电力系统不对称短路电流计算共36页文档

摘要电力系统发生不对称短路故障的可能性是最大的，本课题要求通过对电力系统分析不对称短路故障进行分析与计算，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择和继电保护等提供重要的依据。

关键字：标么值；等值电路；不对称故障目录一、基础资料 (3)二、设计内容 (3)1.选择110kV为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。

并求出各序元件的参数。

(3)2.化简各序等值电路并求出各序总等值电抗。

(6)3.K处发生单相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。

求出短路电流。

(7)4.设在K处发生两相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。

求出短路电流。

(9)5.讨论正序定则及其应用。

并用正序定则直接求在K处发生两相直接短路时的短路电流。

(11)三、设计小结 (12)四、参考文献 (12)附录 (12)一、基础资料1. 电力系统简单结构图如图1所示。

图1 电力系统结构图在K 点发生不对称短路，系统各元件标幺值参数如下：（为简洁，不加下标*） 发电机G1和G2：S n =120MV A ，U n =10.5kV ，次暂态电动势标幺值1.67，次暂态电抗标幺值0.9，负序电抗标幺值0.45；变压器T1：S n =60MV A ，U K %=10.5 变压器T2：S n =60MV A ，U K %=10.5线路L=105km ，单位长度电抗x 1= 0.4Ω/km ，x 0=3 x 1, 负荷L1：S n =60MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 负荷L2：S n =40MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 取S B =120MV A 和U B 为所在级平均额定电压。

二、设计内容1.选择110kV 为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。

并求出各序元件的参数（要求列出基本公式，并加说明）在产品样本中，电力系统中各电器设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的都是标么值，即以本身额定值为基准的标么值或百分值。

第八章 电力系统不对称故障的分析计算主要内容提示：电力系统中发生的故障分为两类：短路和断路故障。

短路故障包括：单相接地短路、两相短路、三相短路和两相接地短路；断路故障包括：一相断线和两相断线。

除三相短路外，均属于不对称故障，系统中发生不对称故障时，网络中将出现三相不对称的电压和电流，三相电路变成不对称电路。

直接解这种不对称电路相当复杂，这里引用120对称分量法，把不对称的三相电路转换成对称的电路，使解决电力系统中各种不对称故障的计算问题较为方便。

本章主要内容包括：对称分量法，电力系统中主要元件的各序参数及各种不对称故障的分析与计算。

§8—1 对称分量法及其应用利用120对称分量法可将一组不对称的三相量分解为三组对称的三序分量（正序分量、负序分量、零序分量）之和。

设c b a F F F ∙∙∙为三相系统中任意一组不对称的三相量、可分解为三组对称的三序分量如下：()()()()()()()()()021021021c c c c b b b b a a a a F F F F F F F F F F F F ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙++=++=++= 三组序分量如图8-1所示。

正序分量： ()1a F ∙、()1b F ∙、()1c F ∙三相的正序分量大小相等，彼此相位互差120°，与系统正常对称运行方式下的相序相同，达到最大值的顺序a →b →c ，在电机内部产生正转磁场，这就是正序分量。

此正序分量为一平衡的三相系统，因此有：()()()111c b a F F F ∙∙∙++=0。

负序分量：()2a F ∙、()2b F ∙、()2c F ∙三相的负序分量大小相等，彼此相位互差120°，与系图 8-1 三序分量Fc(0) ·零序F b(0) ·F a(0) ·120°120° 120° 正序F b(1)·F a(1)·F c(1) ·ω120°120°120°负序 F a(2)·F c(2)·F b(2)·ω统正常对称运行方式下的相序相反，达到最大值的顺序a →c →b ，在电机内部产生反转磁场，这就是负序分量。

电力系统不对称故障的分析计算6.3 不对称短路时故障处的短路电流和电压字体大小:小中大简单不对称短路包括：利用对称分量法可以求解简单不对称短路，但需要根据不对称短路的边界条件再列出三个方程。

(6-3)➢单相接地短路边界条件:➢两相短路边界条件:复合序网：➢两相接地短路边界条件:复合序网：6.3.1 单相接地短路边界条件:由式6-1直接可以得到（略去了a相的下标a）：由式6-2可以得到：所以（略去了a相的下标a）：(6-4)将式6-3和式6-4联立求解，则(6-5)根据式6-4可以得到单相接地短路的复合序网。

复合序网—根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，将各序网络连接起来所形成的网络。

显然，由复合序网也可以直接得到式6-5。

此外：再利用式6-1，可以得到短路点的故障相电流：短路点的非故障相电压：一般X1∑≈X2∑，因此，如果X0∑＜X1∑，则单相短路电流大于同一地点的三相短路电流；反之，则单相短路电流小于三相短路电流。

[例6-2] 在图示电力系统中，变压器T2高压侧发生a相接地短路，不计负荷作用，试计算短路瞬间故障点的短路电流。

解：取功率基准值SB=120MVA ，各级电压基准值U B =U av =115、37、10.5kV 。

计算各元件的电抗标幺值，并做出正序、负序和零序等值电路。

X G1=X G2=0.14X L1=105×0.4×120/1152=0.381=X L2 X L0=3×0.381=1.143X T1_1=10.5/100×120/120=0.105=X T1_2=X T1_0 X T2_1=10.5/100×120/60=0.21=X T2_2=X T2_0化简正序、负序和零序等值电路，并做出单相接地短路的复合序网。

X 1∑=X G1+X T1_1+X L1=0.626=X 2∑短路点的故障相电流：短路电流有效值：6.3.2 两相短路边界条件:复合序网：由复合序网可以得到：再利用式6-1可以得到短路点的故障相电流：如果，则：短路点的各相对地电压：6.3.3 两相接地短路边界条件:复合序网：由复合序网可以得到：再利用式6-1可以得到短路点的故障相电流：短路点的非故障相电压：6.3.4 正序等效定则及其应用三种不对称短路时，正序电流分别为:单相接地短路两相短路两相接地短路因此，三种不对称短路时，正序电流可以归纳为:正序等效定则—简单不对称短路故障的短路点正序电流分量，与在短路点每一相中加入附加电抗后发生的三相短路时的电流相等。

电力系统不对称短路电流的计算 - 电力配电学问（一）相量及其计算：相量à是旋转相量，他在复数平面用一个有向线段和初相角表示，以ωt角速度逆时针绕原点旋转，他在竖轴上的投影即为正弦波的瞬时值。

计算出相量即可算出正弦波的瞬时值。

（正弦波的瞬时值才能进行四则运算）相量在数学上表示为à= Aejф如两个相量：它的四则运算：相量加减用平行四边形计算、相量乘除是幅值相乘除，角度相加减。

如两相量相乘：单位相量：为算子。

（二）对称重量法及其应用1、对称重量法任何一组三相不对称相量都可用数学分析的方法分解成三组三相对称相量，他们是三相正序对称相量、负序对称相量和零序对称相量，如图1－7所示图1－7 三相不对称电压分解成三组正、负、零序对称电压或者说，三相不对称相量的相值等于相应于该相各序值的和：以三相电压为例úA=úa1+úa2+úa0úB=úb1+úb2+úb0úC=úc1+úc2+úc0各序值为三相对称相量，则上面方程式可写成：úA=úa1+úa2+úa0úB=a2úa1+aúa2+úa0úC=aúa1+a2úa2+úC0三个方程有三个未知数，可联立求解2、对称重量法的应用图1－8 对称重量的独立性接受叠加原理：在短路点有一组不对称电压，用对称重量法分解成三组对称电压，在对三相对称短路阻挠系统中各序有独立性，可以用单相计算各序电流，相电流为相应相各序电流的和。

图1－9 正序网等值图正序网对短路点简化后的回路方程为：úda1=èA—jìda1X1∑图1－10 负序网等值图电源没有负序电压，只有短路点有一组负序电压。

负序网对短路点简化后的回路方程为úda2=0—jìda2X2∑图1－11零序网等值图电源没有零序电压，只有短路点有一组零序电压。

辽宁工学院《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统不对称短路计算（06）院（系）：信息科学与工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电气工程及其自动化原始资料：1 电力系统图见附页。

2 参数的标幺值如下：z 23 0.023 j0.068 ， z 34 0.020 j 0.05 ， y240y420j0.02，y 230 y 320 j0.015，y 340 y 430 j 0.015 。

节点 1 和节点 5 为电源节点，电势为 1，内阻抗为 z 1j0.15 , z 5 j0.22 变压器电源侧均为 Y N 接线，另一侧均为 Δ接线。

3 各元件及电源的各序阻抗均相同。

任务要求：忽略对地支路1，当节点 2 发生单相金属性短路时，计算短路点的电压和电流。

2，当节点 2 发生两相金属性短路时，计算短路点的电压和电流。

3，当节点 2 发生三两相金属性接地短路时，计算短路点的电压和电流 5，对上述计算结果进行比较分析，得出结论。

年月z 12j0.13，k 21 1.06 ，z 45j 0.200，k 45 0.95，z 24 0.03 j0.08，课程设计（论文）任指导教师评语及成成绩指导教师签字：目录第 1 章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的1...1.2 课程设计的实验环境...................................... 1..1.3 课程设计的预备知识......................................2..1.4 课程设计要求3...第 2 章课程设计的内容2.1 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..12.2 短路故障分析的内容和目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32.3 忽略对地支路时对故障点的短路计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32.4 对计算结果比较分析结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第 3 章课程设计的考核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9第1章课程设计目的与要求1.1 课程设计目的本课程的课程设计是电气工程极其自动化专业学生学习完《电力系统分析》课程后，进行的一次的综合训练，其目的在于加深对电力系统短路方面的基础理论和基本知识的理解，掌握各种短路的计算方法以及接地支路对短路电流的影响。

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AbstractWith 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 puterprocedure .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目录前言电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。

学号：0120911350608课程设计题目不对称短路电流计算学院自动化专业电气工程及其自动化班级电气0906姓名李向华指导教师唐爱红、孙建生2012年6月7日课程设计任务书学生姓名：李向华专业班级：电气0906 指导教师：唐爱红、孙建生工作单位：自动化学院题目: 不对称短路电流计算初始条件：如图所示电力系统，线路和变压器都并联运行。

各线路的电阻可以忽略，架空线路为有钢质避雷线路。

架空线路和电缆的正序电抗分别取0.4Ω/km和0.08Ω/km，计算图示各点的短路电流。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.写出不对称短路电流的计算方法；2.用C或FORTRAN语言实现不对称短路电流的计算程序；3.调试程序并求出计算结果；4.撰写计算方法原理、计算流程文档及设计说明书；5.提供计算程序代码。

时间安排：5月28日：领取任务书，学习设计指导书；5月29日：学习不对称短路电流计算方法及计算步骤；5月30日－6月4日：设计和调试程序；6月5日－6月7日：撰写设计说明书；6月8日：答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 基本原理与方法 (1)1.1 单相（a相）接地短路 (1)1.2 两相（b相和c相）短路 (1)1.3 两相（b相和c相）接地短路 (2)1.4 正序定则 (3)2 计算流程 (3)2.1 各元件电抗标幺值 (3)2.2 制订各序网络 (3)2.2.1 正序网络 (3)2.2.2 负序网络 (4)2.2.3 零序网络 (4)2.3 不对称短路电流的计算 (4)2.3.1 K1点短路电流的计算 (4)2.3.2 K2点短路电流的计算 (5)2.3.3 K3点短路电流的计算 (5)3 计算程序 (6)4 总结 (7)参考文献 (8)附录 (9)本科生课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日。

不对称短路计算一、试分析比较几种不对称短路时，（1）故障点负序电流分量的大小（2）零序电流分量的大小。

（假定Z ∑1 =Z ∑2）解：（1）单相接地短路时，三序网串联：Z Σ1ÉΣ1İf1110211*0*2*12∑∑∑∑∑∑∑+=++===Z Z E Z Z Z E I I I f f f （1分） （2）两相接地短路时，三序网并联：ÉΣ1Z Σ0İf01211010202110211*12)(//∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑++=+⋅+=+=Z Z Z E Z Z Z Z Z Z Z E Z Z Z E I f （1分） 0121100100121101020*1*222)(∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑+-=+⋅++-=+⋅-=Z Z Z E Z Z Z Z Z Z Z E Z Z Z Z Z I I f f （1分） 011110121101022*1*022)(∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑+-=+⋅++-=+⋅-=Z Z E Z Z Z Z Z Z E Z Z Z Z Z I I f f（1分） （3）两相短路时，正序、负序并联，无零序ÉΣ1İf21111211*1212∑∑∑∑∑∑∑⋅==+=Z E Z E Z Z E I f （1分）11*1*221∑∑⋅-==-=Z E I I f f （1分） 0*0=f I （1分） 令k Z Z =∑∑1，那么10∑∑=kZ Z 单相接地短路)1(f：11111011*0*2*12122∑∑∑∑∑∑∑∑⋅+=+=+===Z E k kZ Z E Z Z E I I I f f f两相接地短路)1,1(f：11212111012110*22122∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑⋅+-=+-=+-=Z E k kkZ Z E kZ Z Z ZE Z I f11111011*021122∑∑∑∑∑∑∑∑⋅+-=+-=+-=Z E k kZ Z E Z Z E I f两相短路)2(f：11*1*221∑∑⋅-==-=Z E I I f f0*0=f I （1）负序电流的大小： 当0=k 时，)2()1()1,1(0f f f I I I =<=（1分）当10<<k 时，)2()1()1,1(f f f I I I <<（1分）当1=k 时，)2()1()1,1(f f f I I I <=（1分） 当1>k 时，)2()1,1()1(f f f I I I <<（1分）（2）零序电流的大小： 当0=k 时，)1,1()1()2(0f f f I I I <<=（1分）当10<<k 时，)1,1()1()2(0f f f I I I <<=（1分）当1=k 时，)1,1()1()2(0f f f I I I =<=（1分） 当1>k 时，)1()1,1()2(0f f f I I I <<=（1分）二、已知某系统接线如下图，各元件电抗均已知，当k 点发生BC 两相接地短路时，求短路点各序电流及各相电流，并绘出短路点的电流相量图。