11千伏的三绕组变压器。工厂给出试验数据为：ΔP s’(1-2)=560千瓦，ΔP s’(2-3)=178千瓦，ΔP s’(3-1)=363千瓦，V S （1-2）%=13.15, V S （2-3）%=5.7, V S （3-1）%=20.4, ΔP 0=187千瓦，I 0 %=0.856。试求归算到220千伏侧的变压器参数。（注：功率值未归算，电压值已归算） 六、已知某一变压器参数如表1所示。 表1
第一章能量管理系统 1.EMS的含义和作用 1).EMS 是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，是预测、计划、控制和 培训的工具。 2).EMS 主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。 3).EMS 涉及计算机硬软件的各个方面。它最终是通过EMS 应用软件来实现对电力系统 的监视、控制和管理。 2.EMS的主要内容 数据收集级(SCADA) ,能量管理级(GMS&OPS) 包括实时发电控制,系统负荷预测,发 电计划（火电调度计划）,机组经济组合,水电计划（水火电协调计划）,交换功率计划,燃料调度计划,机组检修计划. 网络分析级(NAS)包括实时网络状态分析,网络 结线分析,母线负荷预测,潮流,网络等值,网络状态监视,预想故障分析,安全约束调度,无功优化,最优潮流,短路电流计算,电压稳定分析,暂态分析.培训模拟级。 3.现有EMS存在的问题 1).EMS已得到了广泛的应用，但目前只停留在分布式独立计算分析阶段，多数高级应用 软件都需要人工调用，然后由调度员进行综合决策。2).在电网事故状态下，没有良好的事故分析、定位和恢复手段.3)电力改革使得情况更加复杂。 4.EMS的发展趋势 针对现有的EMS存在的问题，需加入决策系统，增强、扩充了网络分析功能，未来向着调度机器人的方向发展。 第二章电力系统潮流计算 1.潮流计算的定义 2.各种潮流计算的模型和算法的特点、适用范围以及相互之间的区别和联系。
(一) 高斯——塞德尔迭代法 该算法具有存储量小，程序设计简单的优点。 但收敛速度慢，阶梯式逼近时台阶的高度越来越小，以至于迭代次数过多。 算法特点： 1）在系统病态的情况下（重负荷节点负电抗支路较长辐射型线路长短线路接在同一节点上，且长短线路的比值很大），收敛困难。计算速度缓慢每次迭代速度很快，但由于结构松散耦合，节点间相互影响太小，造成迭代次数增加，收敛缓慢。 2）程序编制简便灵活 (二)、牛顿——拉夫逊迭代法（N_L）算法特点 1）平方收敛，开始时收敛比较慢，在几次迭代后，收敛得非常快，其迭代次数和系统的规模关系不大，如果程序设计良好，每次迭代的计算量仅与节点数成正比。 2）对初值很敏感，有时需要其他算法为其提供初值。 3）对函数的平滑性敏感，所处理的函数越接近线性，收敛性越好，为改善功率方程的非线性，实用中可以通过限制修正量的幅度来达到目的。但幅度不能太小。 4）对以节点导纳矩阵为基础的G_S法呈病态的系统，N_L法一般都能可靠收敛。牛顿迭代法有明显的几何解释：收敛速度：平方收敛收敛性：局部收敛 (三)、PQ分解法潮流 N_L法的J阵在每次迭代的过程中都要发生变化，需要重新形成和求解，这占据了N_L法的大部分计算时间，这也是N_L法速度不能提高的原因。 可能性：N_L法可以简化成为定雅可比矩阵法，如果固定的迭代矩阵构造得当，定雅可比矩阵法可以收敛，但只有线性收敛速度。 算法特点 1）用两个阶数几乎减半的方程组代替原方程组，显著减少了内存量和计算量 2）迭代矩阵为常数阵，只需形成求解一次，大大缩短每次迭代所需时间 3）迭代矩阵对称，可上（下）三角存储，减少内存量和计算量 4）基于以上原因，该算法内存需要量为N_L法的60%，每次迭代所需时间为N_L 法的1/5。5）线性收敛，收敛次数多于N_L法，但总的计算速度任能大幅度提高。 6）对R/X过大的病态条件以及线路特别重载的情况下，可能不收敛，一般适用于110kv及以上的电网。 7）由于算法的精确程度取决于 ，P-Q分解法的近似处理只影响计算过程，并不影响结果的精度。 3.影响潮流收敛性的因素以及如何改善潮流计算的收敛性。 （如果计算潮流不收敛，应该采用何种方法改进） 云杰的答案：主要是看潮流方程组本身是否有解，当方程组有解或者无实数解，或者方程组
自测题（一）一电力系统的基本知识 一、单项选择题（下面每个小题的四个选项中，只有一个是正确的，请你在答题区填入正确答案的序号，每小题 2.5分，共50分） 1、对电力系统的基本要求是（）。 A、保证对用户的供电可靠性和电能质量，提高电力系统运行的经济性，减少对环境的不良影响； B、保证对用户的供电可靠性和电能质量； C、保证对用户的供电可靠性，提高系统运行的经济性； D保证对用户的供电可靠性。 2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（）。 A、一级负荷； B、二级负荷； C、三级负荷； D、特级负荷（ 3、对于供电可靠性，下述说法中正确的是（）。 A、所有负荷都应当做到在任何情况下不中断供电； B、一级和二级负荷应当在任何情况下不中断供电； C、除一级负荷不允许中断供电外，其它负荷随时可以中断供电； D—级负荷在任何情况下都不允许中断供电、二级负荷应尽可 能不停电、三级负荷可以根据系统运行情况随时停电。 4、衡量电能质量的技术指标是（）。 A、电压偏移、频率偏移、网损率； B ［、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D、厂用电率、网损率、
电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（）。 A、配电线路； B、直配线路； C、输电线路； D、输配 电线路。 6、关于变压器，下述说法中错误的是（） A、对电压进行变化，升高电压满足大容量远距离输电的需要，降低电压满足用电的需求； B、变压器不仅可以对电压大小进行变换，也可以对功率大小进行变换； C、当变压器原边绕组与发电机直接相连时（发电厂升压变压器的低压绕组），变压器原边绕组的额定电压应与发电机额定电压相同； D变压器的副边绕组额定电压一般应为用电设备额定电压的 1.1倍。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（）。 A、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建 设投资、网损率； C、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8关于联合电力系统，下述说法中错误的是（）。 A、联合电力系统可以更好地合理利用能源; B、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减 少;
电力系统继电保护与自动化毕业设计题目 变电站电气主系统毕业设计题目1 一、题目 XZ市郊110kV变电站设计 二、原始资料 (一) 变电站性质及规模 本变电站位于XZ市郊区，向市区工业、生活及近郊区乡镇工业与农业用户供电，为新建变电站。 电压等级：110/10kV 线路回数：110kV近期2回，远景发展1回； 10kV近期12回，远景发展2回。 (二) 电力系统接线简图 电力系统接线简图如图1-1所示。 图1-1 电力系统接线简图 注：①图中系统容量、系统阻抗均为最大运行方式的数据。 ②系统最小运行方式时,S1=1300MVA,XS1=0.65；SⅡ=150MVA,XSⅡ=0.8。 (三) 负荷资料负荷资料如表1-1所示。 (四) 所址地理位置及环境条件 1.所址地理位置图（如图1-2所示）。 2.地形、地质、水文、气象等条件 站址地区海拔高度500m，地势平坦,地震烈度6度。年最高气温＋40℃,年最低气温-20℃，最热月平均最高温度+32℃，最大复冰厚度10mm，最大风速为25m/s，土壤热阻率ρt=100℃·cm/W，土壤温度20℃，地下水位较低,水质良好，无腐蚀性。
电压等级负荷名称 最大负荷MW穿越功率MW负荷组成％自然 力率 Tmax (h) 线长 (km)近期远期近期远期一级二级三级 110kV 市系1线152060市系2线152025备用20 10kV 棉纺厂12 2.50.7555002棉纺厂22 2.50.7555002印染厂1 1.520.785000 2.5印染厂2 1.520.785000 2.5毛纺厂220.755000 1.5针织厂1 1.50.7545001柴油机厂1 1.520.840002柴油机厂2 1.520.840002橡胶厂1 1.50.7245002市区1 1.520.825001市区2 1.520.825001食品厂 1.2 1.50.840000.5备用1 1.50.78 备用2 1.5 .所址地理位置图（如图1-2所示）。 图1-2 所址地理位置图 - 1 - / 7
八、某简单系统如图若在K点发生三相短路，求使得系统保持暂态稳定的极限切除角。 2 2 九、某电厂有两台机容量均为50MW ,耗量特性分别F1= 0.01P1+ 1.2P1+ 10 , F2= 0.02P 2+ P2+ 12 ,最小技术负荷为其容量的25% ,求电厂按图示负荷曲线运行时如何运行最经济？
10.75 10.56 10.75 27.晨小技术员荷为：5O 敦 忑二12,5 0.02P l + 1,2 = 0.04P ； ÷ 1 2P 1 + 120 = 4P- ÷ Ioo O-12 A : PZ = 15 - P l 2P 1 =4(15 - P ； ) 一 20 4?: P I =X 6.7 P 1 ττ 8.3 VP L = I5只館同一台机运行 故取 P I =O P 2 = 15 12 - 24点电=80 -片 2P 1 =4(80 -P l )- 20 得：PL= 50 P i = 30 满足不芍约束条件 十、有一台降压变压器如图所示，其归算至高压侧的参数为 4.93 + j63.525 Ω已知变压器母线在任何方式下 均维持电压为107.5KV ,其低压侧母线要求顺调压， 若采用静电电容器作为补偿设备， 试选择变压器分接头 和无功 补偿设备容量。 VL∏?κ 二 HP. 5 - -?(J I3 ? ■525 = 98.7 KV 107 5 f2!∣S?小负苛时无补糅常祝衰逻择变压薛分接头 U^-=IQ2.96X J 17^ = 105.35KV 选用 1102-5% 3P 107.25/IIKV (2?) ?fi≠Z??时调压要衷礁宇Q ：：客说 Qt:=書X (U)-25 - 98" X Jθ7? t 勺弩产 ^ 1,95M??u 补黑迓? ?码投人 1? X 4.93j√B ■5 "J .95J X 63.325 舲 拓相一 107.5 UI = 99.8$ 冥詰‘劳=10-24KV 100? ms. S√!v?I ftl !■: U ra ' - ω2.96×n∕107.Λ? - tβ^6K ?' 102.96KV (3 ?) 解 X 100%
电力系统分析复习题 二、计算题 1．有一台110/11，容量为20000KVA 的三相双绕组变压器，名牌给出的实验数据为：△P K =135KW, P 0=22KW ，U k %=10.5，I 0%=0.8，试计算折算到一次侧的Γ型变压器参数，画出等值电路。 2. 无穷大电源供电系统如图1所示，在输电线中点发生三相短路，求短路冲击电流最大有效值和短路功率，已知：Ug=110kV,降压变压器参数为Z T =0.5003+j7.7818Ω，Z L =1.1+j402Ω。 图1 3.电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=1.1*10-4 S ，线路额定电压为110KV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5KV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)*10-6 S ，变压器低压侧负荷为15+j11.25MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为117.26KV 。试画出网络等值电路，计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。 4．计算图3网络导纳矩阵（图中数据是阻抗值） 图 3 5.单相对地短路故障如图4所示，故障边界条件为：. . . 0,0fb fa fc U I I ===, 其中：Z 0 =j0.25, Z 1 =j0.14, Z 2 =j0.15, U F =1.05∠0 （a ）画出序网络的连接关系图，(b)写出正、负、零序故障电流、电压计算式。 T 1 L 23 S 36KV
图4 电力线路长100km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =27+j41.2Ω，B l /2=j1.38×10-4 S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为：Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)×10-6 S ，变压器低压侧负荷为10+j5MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为118kV 。（1）试画出网络参数为有名值时的等值电路；（2）计算各元件标幺值并绘制标幺值等值电路；（3）计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。 图3 三、综合题 1. 某一网络进行潮流计算后的数据如图5所示，说明该系统中发电机、变压器及负载个数，利用图中数据说明发电机总的发电功率，负荷总的用电功率，计算网络损耗和效率，网络中各节点电压是否满足稳态运行要求，若要增大节点电压可采取哪种措施？ 图5 2、电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=j1.1×10-4 S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω， T 1 L 23 S 36KV
电力系统分析课程总结报告 学院（部）：电气学院 专业班级：电气工程 学生姓名： ** 指导教师： **** 2014年 6 月 28 日
目录 1电力系统概述和基本概念 (1) 1.1电力系统概述 (1) 1.2电力系统中性点的接地方式 (3) 2电力系统元件参数和等值电路 (3) 2.1电力线路参数和等值电路 (4) 2.2变压器、电抗器的参数和等值电路 (4) 2.3发电机和负荷的参数及等值电路 ......................................................5 2.4电力网络的等值电路 .....................................................................5 3简单电力网络潮流的分析与计算 .............................................................. 6 3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落 .......................................... 6 3.2开式网络的潮流计算 .................................................................... 7 3.3环形网络的潮流分布 .................................................................... 7 4电力系统潮流的计算机算法 ................................................................... 7 4.1电力网络的数学模型 ..................................................................... 8 4.2等值变压器模型及其应用 .. (8) 4.3节点导纳矩阵的形成和修改 (8) 4.4功率方程和变量及节点分类 (9) 4.5高斯-塞德尔法潮流计算 (9) 4.6牛顿-拉夫逊法潮流计算 (9) 4.7P-Q 分解法潮流计算 (9) 5电力系统有功功率的平衡和频率调整 (10) 5.1电力系统中有功功率的平衡 (10) 5.2电力系统的频率调整 (11) 6电力系统的无功功率平衡和电压调整 (11) 6.1电力系统中无功功率的平衡 (12) 6.2电力系统的电压管理 (12) 6.3电力系统的几种调压方式 (13) 6.4电力线路导线截面的选择 (13) 7电力系统各元件的序参数和等值电路 (14) ???????????????????????????大电流接地方式中性点接地方式小电流接地方式（需要断路器遮断单 相接地故障电 流（单相接地电弧能够瞬间熄灭的）
课程设计报告 题目某冶金机械修造厂总降压 变电所一次系统设计 课程名称电力系统分析课程分析 一、概述 (2) 课程设计目的要求 (2) 设计原则 (2) 设计具体内容 (2) 二、设计课题基础资料 (3) 生产任务及车间组成 (3) 设计依据 (3) 本厂负荷性质 (4) 三、负荷计算及无功功率补偿 (4) 负荷计算 (4) 无功功率补偿 (5) 四、变压器台数和容量的选择 (6) 变电所主变压器台数和容量的选择 (6) 车间变压器台数和容量的选择 (7) 五、一次系统主接线方案设计 (7) 六、架空线路的设计 (8) 35kV架空线路的选择 (8) 35kV母线的选择 (8)
总降压变电所10kV侧电缆的选择 (8) 总降压变电所10kV侧母线的选择 (9) 七、短路电流计算 (9) 短路计算的目的 (9) 短路电流计算过程 (9) 八、总降压站的电气主接线图及其设备选择与校验 (11) 电气主接线图 (11) 一次设备的选择与校验 (12) 九、心得体会 (13) 参考文献 (14)
一、概述 课程设计目的要求 目的：通过课程设计进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写的能力，培养理论与实际应用结合的能力，开发独立思考的能力，寻找并解决工程实际问题的能力，为以后的毕业设计与实际工作打下坚实的基础。 要求：（1）自学供配电系统设计规范，复习电力系统的基本概念和分析方法。 （2）要求初步掌握工程设计的程序和方法，特别是工程中用到的电气制图标准，常用符号，计算公式和编程技巧。 （3）通过独立设计一个工程技术课题，掌握供配电系统的设计方法，学会查询资料，了解电力系统中常用的设备及相关参数。 （4）在设计过程中，要多思考，多分析，对设计计算内容和结果进行整理和总结。 （5)完成《课程设计说明书》及相关的图，可以手写，可以计算机打印。 设计原则 （1）必须遵守国家有关电气的标准规范。 （2）必须严格遵守国家的有关法律、法规、标准。 （3）满足电力系统的基本要求（电能质量、可靠性、经济性、负荷等级） （4）必须从整个地区的电能分配、规划出发，确定整体设计方案。 设计具体内容 该冶金机械厂总降压变电所及高压配电一次系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况，解决对电能分配的安全可靠，经济合理的问题。其基本内容有以下几方面： （1）一次系统主结线方案设计 （2）确定全厂负荷 （3）主变压器容量和台数的选择 （4）选择35kV架空（8km长）输电导线截面积（根据额定电流）计算并说明选择的理由。 （5）画出等值电路简图 （6）画出总降压站的电气主结线图
2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（ ）。 A 、一级负荷； B 、二级负荷； C 、三级负荷； D 、特级负荷。 4、衡量电能质量的技术指标是（ ）。 A 、电压偏移、频率偏移、网损率； B 、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C 、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D 、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（ ）。 A 、配电线路； B 、直配线路； C 、输电线路； D 、输配电线路。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（ ）。 A 、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建设投资、网损率； C 、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8、关于联合电力系统，下述说法中错误的是（ ）。 A 、联合电力系统可以更好地合理利用能源； B 、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减少； C 、联合电力系统可以提高供电可靠性和电能质量； D 、联合电力系统不利于装设效率较高的大容量机组。 9、我国目前电力系统的最高电压等级是（ ）。 A 、交流500kv ，直流kv 500±； B 、交流750kv ，直流kv 500±； C 、交流500kv ，直流kv 800±；； D 、交流1000kv ，直流kv 800±。 10、用于连接220kv 和110kv 两个电压等级的降压变压器，其两侧绕组的额定电压应为（ ）。 A 、220kv 、110kv ； B 、220kv 、115kv ； C 、242Kv 、121Kv ； D 、220kv 、121kv 。 11、对于一级负荷比例比较大的电力用户，应采用的电力系统接线方式为（ ）。 A 、单电源双回路放射式； B 、双电源供电方式； C 、单回路放射式接线； D 、单回路放射式或单电源双回路放射式。 12、关于单电源环形供电网络，下述说法中正确的是（ ）。 A 、供电可靠性差、正常运行方式下电压质量好； B 、供电可靠性高、正常运行及线路检修（开环运行）情况下都有好的电压质量； C 、供电可靠性高、正常运行情况下具有较好的电压质量，但在线路检修时可能出现电压质量较差的情况； D 、供电可靠性高，但电压质量较差。 13、关于各种电压等级在输配电网络中的应用，下述说法中错误的是（ ）。 A 、交流500kv 通常用于区域电力系统的输电网络； B 、交流220kv 通常用于地方电力系统的输电网络； C 、交流35kv 及以下电压等级通常用于配电网络； D 、除10kv 电压等级用于配电网络外，10kv 以上的电压等级都只能用于输电网络。 14、110kv 及以上电力系统应采用的中性点运行方式为（ ）。 A 、直接接地； B 、不接地； C 、经消弧线圈接地； D 、不接地或经消弧线圈接地。 16、110kv 及以上电力系统中，架空输电线路全线架设避雷线的目的是（ ）。
设计说明书 课程设计说明书 设计题目：110kV终端变电站设计
目录 摘要 (3) 前言 (4) 一、毕业设计的目的、意义............................. 错误！未定义书签。 二、电气设计的地位和作用............................. 错误！未定义书签。 三、对本次初步设计的要求............................. 错误！未定义书签。 四、对本次初步计算的基本认识......................... 错误！未定义书签。 五、设计题目原始参数及其它 (5) 第一章变电站电气主接线设计 (6) 第一节电气主接线设计知识概述 (6) 一、电气主接线设计依据 (6) 二、电气主接线设计的基本要求 (6) 三、10～110 kV高压配电装置的常用电气主接线条文说明 (8) 第二节电气主接线的方案设计 (10) 第三节确定电气主接线图 (10) 第四节主变及站用变选择 (11) 第二章短路电流计算 (13) 第一节短路计算慨述 (13) 一、短路电流计算的目的意义 (13) 二、短路电流计算的基本假定和计算方法 (13) 第二节计算方法 (14) 第三节电抗器的选择 (21) 第三章导体的选择 (22) 第一节主变高压侧导体选择 (22) 第二节主变低压侧导体的选择 (23) 第三节选择支柱绝缘子及穿墙套管 (29) 第四章选择断路器和隔离开关 (31)
第一节 110kV断路器和隔离开关选择和效验 (31) 第二节 10kV母联及主变10kV侧断路器和隔离开关选择 (31) 第三节 10kV出线断路器和隔离开关选择 (32) 第五章选择其它电气设备 (34) 第一节 10kV并联电容器组的选择 (34) 第二节避雷器的选用 (34) 第三节电压互感器的选用： (35) 第四节选择电流互感器 (37) 第五节选择阻波器 (39) 第六章继电保护 (40) 第一节主变压器保护的种类 (40) 第二节 110kV线路及备用电源自投装置 (40) 第三节 10kV线路保护配置 (40) 第四节 10kV电容器保护配置 (40) 第五节站用变自投装置 (40) 第七章操作闭锁 (41) 第八章设备安全距离 (42) 第一节 110kV安全净距离 (42) 第二节 110kV安装尺寸 (42) 结论 (44) 设计总结与体会 (45) 毕业（论文）设计参考书籍 (46) 附图 1、变电站电气主接线图（A1） 2、高压配电装置平面图（A1） 3、高压配电装置断面图（A1）
作业一 1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。 电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。 电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网 当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。 电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。 发电机的额定电压比网络的额定电压高５％。 变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电压高１０％。 3、我国电网的电压等级有哪些？ 答：０.２２ｋｖ、０.３８ｋｖ、３ｋｖ、６ｋｖ、１０ｋｖ、３５ｋｖ、１１０ｋｖ、２２０ｋｖ、３３０ｋｖ、５００ｋｖ、７５０ｋｖ、１０００ｋｖ 4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。 答：1T：１０.５ｋｖ、１２１ｋｖ、２４２ｋｖ T：２２０ｋｖ、１２１ｋｖ、 2 T：１１０ｋｖ、６.６ｋｖ、３８.５ｋｖ 3 T：３５ｋｖ、１１ｋｖ 4 T：１０ｋｖ、４００ｋｖ 5 T：１１０ｋｖ、３８.５ｋｖ 6
7T ：３５ｋｖ、６６ｋｖ 8T ：６ｋｖ、４００ｋｖ 9T ：１０.５ｋｖ、４００ｋｖ 作业二 1、一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为4m ，导线的计算外径为17mm,求输电线路在40°C 的参数，并画出等值电路。解： 对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17mm,km 2mm 5.31Ω=ρ。 于是有：半径r=17/2=8.5mm ，mm m D D D D ca bc ab 504004.5424433m ==???==单位长度的电阻：2031.5r 0.21(/)150 km s ρ===Ω()()() 140201200.21*10.003640200.225/r r r t km α==+-=+-=Ω????????单位长度的电抗为 m 150400.144510.01570.144510.01570.416(/)8.5D x lg lg km r =+=+=Ω单位长度的电纳为()66617.587.58b *10 2.73*10/5040lg lg 8.5m S km D r ---===集中参数为 () 1r 0.0225*8018R l ===Ω() 1x 0.416*8033.3X l ===Ω() 641b 2.73*10*80 2.18*10B l S --===()41.09*102 B S -=等值电路如图1 所示
三、简答题 31．电力变压器的主要作用是什么？ 答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压，另外还起到将不同电压等级电网相联系的作用。 32．简单闭式网分为哪些类网络？ 答：简单的闭式网可分为两端供电网络（2分）和环形网络（2分）两类（1分）。 33．为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变系统的电压水平？ 答：通过调分接头实质是改变了电力网的无功分布，只能改善局部电压水平，同时却使系统中另个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功不足的状况因此就全系统总体来说并不能改变系统的电压水平。 34．为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性？ 答：在输电线路送端的变压器经小电阻接地，当线路送端发生不对称接地时，零序电流通过该电阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用，因而是能提高系统的暂态稳定性。 四、简算题 35．某三相单回输电线路，采用LGJ －300型导线（计算外径25.2mm ），已知三相导线正三角形布置，导线间距离D ＝6m ，求每公里线路的电抗值。 解：计算半径：m 106.12mm 6.122 2.25r 3-?=== 几何均距：D m =D=6m /km 403.0 0157.010 6.126 lg 1445.0 0157.0r D g l 1445.0x 3 m 1Ω=+?=+=- 36。.110KV 单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为116KV ，末端负荷为15＋j10MVA ，求该电力线路末端电压及始端输出的功率。
解： 37．某系统发电机组的单位调节功率为740MW/Hz，当负荷增大200MW时，发电机二次调频增发40MW，此时频差为0.2Hz，求负荷的单位调节功率。 解： 38．网K点发生两相短路接地，求K点短路电流值。
《电力系统分析》基础知识点总结
电力系统分析基础目录 稳态部分 一．电力系统的基本概念 填空题 简答题 二．电力系统各元件的特征和数学模型 填空题 简答题 三．简单电力网络的计算和分析 填空题 简答题 四．复杂电力系统潮流的计算机算法 简答题 五．电力系统的有功功率和频率调整 1．电力系统中有功功率的平衡 2．电力系统中有功功率的最优分配 3．电力系统的频率调整 六．电力系统的无功功率和频率调整 1．电力系统的无功功率平衡 2．电力系统无功功率的最优分布 3．电力系统的电压调整 暂态部分 一．短路的基本知识 1.什么叫短路 2.短路的类型 3.短路产生的原因 4.短路的危害 5.电力系统故障的分类 二．标幺制 1.数学表达式
2.基准值的选取 3.基准值改变时标幺值的换算 4.不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算三．无限大电源 1.特点 2.产生最大短路全电流的条件 3.短路冲击电流Im 4.短路电流有效值Ich 四．运算曲线法计算短路电流 1．基本原理 2.计算步骤 3.转移阻抗 4.计算电抗 五．对称分量法 1.正负零序分量 2.对称量和不对称量之间的线性变换关系 3. 电力系统主要元件的各序参数 六．不对称故障的分析计算 1.单相接地短路 2.两相短路 3.两相接地短路 4.正序增广网络 七．非故障处电流电压的计算 1.电压分布规律 2.对称分量经变压器后的相位变化
稳态部分 一 一、填空题 1、我国国家标准规定的额定电压有 3kV 、6kV、 10kV、 35kV 、110kV 、220kV 、330kV、 500kV 。 2、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。 3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。 4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式，环式、两端供电网络。 5、我国的六大电网：东北、华北、华中、华东、西南、西北。 6、电网中性点对地运行方式有：直接接地、不接地、经消弧线圈接地三种，其中直接接地为大接地电流系统。 7、我国110kV及以上的系统中性点直接接地，35kV及以下的系统中性点不接地。 二、简答题 1、电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 2、电力系统是指由发电机、各类变电所和输电线路以及电力用户组成的整体。 3、总装机容量是指电力系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。 4、电能生产，输送，消费的特点： （1）电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切 （2）电能不能大量储存 （3）生产，输送，消费电能各个环节所组成的统一整体不可分割 （4）电能生产，输送，消费工况的改变十分迅速 （5）对电能质量的要求颇为严格 5、对电力系统运行的基本要求 （1）保证可靠的持续供电 （2）保证良好的电能质量 （3）保证系统运行的经济性 6、变压器额定电压的确定： 变压器的一次侧额定电压应等于用电设备额定电压（直接和发电机相连的变压器一次侧额定电压应等于发电机的额定电压），二次侧额定电压应较线路额定电压高10%。只有漏抗很小的、二次直接与用电设备相联的和电压特别高的变压器，其二次侧额定电压才可能较线路额定电压仅高5%。 7、所谓过补偿是指感性电流大于容性电流时的补偿方式，欠补偿正好相反，实践中，一般采用欠补偿。 二