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目录 (1)
1 课程设计任务 0
1.1 设计题目 0
1.2 设计要求 0
1.3 题目要求分析 (1)
1.3.1 序网络的制定及标幺值的计算 (1)
1.3.2 复合序网的绘制 (1)
1.3.3 短路点入地电流及A相电压有名值的计算 (1)
1.3.4发电机侧线路流过的各相电流有名值的计算 (1)
2 对称分量法在不对称短路计算中的应用 (2)
2.1 不对称分量的分解 (2)
2.2 序阻抗的概念 (3)
2.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用 (4)
3 简单不对称短路的分析 (6)
3.1 单相（a相）接地短路 (6)
3.2 两相（b相和c相）短路 (7)
3.3 两相（b相和c相）短路接地 (7)
4 电力系统不对称短路计算解题过程 (8)
4.1 计算网络各元件序参数标幺值 (8)
4.2 制定正、负、零序网并计算各序组合电抗及电源组合电势 (9)
4.2.1 系统各序等值网络 (9)
4.2.2 计算各序组合电抗及电源组合电势 (10)
4.3 计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值 (11)
4.4 计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值 (12)
总结 (14)
参考文献 (15)
电力系统不对称短路计算
1 课程设计任务
1.1 设计题目
3、系统接线如下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。已知各元件参数为：
发电机G： S
N =60MVA, V
N
=10.5KV，X
d
″=0.2, X
2
=0.25，E″=11KV；
变压器T-1： S
N =60MVA, Vs（%）=10.5， K
T1
=10.5 / 115kV；
变压器T-2： S
N =60MVA, Vs（%）=10.5， K
T2
=115 / 10.5kV；
线路L：长L=90km, X
1=0.4Ω/km, X
=3.5X
1
；
负荷LD：S
LD =40MVA，X
1
=1.2, X
2
=0.35。
选取基准功率S B=60MV A，基准电压为平均额定电压。
1.2 设计要求
（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
1.3 题目要求分析
1.3.1 序网络的制定及标幺值的计算
要制定序网络图，必须根据电力系统的接线图、中性点接地情况及各序电流的流通情况，在故障点增加电势，从故障点开始，逐步查明各序电流的流通情况。凡是某一序电流能流通的原件，都应当包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。
要计算各元件的标幺值，需根据所选取的基准功率和基准电压，并结合元件本身的特性。
1.3.2 复合序网的绘制
要绘制复合序网，首先应在各序网络中计算出各序组合电抗及电源组合电势，再利用对称分量法对此种不对称短路进行分析，写出各序网络故障点的电压方程式（各元件都只用电抗表示），再根据不对称短路的具体边界条件写出的方程来求解。
1.3.3 短路点入地电流及A相电压有名值的计算
要计算短路点入地电流及电压有名值，可以在复合序网中求解。在复合序网中可以很容易得到某相电流的各序分量，由此可以得出各相电流值，再根据具体短路情况找出哪相电流为入地电流即可，同时也可以计算出各相电压。
1.3.4发电机侧线路流过的各相电流有名值的计算
要计算发电机侧线路流过的各相电流有名值，应在各序网络中求出发电机侧线路流过的相电流的序分量，然后就容易求得各相电流有名值了。
2 对称分量法在不对称短路计算中的应用
对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。
2.1 不对称分量的分解
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 相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为
（2-1）
式中，运算子。
。
，2402
120j j e
a e
a ==，且有1,013
2==++a a a ；.
)0()2(.)1(.a a a I I I 、、
分别为a 相电流的正序、负序和零序分量，并且有
（2-2）
由上式可以做三相量的三组对称分量如图2-1所示。 图2-1 三相量的对称分量
????????????????????????=?????
?
????????...22.)0(.)2(.)1(1111131c b a a a a I I I a a a a I I I ??
?????
??======.)0(.)0(.)0(..)2(2
)2(.)2(.)2(.
)1(.)1(.)1(2
.)1(,,a c b c c a b c c a b I I I I a I I a I I a I I a I 正序分量 零序分量 负序分量 合成
由式（2-1）、（2-2）有 （2-3） 电压的三相相量也与其对称分量之间的关系也与电流的一样。
2.2 序阻抗的概念
图2-2 静止三相电路元件
以一个静止的三相电路元件为例来说明序阻抗的概念。如图2-2所示，各相自阻抗分别为cc bb aa z z z ，，；相间互阻抗为ac ca cb bc ba ab z z z z z z ===,,。当元件通过三相不对称的电流时，元件各相的电压降为
（2-4）
或写为
（2-5）
将三相量换成对称分量可得
（2-6）
式中，1-=SZS Z sc 称为序阻抗矩阵。
当元件结构参数完全对称时，即m ca bc ab s cc bb aa z z z z z z z z ======,时
（2-7）
?
??
???
?
++=++=++=++=++=)0(.
)2(.)1(.)0(.)2(.2
)1(..)0(.
)2(.)1(.)0(.)2(.)1(.2.)0(.
)2(.)1(..c c c a a a c b b b a a a b a a a a I I I I I a I a I I I I I I a I a I I I I I ??????????????????????=???????????????c b a cc bc ac bc bb ab ac ab aa c b a
I I I Z Z Z Z Z Z Z Z Z V V V &&&&&&abc abc ZI V =?1201201120I Z I SZS V sc ==?-1
222
2
11
111
113
1111sc s
m
m m s m m m
s SZS a a Z Z Z a a Z Z Z a a Z Z Z a
a -=??????
?
?????=?????????
???????
?
?Z 00000
2s m s m s m Z Z Z Z Z Z -????=-????+?
?
(1)(2)(0)00000
z z z ????
=?????
?
为一对角线矩阵，将式（2-6）展开，得 （2-8）
2.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
现以图2-3所示的简单电力系统为例来说明应用对称分量计算不对称短路的一般原理。
一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗Zn 接地。a 相发生单相接地，使故障点出现了不对称的情况，有
（2-9）
图2-3 简单电力系统单相短路
由分析可得三相对称分量图为
（a ）模拟电路图 （b ）正序电路图
(1)(1)(1)(2)(2)(2)(0)(0)(0)a a a a a a V z I V z I V z I ??=???=???=??&&&&&&0 00000fa fa
fb fb fc fc
V I V I V I =≠≠=≠=&&&&&&f
(1)G z (1)
L z (1)
fa V
&(1)
fc V
&n
z (1)fa I &(1)
fb I &(1)
fc I &(1)
fb V &
（c ）负序电路图 （d ）零序电路图
从而列出三个相序的方程如下
（2-10） 或写成
（2-11）
且各序等值网络如图2-4所示
(2)G z (2)
L z (2)fa I &(2)fb I &(2)fc I &(2)
fb V &(2)
fa V &(2)
fc V
&n
z (0)G z (0)
L z n
z (0)
fa I &(0)
fb I &(0)
fc I &(0)
fc V &(0)fb V &(0)fa V &(1)(1)(1)(1)
()a G L fa fa E z z I V -+=&&&(2)(2)(2)(2)
0()G L fa fa z z I V -+=&&(0)
(0)
(0)
(0)
0(3)G L n
fa fa z z z I
V -++=&&(1)(1)(1)(2)(2)(2)(0)(0)(0)00eq ff fa fa ff fa fa ff fa fa E Z I V Z I V Z I V ?-=??-=??-=??
&&&&&&&(1)
fa V &(1)
fa I &
(1)L z (1)G z eq
E &(1)ff Z (1)
fa I &
(1)
fa V &(2)
fa V &(2)
fa I &(2)
L z (2)G z (2)ff Z (2)
fa I &(2)
fa V &
图2-4 正序（a ）、负序（b ）和零序（c ）等值网络
3 简单不对称短路的分析
3.1 单相（a 相）接地短路
单相接地短路是，故障处的三个边界条件为：
0I ,0I ,0V fc fb fa ===?
??
经过整理后得到序量表示的边界条件为：
??
???===++?
?
?
?
?
?
)
0(fa )2(fa )1(fa )0(fa )2(fa )1(fa I I I 0V V V 由边界条件可得单相短路的复合序网络如图3-1
Z 0=Z G +Z L +3Z N
U a0
I a0
Z 2=Z G +Z L
U a2
I a2
1G L
U a1
I a1
E a
R
I a
图3-1 单相短路的复合序网
(0)
fa V &(0)
fa I &(0)
L z (0)G z 3n
z (0)
fa V &(0)
fa I &
(0)ff Z
3.2 两相（b 相和c 相）短路
b 相和
c 相短路的边界条件为：
fc fb fc fb fa V V ,0I I ,0I ?
????==+=
经过整理后便得到用序量表示的边界条件为:
?
????
?
?==+=?
????
)2(fa )1(fa )2(fa )1(fa )0(fa V V 0I I 0
I 由边界条件可得两相短路的复合序网络如图3-2
0G L +3N
Z 1=Z G +Z L
图3-2 两相短路的复合序网
3.3 两相（b 相和c 相）短路接地
b 相和
c 相短路接地的边界条件为：
0V ,0V ,0I fc fb fa ===?
??
经过整理后得到序量表示的边界条件为：
??
?
??
===++?
???
??)0(fa )2(fa )1(fa )0(fa )2(fa )1(fa V V V 0I I I 由边界条件可得两相接地短路的复合序网络如图3-3
图3-3 两相短路接地的复合序网
4 电力系统不对称短路计算解题过程
4.1 计算网络各元件序参数标幺值
设B S =60MV A,B V =av V 。下面求各元件标幺值： 1E =''E /B V =11/10.5=1.048 发电机G X : )1(G X ='
'd x N B S S =0.2?60
60=0.2 )2(G X =2
x N
B S S =0.25?6060=0.25
南昌工程学院 课程设计 (论文) 机械与电气工程学院电气工程及其自动化专业课程设计（论文）题目电力系统短路电流计算 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2013 年11 月30 日
成绩： 评语： 指导教师： 年月日
南昌工程学院 课程设计（论文）任务书
机械与电气工程学院 10电气工程及其自动化专业班学生： 日期：自 2013 年 11 月 18 日至 2013 年 11 月 30 日 指导教师： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 教研室：电气工程教研室主任： 附录：短路点的设置如下，计算时桥开关和母连开关都处于闭合状态。
一、取基准容量： S B=100MVA 基准电压：U B=U av 二、计算各元件电抗标幺值： =0.0581， (1)X L=0.401Ω／km ，L1=16.582km L2=14.520km ，X d1=X d2=X'' d 系统电抗标幺值X'' =0.0581，两条110kV进线为LGJ-150型 d 线路长度一条为16.582km,另一条为14.520km.。 (2)主变铭牌参数如下： 1﹟主变：型号 SFSZ8-31500/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±4×2.5%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=10.47 U K(3-1)=18 U K(2-3)=6.33 短路损耗（kw） P K(1-2)=169.7 P K(3-1)=181 P K(2-3)=136.4 空载电流（%） I0(%)=0.46 空载损耗（kW） P0=40.6 2﹟主变：型号 SFSZ10-40000/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±8×1.25%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=11.79 U K(3-1)=21.3 U K(2-3)=7.08 短路损耗（kW） P K(1-2)=74.31 P K(3-1)=74.79 P K(2-3)=68.30 空载电流(%) I0(%)=0.11 空载损耗（kW） P0=26.71 (3)转移电势E∑=1
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.
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。
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 = ? = = = ? = = & & & &
1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为0=a U ， 1201-∠=b U ， 1201∠=c U 。试求： （1）系统C 的正序电抗； （2）K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流（假设故障前线路电流中没有电流）。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 25 .02=T X 25.02==''X X d 图1-1 1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件； 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1.在电力系统中，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短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入
代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1.单相(a 相)接地短路 单相接地短路是，故障处的三个边界条件为： 0fa V = ； 0fb I = ； 0fc I = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (2)(0)(1)(2)(0)00fa fa fa fa fa fa V V V I I I ? =++=? ??==? 2.两相（b 相和c 相）短路 b 相和c 相短路的边界条件 . 0fa I = ； ..0fb fc I I += ； . . fb fc V V = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (0) (1)(2)(1)(2)00fa fa fa fa fa I I I V V ? =??? +=??? =?? 3. 两相（b 相和c 相）短路接地 b 相和 c 相短路接地的边界条件 0fa I = ； 0fb V = ； 0fc V =
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。
第七章电力系统三相短路的实用计算 容要点 电力系统故障计算。可分为实用计算的“手算”和计算机算法。大型电力系统的故障计算，一般均是采用计算机算法进行计算。在现场实用中，以及大学本、专科学生的教学中，常采用实用的计算方法—‘手算’(通过“手算“的教学，可以加深学生对物理概念的理解)。 例题1： 如图7一1所示的输电系统，当k点发生三相短路，作标么值表示的等值电 路并计算三相短路电流。各元件参数已标于图中。 图7一1系统接线图 解：取基准容量Sn=100MVA,基准电压Un=Uav(即各电压级的基准电压用平均额定电压表示)。则各元件的参数计算如下，等值电路如图7一2所示
图7-2 等值电路 例题7-2： 已知某发电机短路前在额定条件下运行，额定电流 3.45 N KA I=,N COS?=
0.8、d X ''=0.125。试求突然在机端发生三相短路时的起始超瞬态电流''I 和冲击电流有名值。(取 1.8=i m p K ) 解：因为，发电机短路前是额定运行状态，取101. 10U =∠? 习题： 1、电力系统短路故障计算时，等值电路的参数是采用近似计算，做了哪些简化? 2、电力系统短路故障的分类、危害、以及短路计算的目的是什么? 3、无限大容量电源的含义是什么?由这样电源供电的系统，三相短路时，短路电流包含几种分量?有什么特点? 4、何谓起始超瞬态电流(I")?计算步骤如何?在近似计算中，又做了哪些简
化假设? 5、冲击电流指的是什么?它出现的条件和时刻如何?冲击系数imp k 的大小与什么有关？ 6、在计算1"和imp i 时，什么样的情况应该将异步电动机(综合负菏)作为电源看待?如何计算? 7、什么是短路功率(短路容量)?如何计算?什么叫短路电流最大有效值?如何计算? 8、网络变换和化简主要有哪些方法?转移电抗和电流分布系数指的是什么?他们之间有何关系? 9.运算由线是在什么条件下制作的?如何制作? 10.应用运算曲线法计算短路电流周期分量的主要步骤如何? 11、供电系统如图所示，各元件参数如下:线路L, 50km, X1=0.4km Ω ;变压器T, N S =10MVA, %k u =10.5. T K = 110/11。假定供电点(s)电压为106.5kV 保持恒定不变，当空载运行时变压器低压母线发生三相短路时，试计算:短路电流周期分量起始值、冲击电流、短路电流最大有效值及短路容量的有名值。 12、某电力系统的等值电路如图所示。已知元
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：
辽宁工业大学 《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统两相短路计算与仿真（2） 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：王 教师职称 起止时间：15-06-15至15-06-26
课程设计（论文）任务及评语
摘要 目前，随着科学技术的发展和电能需求的日益增长，电力系统规模越来越庞大，电力系统在人民的生活和工作中担任重要的角色，电力系统的稳定运行直接影响人们的日常生活，因此，关于电力系统的短路计算与仿真也越来越重要。 本论文首先介绍有关电力系统短路故障的基本概念及短路电流的基本算法，主要讲解了对称分量法在不对称短路计算中的应用。其次，通过具体的简单环网短路实例，对两相接地短路进行分析和计算。最后，通过MATLAB软件对两相接地短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 关键词：电力系统分析；两相接地短路；MATLAB仿真
目录 第1章绪论 (1) 1.1短路的原因、类型及后果 (1) 1.1.1电路系统中的短路 (1) 1.1.1短路的后果 (1) 1.2短路计算的目的 (2) 第2章电力系统不对称短路计算原理 (3) 2.1对称分量法基本原理 (3) 2.2三相序阻抗及等值网络 (3) 2.3 两相不对称短路的计算步骤 (4) 2.4两相（b相和c相）短路 (4) 第3章电力系统两相短路计算 (7) 3.1系统等值电路的化简 (7) 3.2两相短路计算 (9) 第4章短路计算的仿真 (11) 4.1仿真模型的建立 (11) 4.2 仿真结果及分析 (11) 第5章总结 (14) 参考文献 (15)
银川能源学院 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：张将________________________ 学号：1310240006__________________
目录 摘要 ............................................................................... 错误！未定义书签。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...................................... 错误！未定义书签。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)
毕业论文（设计） 届电气工程及其自动化专业班级 题目电力系统发生简单不对称短路时电流的计算姓名学号 指导教师职称讲师 二ОО三年月日
内容摘要 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个序电流，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不对称网络两部分，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
Abstract With the rapid development of power industry ,power electronic technology has been widely used;For technical and economic consideration ,500kV and above transmission lies are generally not transposition ,together with the application of a large number of nonlinear ,the power system the growing problem of asymmetry .therefore ,asymmetric power system fault analysis and calculation is very important . Based on the basic theory of symmetry is one of the specific method to resolve the law ,that to the network is decomposed into positive,negative and zero sequence network of the three symmetric sequence ,these three groups of symmetry by symmetry sequence components,respectively Decomposition of three-phase https://www.doczj.com/doc/b05945427.html,puter procedure .Sequence of three computer -based network node admittance matrix,and then use the appropriate formula by Gauss elimination method for data on their operations,one can fault endpoint equivalent impedance.Finally,select the associated fault type fault Department calculated the sequence current voltage,and then synthesis of three-phase voltage and current. Parameters were calculated asymmetry of power failure.By means of a computer algorithm,the system describes a computer algorithm for asymmetric network parameters method.And under short circuit fault in the characteristic of the point of failure through the introduction of computer algorithms,given the various short-circuit fault and the simulation.This method to the fault network is divided into two symmetrical parts of the network and not the network,rules of procedure established under the unified model of asymmetric fault calculation,according to the basic theory of linear circuits,and with the help transform the completion of the order parameter phase fault calculation. Key Words: Parameters of asymmetry,power, fault calculation
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：