目录
摘要 (2)
1 绪论 (3)
1.1 AT牵引供电系统简介 (3)
1.2 AT牵引供电计算的意义 (4)
1.3 国内外研究现状 (4)
2 AT牵引供电系统计算 (5)
2.1 AT牵引供电系统计算参数 (5)
2.2 MATLAB仿真软件简介 (7)
2.3 计算步骤图 (8)
2.4 计算中几个重要的函数程序 (9)
2.5 小结 (14)
3 AT牵引供电系统的牵引网特性与分析 (15)
3.1 计算无机车运行时电压、电流分布 (15)
3.2 计算机车正常运行时电压、电流分布 (16)
3.3 计算各种短路故障牵引网特性与分析 (19)
3.3.1 T—R短路故障计算与分析 (19)
3.3.2 F—R短路故障计算与分析 (21)
3.3.3 T—F短路故障计算与分析 (22)
3.4 计算过程中出现的问题与解决方法 (23)
3.5 小结 (23)
4 总结 (24)
4.1 主要研究成果 (24)
4.2 后续研究内容 (24)
谢辞 (25)
参考文献 (26)
摘要
AT牵引供电方式由于其优异的供电能力及对邻近通信线的防护效果，成为高速、重载电气化铁路的首选供电方式。开展数学模型研究对掌握其电气特性具有重要意义。
本文介绍了多导体模式下的 AC (交流电)供电模型。建立了一个由 16 根平行导线构成的广义四端网络表征 AT 供电系统模型，将牵引供电系统中的元件归纳为串联元件和并联元件，对串联元件的节点阻抗矩阵及并联元件的节点导纳矩阵进行详细的分析。根据给定的AT牵引供电系统的参数，采用功能强大的MATLAB工具构建AT供电系统的数学模型，计算分析供电网络正常运行时电压、电流分布，和各种短路故障时供电网络电压、电流分布，以及阻抗曲线。仿真计算的曲线表明，供电网络正常运行状态和各种短路故障时比较有很明显的差易。根据这些特点为供电系统本身及继电保护的设计提供很好的依据。
关键词：高速铁路；AT牵引供电方式；多导体模式；广义四端口网络；短路
AT 牵引供电系统设计计算
1 绪论
本章节主要研究的是理论工作：对AT 牵引供电系统进行介绍，阐述AT 牵引供电系统计算的意义，以及AT 牵引供电系统计算现状。
最后对本文所做的工作及意义进行了概括。
1.1 AT 牵引供电系统简介
牵引供电系统是电力系统的一个分支，它是指从牵引变电所经馈电线到牵引网再到电力机车的工作系统，主要包括牵引变电所、牵引网和电力机车用户，如图1-1所示。
110kv 系统
110kv 系统
接触网
钢轨
图1-1 牵引供电系统示意图
铁路牵引网供电方式包括直接供电、BT(Booster Transformer)供电、AT 供电和T-R+NF 供电方式(直接供电加回流线方式)4种，下面研究的是AT 供电。供电图见下图：
牵引变电所
AT AT
1
2
3
1-接触网(T);2-正馈线（F ）;3-钢轨(R);
图1-2 牵引网AT 供电方式
AT 牵引供电系统中，牵引变电所牵引侧电压为单相55kv 或两相2×27.5kv 。牵引网接触线C 和负馈线F 接在自耦变压器的原边，构成55kv 供电回路，而钢轨与自耦变压器的中点连接，使接触网与钢轨间的电压仍然保持为27.5kv 。因此，列车与变电所之间形成长回路，由列车所在的AT 段形成短回路。由于长回路电压提高1倍，因此在同样的牵引功率
下网上电流减小，电压损失、功率损失都大大下降，从而使AT牵引供电系统具有良好的运行指标[1]。
1.2 AT牵引供电计算的意义
AT牵引供电方式由于其优异的供电能力及对邻近通信线的防护效果，成为高速、重载电气化铁路的首选供电方式。我国目前重点建设的“四横四纵”客运专线都采用AT供电方式。但在AT牵引供电系统方面，我国基础研究和技术储备比较薄弱，为了保证AT牵引供电的安全、可靠、高质和经济，必须要更新设计理念、改进设计手段、提高设计水平。近些年我国铁路工程建设市场化推进逐步深入，以前计划经济模式下的条块分割、地域划分已经被摒弃，设计单位之间的竞争也越来越激烈，可以说，国内铁路设计单位对先进设计技术的追求从来没有如此强烈。国内几家设计单位最近几年先后从德国购买了牵引供电仿真软件ELBAS-WEBANET就是一个证明。在当前的形势下，我国电气化铁道的科研工作面临着巨大的发展机遇，同时也面临着来自世界范围的竞争和挑战。如何跟上我国的铁路建设步伐、为客运专线建设服务、提供必要的技术支持成为我国电气化铁道科研人员面对的重大课题。
对AT牵引供电系统计算与分析的详细掌握，离不开强有力的分析计算工具，离不开对系统数学模型的精确描述和电气参数的准确把握。尽管在长期的工程实践中，人们已经发展了许多简化方法来解决电气化铁道工程设计中的诸如变压器容量选择、电压损失计算、短路计算、防干扰计算等问题，在利用电子计算机完成牵引供电有关计算方面，人们也进行了持续的努力，但到目前为止，对牵引供电系统数学模型和电气参数的研究还不能说已经进行得很完善，特别是在利用计算机进行仿真计算方面，即使仅从满足工程设计需求角度，也还存在差距。同普通三相电力系统相关研究的水平相比，还没有达到它应该达到的深度和广度。
1.3 国内外研究现状
AT牵引供电系统作为一个特殊的高压输配电网络，牵引供电系统中涉及到的各式各样的问题一般总可以归为电路的稳态或电磁暂态问题。因此，从网络角度，研究牵引供电系统的稳态模型和电磁暂态模型十分有必要。对三相电力系统的数学模型，经过人们长时间的大量研究，已经有广泛而深入的结果，这给建立牵引供电系统的数学模型奠定了很好的基础。实际上，电气化铁道研究者一直把三相电力系统中的有关原理、方法设法移植到牵引供电电力系统中来，便解决了大量工程实际问题。人们也针对牵引供电系统的特点，研究出了一些独特的简化计算方法，如，采用广义对称分量法进行复线AT牵引网的短路计算。
在利用计算机完成牵引供电的分析计算方面，主要集中在防干扰计算、面向运行图的供电计算和谐波及负序分布计算等方向。因AT牵引网结构复杂，对其供电特性、防干扰特性的计算只有借助计算机才能得到比较准确的结果，日本学者在开发AT供电技术过程中，首次把多导体传输线模型引入到牵引网的计算中，1979年日本国铁提交给国际电报电话咨询委员会（CCITT）的集中反映了这一成果。Talukdar和Koo最早在《The analysis of
electrified ground transportation networks 》中把潮流计算引入到地铁直流牵引供电系统的分析中，Cai 等人则把潮流计算同直流牵引网的多导体传输线模型结合起来，随后又把这一思路运用到AT 牵引供电系统[2]。到目前为止，还没有见到把这种建模方法应用到非AT 牵引供电方式交流牵引网的文献。对当前应用较多的带负馈线的直接供电方式牵引网，尽管简化手算模型能满足一般的计算要求，但要详细掌握其供电特性和防干扰特性，仍需采用类似AT 牵引网的电算模型。在我国还没有见到把潮流计算引入到牵引供电系统运行仿真中的公开文献。2004年西南交通大学同铁道第四勘察设计院编制一个采用潮流算法的供电计算程序，但对牵引网采用了简化模型。在研究牵引负荷对电力系统的负序、谐波影响中，已有不少文献采用了潮流算法，这些研究中一般不对牵引供电系统详细建模，牵引变电所只作为电网的节点出现，本质上仍是三相电力系统的潮流计算。
2 AT 牵引供电系统计算
本章节主要介绍AT 牵引供电系统进行仿真计算的参数和进行初步的仿真实验。根据给定的参数，进行AT 牵引供电系统的阻抗矩阵、电容矩阵、AT 矩阵和三绕组电源变压器矩阵仿真，且对结果进行分析。对仿真过程的总结，绘制出了相应的计算步骤图，有助于能够更清晰的了解仿真的全部过程。 2.1 AT 牵引供电系统计算参数
AC
通信线
图2.1 AT 牵引供电系统网络
图2.2 牵引网导线空间分布
计算模型依据图2.1和图2.2，基于AT 网的主要参数如下：
（1）计算导线的确定
考虑复线AT供电方式，上行和下行各有8根导线，共有2x8=16根导线，分别为: 上行导线（1.承力索MW1；2.接触线CW1；3.钢轨RA1；4.钢轨RB1；5.正馈线PF1；6.保护线PW1；7.通信线T1；8.综合接地线E1），下行导线（9.承力索MW2；10.接触线CW2；
11.钢轨RA2；12.钢轨RB2；13.正馈线PF2；14.保护线PW2；15.通信线T2；16.综合接地线E2），牵引网的空间分布位置如图3.2所示。
（2）供电臂参数
表3-2 接触悬挂类型
（3）牵引变电所采用V/X 接线单相变压器 容量： 40000kVA
额定电压：220kv/2×27.5kv 短路阻抗（基准容量25000kVA ）：高压-T 绕组 10.22% 高压-F 绕组 10.20%
Ω=-+---24.04/)3(1
11TF F T Z Z Z 2.2 MATLAB 仿真软件简介
在20世纪70年代的中期，Cleve Moler 博士和他的同事在美国国家基金会的帮助下，
开发了Linpack 和Eispack 的Fortran 语言子程序库，其中Linpack 适用于线性方程求解的子程序库，Eispack 适用于特征值求解的子程序库。在70年代后期，Cleve Moler 博士设计了Linpack 和Eispack 的接口程序，并将程序取名为MATLAB 。这就是现在广泛使用的MATLAB 的起源。
MATLAB 是由美国MathWorks 公司开发的大型软件。在MATLAB 软件中，包括了两大部分：数学计算和工程仿真。其数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能。在工程仿真方面，MATLAB 提供的软件支持几乎遍布各个领域，并且不断加以完善。
MATLAB 软件在电力系统建模和仿真中的应用，主要涉及到MATLAB 软件中的电力系统仿真模块（SimpowerSystems ）和控制系统工具箱（Control System Toolbox ）。此外随着电力系统的发展，模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic Toolbox ）、信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox ）、小波工具箱（Wavelet Toolbox ）和神经网络工具箱(Neural Network Toolbox)等在电力系统中也有着广泛的应用[7]。
本文仿真所使用的是MATLAB 7.0.1仿真软件，由其数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能，进行本文的AT 牵引供电系统的计算与分析的研究。
2.3 计算步骤图
图2.3计算步骤图
2.4 计算中几个重要的函数程序
函数文件是另一种形式的M文件，每一个函数文件都定义一个函数。事实上，MATLAB 提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。
在MATLAB编程中，一个完整的程序往往是由几个部分组成的，因此，把握和调试好重要的程序是非常必要的。
（1）程序的基本参数
%1.承力索1；2.接触线1；3.钢轨1；4.钢轨2；5.正馈线1；6.保护线1；7.通信线1；8.综合接地线1；9.承力索2；10.接触线2；3.钢轨3；4.钢轨4；5.正馈线2；6.保护线2；7.通信线2；8.综合接地线2
%原始参数
clear;
clc;
format long;
Pxy=0.001*[0,7500;0,6300;-755,1000;755,1000;-4400,8500;-3600,8000;-9400,6500;-4400,500; 5000,7500;5000,6300;4245,1000;5755,1000;9400,8500;8600,8000;14400,6500;9400,500]; %牵引网导线空间分布坐标单位m
R=0.001*[7.00;5.9;109.1;109.1;9.5;7.6;5.35;5.35;7.00;5.9;109.1;109.1;9.5;7.6;5.35;5.35];
%16根导线计算半径单位m
Rd=0.001*[5.31;4.2;12.79;12.79;9.03;7.22;4.055;4.055;5.31;4.2;12.79;12.79;9.03;7.22;4.055;4. 055]; % 16根导线等效半径单位m
r=[0.158;0.146;0.135+0.135i;0.135+0.135i;0.163;0.255;0.28;0.28;0.158;0.146;0.135+0.135i;0.13 5+0.135i;0.163;0.255;0.28;0.28]; %16根导线单位电阻单位Ω/km
f=50; %AT牵引供电系统供电频率单位HZ
sigma=1e-4; %大地导电率单位1/Ω.cm
epsilon=8.854188e-12; %空间介电系数ε
Kat=1; %AT的变比n1/n2
Zg=0.1+0.45i; %AT漏抗单位Ω
Rg=10; %钢轨泄漏电阻单位Ω.M
%三绕组变压器的参数
Kpower=220/27.5; %三绕组变压器的变比
Z1_T=0.1978592; %三绕组变压器T绕组短路后从一次侧看到的阻抗
Z1_F=0.197472; %三绕组变压器F绕组短路后从一次侧看到的阻抗
Zs=1.08i; %电力系统阻抗
TN=16; %导线数
cs=10^5; %横向连接元件的参数
FD=[1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1.4,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1.7]; %AT牵引供电系统
各分段长度构成的数组
n=length(FD); %求数组元素的个数
AT_Location=zeros(1,n+1); %AT分布位置
AT_Location(20)=1;
AT_Location(n+1)=1;
POWER_Location=zeros(1,n+1); %三绕组变压器的位置
POWER_Location(1)=1;
lj=zeros(1,n); %机车位置
lj(25)=0;
Dlcw_pf=zeros(1,n+1); %接触线与正馈线短路位置
Dlcw_pf(25)=0;
Dlcw_r1=zeros(1,n+1); %接触线与钢轨短路位置
Dlcw_r1(25)=0;
Dlpf_r1=zeros(1,n+1);
Dlpf_r1(25)=1; %正馈线与钢轨短路位置
（2）串联阻抗矩阵函数的建立
串联阻抗矩阵的函数建立是根据第2章2.3.3节串联元件的节点阻抗矩阵中的（2-115）和（2-116）两式进行编写。
串联阻抗矩阵函数：
%建立函数ZK来产生16x16阶串联阻抗矩阵
function[Z0]=ZK(f,sigma,Pxy,r,Rd)
Dg=(0.2085/sqrt(f*sigma*1e-9))/100; %导线—地回路等值深度单位m
r2=pi*pi*f*1e-4; %大地交流电阻单位Ω/km
for i=1:16
for j=1:16
if(i==j) Z0(i,j)=r(i)+r2+0.0029i*f*log(Dg/Rd(i));
else Z0(i,j)=r2+0.0029i*f*log10(Dg/sqrt((Pxy(i,1)-Pxy(j,1)).^2+(Pxy(i,2)-Pxy(j,2)).^2));
end
end
end
调用和调试函数，在Workspace中可以得到16×16阶单位阻抗数据图形：
图3.4阻抗三维图
由图2.4可知，自阻抗的值比互阻抗的值大，符合理论计算值。
（3）电容导纳矩阵函数的建立
电容导纳矩阵函数的建立是根据第2章2.3.2节含有并联导线的多导体系统的电容矩阵中（2-109）和（2-112）两式建立。
电容导纳矩阵函数：
%建立函数DR来产生16x16阶的电容矩阵
function[C,YDR]=DR(epsilon,Pxy,R,f)
for i=1:16
for j=1:16
if(i==j) P(i,j)= 1/(2*pi*epsilon)*log(2*Pxy(i,2)/R(i));
else
P(i,j)=1/(2*pi*epsilon)*log(sqrt((Pxy(i,1)-Pxy(j,1)).^2+(Pxy(i,2)-Pxy(j,2)).^2)/sqrt((Pxy(i,1)-Pxy(j,1) ).^2+(Pxy(i,2)+Pxy(j,2)).^2));
end
end
end
C=inv(P);
YDR=2i*pi*f*C;
调用和调试函数，在Workspace中可以得到16×16阶单位电容的数据图形：
图3.5电容三维图
由图2.5可知，电容的自阻抗的值比互阻抗的值大，符合理论计算值。
（4）AT导纳矩阵函数的建立
本文在第2章2.3.1节中推算出了AT导纳矩阵，即(2-89)式。根据该式，把相应的元素代入到建立的16×16阶的矩阵中。
AT导纳矩阵函数：
%建立函数AT来产生16x16阶矩阵
function[YAT]=AT(Kat,Zg)
Kat1=1/(1+1/Kat); %AT中n1/（n1+n2）
Kat2=1/(1+Kat); %AT中n2/(n1+n2)
Yat=zeros(16);
Yat(2,2)=Kat1^2;
Yat(2,3)=-Kat1;
Yat(2,5)=Kat1*Kat2;
Yat(3,2)=-Kat1;
Yat(3,3)=1;
Yat(3,5)=-Kat2;
Yat(5,2)=Kat1*Kat2;
Yat(5,3)=-Kat2;
Yat(5,5)=Kat2^2;
YAT=Yat/Zg;
（5）V/X接线电源变压器矩阵函数建立
本文在第2章2.3.1节中推算出了V/X接线变压器的导纳矩阵，即（2-102）式。根据该式和V/X接线变压器在AT牵引网络的接线形式，把（2-102）式中的相应元素代入到建立的16×16阶的矩阵中。
V/X接线电源变压器矩阵函数：
%建立函数POWER来产生16x16阶的三绕组变压器导纳矩阵和外界注入电流矩阵function[YPOWER,GPOWER]=POWER(Kpower,Z1_T,Z1_F,Zs,TN)
ZT_1=Z1_T/(Kpower^2);
ZF_1=Z1_F/(Kpower^2);
ZTF_1=3*ZT_1+ZF_1-4*0.24;
Z1_TF=ZTF_1/(Kpower^2);
Z1=0.5*(Z1_T+Z1_F-Z1_TF);
Z2=0.5*(ZT_1+ZTF_1-ZF_1);
Z3=0.5*(ZTF_1+ZF_1-ZT_1);
m0=(Z1+Zs)*Z2+(Z1+Zs)*Z3+Kpower^2*Z2*Z3;
mpower1=(Z1+Zs+Kpower^2*Z2)/m0;
mpower2=-(2*(Z1+Zs)+Kpower^2*Z2)/m0;
mpower3=(Z1+Zs)/m0;
mpower4=(4*(Z1+Zs)+Kpower^2*2*Z2)/m0;
Ypower=zeros(TN);
Ypower(2,2)=mpower1;
Ypower(2,3)=mpower2;
Ypower(2,5)=mpower3;
Ypower(3,2)=mpower2;
Ypower(3,3)=mpower4;
Ypower(3,5)=mpower2;
Ypower(5,2)=mpower3;
Ypower(5,3)=mpower2;
Ypower(5,5)=mpower1;
YPOWER=Ypower;
mpower5=-Kpower^2*Z2*Kpower/m0;
mpower6=-mpower5;
Gpower=zeros(TN,1);
Gpower(2,1)=mpower5;
Gpower(5,1)=mpower6;
GPOWER=-220000*Gpower;
（6）M矩阵的形成
在广义四端口网络表征的AT供电系统中有一个系数矩阵[]M，即（2-71）式，在该式中矩阵里的元素也是一个矩阵，是矩阵嵌套矩阵，根据这一特点本文采用了MATLAB中的for循环和cell细胞来构造[]M矩阵。
M1=cell(n+1,n+1);
for i=1:n+1
for j=1:n+1
if i==j
M1{i,j}=M0(:,:,i);
elseif j-i==1
M1{i,j}=D(:,:,i+1);
elseif i-j==1
M1{i,j}=D(:,:,j+1);
else
M1{i,j}=zeros(16);
end
end
end
M=cell2mat(M1);
cell是MATLAB中的一种数据类型，用大括号定义，括号里可以是任意类型的数据或矩阵。
2.5 小结
本章简要的介绍了AT牵引供电系统给定计算参数、电力系统仿真软件MATLAB的作用和对广义四端口网络表征的AT供电系统中的重要部分进行初步的计算。
（1）绘制出了相应的计算步骤图，总体把握整个计算的过程，并根据计算步骤图，计算阻抗矩阵、电容矩阵和AT导纳矩阵等。
（2）理论分析和计算结果表明，阻抗矩阵和电容导纳矩阵的对角元素的数值比非对角元素大，即自阻抗比互阻抗大，自电容比互电容大[9]。因此，本文推导的阻抗和电容矩阵是正确的。
3 AT 牵引供电系统的牵引网特性与分析
本章根据第2章所给的AT 牵引供电系统的参数，将对牵引供电系统正常运行及各种故障条件下进行详细的计算，运行仿真程序，得出相应的仿真图形，进行分析。通过仿真实验得出的结果，验证了多导体传输线理论在AT 牵引供电系统计算分析上的可行性。 3.1 计算无机车运行时电压、电流分布
2
2
T
R F
1/2I
1/2I
图3.1 简单的单线AT 网络示意图
根据自耦变压器的电流关系，可知图中回路中有如下关系：
??
???
+=++=2121
212121I I I I I I I （3-1） 由上式可知，在理想状态下，无机车运行时，供电系统处于开路，电流为零。
图3.2 无机车运行时钢轨的电流曲线图
图3.3无机车运行时接触线的电流曲线
图3.4 无机车运行时馈线的电流曲线
由图3.2，3.3，3.4可知，AT牵引供电系统空载运行时，钢轨、接触线和馈线上的电流都很小，几乎为零，跟理论值接近。
3.2 计算机车正常运行时电压、电流分布
为了研究AT牵引供电系统中机车正常取流时的特性，本文考虑在20km和35km处分布有AT变压器，25km处机车取流1000A的情况，计算钢轨电位分布（如图3.5），钢轨、
接触线和正馈线电流分布（如图3.6，37，3.8）。
图3.5机车正常运行时的钢轨电位曲线
观察图3.5，可以知道，钢轨最高电压出现在机车取流25km处，中间20kmAT变压器处也有个小峰值。正常运行时钢轨电位小于60 V，满足规定要求。
图3.6 机车正常运行时的钢轨电流曲线
图3.7机车正常运行时接触线的电流曲线
图3.8机车正常运行时馈线的电流曲线
观察图3.6，3.7，3.8，可以发现取流点25km处到中间20kmAT变压器处区段钢轨、接触线和正馈线电流很大。
在25km点处，机车从牵引网上取流，电流从接触线上经机车流到25km点，此时流经钢轨的电流最大，钢轨电流从25km点分别流入20km，35km两点返回到牵引变电所，在途中钢轨电流相继流入大地从而产生阳极，钢轨电流开始变小。当钢轨电流通过20~25km 的某一点和25~35km的某一点时，地中电流又相继流回轨道从而产生阴极，在20km，35km 点地中电流与原钢轨电流汇合，所以20km，35km点的钢轨电流又会变高。所以在机车受流点和回流点附近会产生很大的钢轨对地电位。
3.3 计算各种短路故障牵引网特性与分析
在我国客运专线建设的大浪潮中，AT供电方式由于其显著的供电优势得到了广泛的应用。为进一步提高供电优势，以适应高速客专对牵引供电系统的要求，对各种短路故障牵引网特性计算与分析是十分必要的。
牵引网阻抗特性曲线是保护动作的主要依据。本文考虑了3种短路类型，一种是接触网-正馈线（T-F）短路，另一种是接触网-钢轨（T-R）短路，还有一种是正馈线-钢轨（F-R）短路。阻抗值的计算是取变电所馈出母线电压除以馈出电流求得[4]。
3.3.1 T—R短路故障计算与分析
图3.9 T-R短路钢轨的电位
由图3.9可知，钢轨最高电压出现在25km短路点处，在20km处AT 变压器处也有个小峰值。在此故障的情况下，由于钢轨电位高达约为1200V，对于轨道上及轨道附近人员，触摸钢轨及与轨道路基相关的物体，是危险的。
图3.10 T-R短路钢轨的电流曲线
由图3.10可知，可以发现取流点25km短路处到中间20kmAT变压器处区段电流很大，高达450A，这也是钢轨电位在25km比较大的原因。
图3.11 T-R短路阻抗曲线
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
编号0714141 课程设计 系（部）院：机电工程系 专业：电气工程及其自动化 作者姓名： 学号: 指导教师：职称：讲师 完成日期：年月日 二○一○年十二月
目录 目录 0 摘要 (2) ABSTRACT (3) 1 引言 (4) 1.1短路故障的原因 (4) 1.2短路故障发生的原因 (4) 1.3短路类型 (4) 1.4短路的危害 (4) 2 电力系统自动化的一般概念 (5) 3 本课程设计的主要任务 (6) 4 课程设计的目的 (6) 5 课程设计任务书 (6) 6课程设计内容及过程 (8) 6.1数学模型 (8) 6.1.1架空输电线的等值电路和参数 (8) 6.1.2变压器等值电路和参数 (9) 6.2对称分量法 (11) 6.2.1不对称三相量的分解 (11) 6.2.2变压器的各零序等值电路 (12) 6.3两相短路接地的分析 (13) 6.4算例 (16) 课程设计总结 (19) 参考文献 (20)
摘要 电力系统自动化(automation of power systems)对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。在电力系统的设计和运行中，必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，防止其破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，例如短路时电路的电压骤降,严重影响电气设备的正常运行，短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停电，而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失，严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列，不对称短路,像单相短路和两相短路。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。这里着重介绍简单不对称故障两相短路接地的常用计算方法。对称分量法是分析不对称故障常用方法，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。在应用对称分量法分析计算不对称故障时必须首先作出电力系统的各序网络，通过网络化简求出各序网络对短路点的输入电抗以及正序网络的等值电势，再根据不对称短路的不同类型，列出边界方程，以求得短路点电压和电流的各序分量。 关键词：两相短路故障;短路计算;两相短路接地;对称分量法.
第一章概论 1. 工厂课程任务：主要是讲述电能供应和分配问题，并讲述继电保护、电气照明，使学生初步掌握供电系统和电气照明运行维护和设计计算所必需的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的基础。 ２. 工厂供电系统的有关知识 电力系统：由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体,称为电力系统。 3. 额定电压 A：用电设备的额定电压: 线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压。用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。 B:发电机的额定电压：发电机额定电压规定高于同级电网额定电压５%。 C:电力变压器的额定电压:(1）电力变压器一次绕组的额定电压分两种情况： ①当变压器直接与发电机相联时,如图中的变压器T1，高于同级电网额定电压5％。 ②当变压器不与发电机相联而是连接在线路上时,如图的变压器Ｔ2，此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。 （2)电力变压器二次绕组的额定电压一亦分两种情况： ①变压器二次侧供电线路较长,如图中的变压器Ｔ1,其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10%。 ②变压器二次侧供电线路不长时，如图中的变压器T2，其二次绕组额定电压只需高于所联电网额定电压5%。 4. 电力系统的中性点运行方式:Ａ,中性点直接接地系统低压配电系统，按保护接地形式,分为TN系统、TT系统和IT系统。B,中性点不接地的电力系统c，中性点经消弧线圈接地的电力系统 5. 工厂供电设计的主要内容:1,根据资料,计算出车间及全厂的计算负荷；２,根据计算负荷选择车间变电所位置和变压器的台数和容量;３，根据负荷等级全厂的计算负荷，选择供电电源、电压等级、和供电方式;4,选择总降的台数及容量；5,确定总降接线图和厂区的高压配电方案，６，选择电气设备及载流导体的截面，必要时进行短路条件下动稳定和热稳定的校验；7，选择继电保护，并进行参数的整定计算;８，提出变压器和厂区建筑物的防雷措施，接地方式及接地电阻的计算,9确定功率因数补偿措施；1０,选择高压配电所的控制和调度方式,11，核算建设所需器材和总投资 第二章负荷计算 1.负荷计算：求计算负荷的这项工作称作为负荷计算。实质：是功率的计算。“计算负荷”：
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。
电力系统两相接地短路计算与仿真
辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文） 题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（2） 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气112 学号：110303057 学生姓名：李晓冬 指导教师：孙丽颖 教师职称：教授 起止时间：14-06-30至14-07-11
课程设计（论文）任务及评语 课程设计（论文）任务 原始资料：系统如图 各元件参数如下（各序参数相同）： G1、G2：S N =35MVA，V N =10.5kV，X=0.33； T1: S N =31.5MVA，Vs%=10.5，k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △ Po=30kW,Io%=0.8；YN/d-11 T2: S N =31.5MVA，Vs%=10， k=10.5/121kV,△Ps=200kW, △Po=33kW,Io%=0.9； YN/d-11 L12:线路长70km，电阻0.2Ω/km，电抗 0.41Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km； L23:线路长75km，电阻0.18Ω/km，电抗 0.38Ω/km，对地容纳2.98×10-6S/km；； L13: 线路长85km，电阻0.18Ω/km，电抗 0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；； 负荷：S3=45MVA，功率因数均为0.9. 任务要求（节点2发生AC两相金属性接地短路时）： 1 计算各元件的参数； 2 画出完整的系统等值电路图； 3 忽略对地支路，计算短路点的A、 B和C三相电压和电流； 4 忽略对地支路，计算其它各个节 点的A、B和C三相电压和支路电流； 5 在系统正常运行方式下，对各种 不同时刻AC两相接地短路进行Matlab仿 真； 6 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。 G G G1 T1 1 L12 2 T2 G2 1:k
轉騎44焙 电力系统设计 设计人______________ 专业_______________ 学号_______________ 指导老师____________ 日期_______________ 成绩
Z 、设计题目2:电力系统短路计算 、电力系统原理接线图 A1 U 220 Kg 电力系统元件型号敕据 如图所示 衍3萨示 MCL — 10 1000 X R %=10 输电线路 LK L2 LGJ —300 60KM L3. L4 LGJ —300 80KM L5. L6 LGJ —300 20KM L7. L8 LGJ —300 20KM 四、设计任务 4.2短路类型的短路电流计算 4.3不同点短路时的短路电流计算 4.3.1 计算2M 母线上发生三相短路流到短路点的短路电流。 220-
432 计算5M母线上发生三相短路流到短路点的短路电流。 4.4输电线上的短路电流 计算5M母线上发生三相短路，流到1L~8L上的短路电流。 4.5任意时刻短路电流的计算 计算4M母线上发生三相短路，分别计算t=Os, t=0.2s, t=4s, 过的短路电流周期分量及各电源的短路电流。 五、设计说明书撰写要求 1. 设计内容全面，说明部分条理清晰，计算工程详略得当。 2. 数据列表分析明晰，需要列表的有： 不同短路类型的短路电流计算结果 不同点短路时的短路电流计算结果 任意时刻短路电流的计算结果 课程设计说明书装订顺序：封面、成绩评审意见表、任务书、目录、正文献 故障点流、参考
电气化铁路供电系统试卷2 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一Array个正确的答案，并将其代码填入题干后的括号内。 每小题1分，共20分） 1．一个完整的电力系统由分布各地的不同类型的（）组成，该系统起着电能的生产、输送、分配和消费的作用。（） A 发电厂、升压和降压变电所、输电线路 B 发电厂、升压和降压变电所、输电线路和电力用户 C 发电厂、升压和降压变电所、电力用户 D发电厂、输电线路和电力用户 2．我国电气化铁道牵引变电所供电电压的等级为（）。（） A 500V或330KV B 110kV或220KV C 330kV或220KV D 110kV或35KV 3．电气化铁道供电系统是由（）组成。（）A一次供电系统和牵引供电系统B牵引供电系统和牵引变电所 C一次供电系统和接触网D牵引供电系统和馈电线 4．低频单相交流制接触网采用的额定电压有：（）（） A 11-13kV和3.7kV B 11-13kV和55kV C 11-13kV和25kV D 3.7kV和55Kv 5．为确保电力机车牵引列车正常运行，应适当选择牵引变电所主变压器分接开关的运行位，使牵引侧母线空载电压保持：（）。（） A 直接供电方式: 28kV-29kV之间；AT供电方式:56kV-58kV之间 B 直接供电方式: 20kV-29kV之间；AT供电方式:56kV-58kV之间 C 直接供电方式: 19kV-29kV之间；AT供电方式:56kV-58kV之间 D 直接供电方式: 19kV-27.5kV之间；AT供电方式:38kV-55kV之间6．斯科特结线牵引变电所，当M座和T座两供电臂负荷电流大小相等、功率因数也相等时，斯科特结线变压器原边三相电流（）。（） A 平衡 B 无负序电流 C 对称 D 有零序电流 7．交流牵引网对沿线通信线的影响，按其作用的性质可分为静电影响和电磁影响。电磁影响由（）所引起。（） A 牵引网电流的交变磁场的电磁感应 B 牵引网电场的静电感应 C 牵引网电场的杂音干扰 D 牵引电流的高次谐波
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 =
工厂供电设计的负荷计算毕业论文 目录 摘要..................................................................... I ABSTRACT................................................................. II 第一章绪论. (3) 1.1课题设计背景 (3) 1.2工厂供电设计的一般原则 (3) 1.3工厂供电设计容及步骤 (3) 第二章负荷计算和功率补偿 (3) 2.1负荷计算的容和目的 (3) 2.2负荷计算的方法 (3) 第三章变压器容量和数量的选择 (3) 第四章主接线方案的选择 (3) 4.1对变电所主结线的一般要求 (3) 4.2变电所主结线 (3) 4.2.1单电源进线的变电所主接线 (3) 4.2.2双回电源进线变电所主接线 (3) 第五章短路电流的计算 (3) 5.1短路电流计算的目的及方法 (3) 5.2三相短路电流计算 (3) 第六章导线、电缆的选择 (3)
6.1 导线电缆的使用条件 (3) 6.2 导线电缆的选择 (3) 第七章电气设备的选择 (3) 7.1电气设备选择的一般原则 (3) 7.2高压开关电器的选择 (3) 7.2.1高压断路器的选择 (3) 7.2.2高压隔离开关的选择 (3) 7.2.3电流互感器的选择 (3) 7.3配电所高压开关柜的选择 (3) 第八章变压器的继电保护 (3) 8.1概述 (3) 8.2变压器电流保护的接线方式 (3) 8.3继电保护配置 (3) 8.3.1变压器的过电流保护 (3) 8.3.2变压器的电流速断保护 (3) 第九章二次回路操作电源和中央信号回路 (3) 9.1二次回路的操作电源 (3) 9.2中央信号回路 (3) 9.2.1概述 (3) 9.2.2对中央信号回路的要求 (3) 第十章测量和绝缘监视回路 (3) 10.1测量仪表的配置 (3)
第七章电力系统的短路计算华中科技大学电力工程系 罗毅 luoyee@https://www.doczj.com/doc/f011275277.html, 87544274(o)
本章习题 P214-216：7-2、3、5、6、7、11、12 11月3日（星期三）交
学习目标 ?掌握无限大功率电源系统三相短路计算?掌握有限容量电源系统三相短路计算?掌握序阻抗的基本概念；掌握各元件的各序等值电路及其序阻抗的确定方法?掌握应用对称分量法分析不对称短路的方法，序网方程，复合序网 ?掌握电力系统发生简单不对称短路时的短路电流计算
学习方法 ?1、理解短路计算涉及的基本概念是短路计算的基础； ?2、注意各种短路的物理过程及短路的分析过程，而不是简单地记忆相关公式；
电力系统的短路故障 短路：电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。 一、短路的原因及其后果 ?短路的原因 ?电气设备及载流导体因绝缘老化，或遭受机械损 伤，或因雷击、过电压引起绝缘损坏； ?架空线路因大风或导线履冰引起电杆倒塌等，或 因鸟兽跨接裸露导体等； ?电气设备因设计、安装及维护不良所致的设备缺 陷引发的短路； ?运行人员违反安全操作规程而误操作，如带负荷 拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就 加上电压等。
电力系统的短路故障 ?短路的后果 ?强大的短路电流通过电气设备使发热急剧增加，短路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁； ?巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏； ?短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损 坏； ?短路将引起系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是 短路所导致的最严重的后果。 ?巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通 信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。
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
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)
工厂供电的设计 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
工厂供电的设计 一、工厂供电的意义和要求 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。 工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。 （3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 （4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 二、工厂供电设计的一般原则 按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则： （1）遵守规程、执行政策；
电力系统设计 设计人__________专业__________ 学号__________指导老师__________日期__________成绩__________
一、设计题目2：电力系统短路计算 二、电力系统原理接线图 四、设计任务 4.1计算系统各元件的电抗以av B B U U MVA S ==,100为基准 4.2 短路类型的短路电流计算 4.2.1 当发电机电势取08.1=E 时 计算4M 母线发生三相短路，两相短路，单相短路流到短路点的短路电流。 4.3不同点短路时的短路电流计算
4.3.1 计算2M母线上发生三相短路流到短路点的短路电流。 4.3.2 计算5M母线上发生三相短路流到短路点的短路电流。 4.4输电线上的短路电流 计算5M母线上发生三相短路，流到1L~8L上的短路电流。 4.5任意时刻短路电流的计算 计算4M母线上发生三相短路，分别计算t=0s, t=0.2s, t=4s,故障点流过的短路电流周期分量及各电源的短路电流。 五、设计说明书撰写要求 1.设计内容全面，说明部分条理清晰，计算工程详略得当。 2.数据列表分析明晰，需要列表的有： 不同短路类型的短路电流计算结果 不同点短路时的短路电流计算结果 任意时刻短路电流的计算结果 课程设计说明书装订顺序：封面、成绩评审意见表、任务书、目录、正文、参考文献
目录 1. 绪论 1.1电力系统三大计算................................................. (5) 1.2电力系统短路故障概述 (5) 2.短路电流分析 2.1对称分量法................................................. . (6) 2.2序网络................................................. (6) 3.正文 3.1不同短路类型的短路电流计算 (7)
(电力行业)电力系统短路计 算课程设计
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 一、课程设计(论文)题目： 电力系统短路计算 二、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 1、系统图及参数见附录 2、分组分别计算K1、K2、K3点单相接地短路、两相短路、两相短路接地及三相短路下的短路电流:周期分量有效值的有名值、短路冲击电流的有名值、短路容量； 3、对上述情况下的短路电流进行分析比较。 三、课程设计(论文)工作内容及完成时间：共2周 1、复习短路计算基本方法（11.18～11.20） 2、对各短路点进行短路电流计算（11.21～11.26） 3、整理设计说明书（11.27～11.30） 四、主要参考资料： 1、《电力系统分析》孟祥萍高等教育出版社 2、《电力系统基础》陈光会王敏中国水利电力出版社 3、《电力系统分析》（上册）何仰赞等华中理工大学出版社
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： (1)X L=0.401Ω／km，L1=16.582kmL2=14.520km，X d1=X d2=X=0.0581， 系统电抗标幺值X=0.0581，两条110kV进线为LGJ-150型线路长度一条为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 d11 变比110±4×2.5%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%）U K(1-2)=10.47U K(3-1)=18U K(2-3)=6.33 短路损耗（kw）P K(1-2)=169.7P K(3-1)=181P 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 d11 变比110±8×1.25%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%）U K(1-2)=11.79U K(3-1)=21.3U K(2-3)=7.08 短路损耗（kW）P K(1-2)=74.31P K(3-1)=74.79P K(2-3)=68.30 空载电流(%)I0(%)=0.11
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)
辽 宁 工 业 大 学
《电力系统计算》课程设计（论文）
题目：
电力系统两相短路计算与仿真（1）
院（系） ： 电 气 工 程 学 院 专业班级： 学 号：
学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：13-07-01 至 13-07-12
本科生课程设计（论文）
课程设计（论文）任务及评语
院（系） ：电气工程学院 G1
G
教研室：电气工程及其自动化 1 L2 2 T2 k:1 L1 3 L3 G2
G
T1 1:k
原始资料：系统如图
S3
课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务
各元件参数如下（各序参数相同） ： G1、G2：SN=30MVA，VN=10.5kV，X=0.26； T1: SN=31.5MVA ， Vs%=9.5 ， k=10.5/121kV, △ Ps=220kW, △ Po=33kW,Io%=0.9 ； YN/d-11 T2: SN=31.5MVA，Vs%=10.5， k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △Po=30kW,Io%=0.8； YN/d-11 -6 L1:线路长 80km，电阻 0.17Ω /km，电抗 0.4Ω /km，对地容纳 2.78×10 S/km； -6 L2:线路长 75km，电阻 0.2Ω /km，电抗 0.42Ω /km，对地容纳 2.88×10 S/km； ； -6 L3: 线路长 80km，电阻 0.17Ω /km，电抗 0.4Ω /km，对地容纳 3.08×10 S/km； ； 负荷：S3=45MVA，功率因数均为 0.9. 任务要求（节点 3 发生 AC 相金属性短路时） ： 1 计算各元件的参数； 2 画出完整的系统等值电路图； 3 忽略对地支路，计算短路点的 A、B 和 C 三相电压和电流； 4 忽略对地支路，计算其它各个节点的 A、B 和 C 三相电压和支路电流； 5 在系统正常运行方式下，对各种不同时刻 AC 两相短路进行 Matlab 仿真； 6 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。
指 导 教 师 评 语 及 成 绩
平时考核： 总成绩：
设计质量：
答辩：
指导教师签字： 年 月 论文质量60%
1
日
注：成绩：平时20%
答辩20%
以百分制计算
电力系统分析课程设计报告 电力系统短路电流计算 一、 原始资料 1、电力系统接线如下图所示： 135 42G ~G ~ LD G1 G2T1T2L34L35L45 6 T3 2、参数如下： 发电机G1：60MV A ，20.15,=1.0 d X X E ''''== 发电机G2：35MV A ，20.21,=1.0 d X X E ''''== 变压器T1：50MV A ，%10.5 k U =，10.5/110kV 变压器T2：31.5MV A ，%10.5 k U =，10.5/110kV 变压器T3：63MV A ，%10.5 k U =，110/11kV 线路L34：30km ，(1)(0)(1)0.4/,5x km x x =Ω= 线路L35：40km ，(1)(0)(1)0.4/,5x km x x =Ω= 线路L45：50km ，(1)(0)(1)0.4/,3x km x x =Ω=
负荷LD ：50N S MVA 3、其他条件如下： 变压器T1、T2和T3的低压侧均为Δ接线，高压侧均为Y N 接线。 其中T1和T2的高压侧直接接地，T3的高压侧经0.5Ω电阻接地。 二、 设计内容 1、当节点5发生单相接地短路时，计算起始次暂态短路电流和电压的周期分量； 2、当节点5发生两相短路时，计算起始次暂态短路电流和电压的周期分量； 3、当节点5发生两相接地短路时，计算起始次暂态短路电流和电压的周期分量。 三、 设计内容 提交课程设计报告一份 1、报告阐明设计内容、分析计算过程、最终结论并附必要图表。 2、要求报告书写整齐，条理分明、表达正确、语言简洁。 3、要求计算无误，分析论证过程清楚。 4、根据教学计划，课程设计自2011年11月7日至2011年11月20日。
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
辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文） 题目：电力系统两相断线计算与仿真（1） 院（系）：工程技术学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：2015-06-15至2015-06-26
课程设计（论文）任务及评语院（系）：工程技术学院教研室：电气工程及其自动化
摘要 电力系统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。 本次课程设计中，根据给出的电力系统，先计算各元件参数，然后采用对称分量法将该网络分解为正序、负序、零序三个对称序网，并且求出戴维南等效电路，再计算当L3支路发生A和C两相断线时系统中每个节点的各相电压和电流，计算每条支路各相的电压和电流，最后在系统正常运行方式下，对各种不同时刻A、C两相断线进行Matlab仿真，将断线运行计算结果与仿真结果进行分析比较。 关键词：电力系统；对称分量法；Matlab仿真
目录 第1章绪论 0 1.1 电力系统概述 0 1.2 本文研究内容 (1) 第2章潮流计算 (2) 2.1等效电路图 (2) 2.2电路的星角变换 (3) 2.3等值电路图的网络参数设定 (5) 2.4功率和节点电压计算 (5) 第3章不对称故障分析与计算 (7) 3.1对称分量法 (8) 3.1.1正序网络 (8) 3.1.2负序网络 (10) 3.1.3零序网络 (11) 3.2两相断线的计算 (12) 3.2.1B相各点电压电流 (15) 3.2.2 A相各点电压电流 (16) 3.2.3 C相各点电压电流 (16) 第4章仿真分析 (18) 4.1仿真模型建立 (18) 4.2仿真结果分析 (20) 第5章课程设计总结 (22) 参考文献 (23)