电力系统分析课程设计-三相短路故障分析计算

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成绩目录摘要…………………………………………………………………………………..ii一、基础资料………………………………………………………………………..31.电力系统简单结构图..............................................................................32.电力系统参数…………………………………………………………………33参数数据…………………………………………………………………...….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………………………..41.发电机电抗标幺值......................................................................................42.负载电抗标幺值………………………………………………………………43变压器电抗标幺值………………………………………………………...….44.线路电抗标幺值........................................................................................45.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》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。设计示例是通过两种不同的方法进行分析与计算三相短路故障的各参数，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。一、基础资料1．电力系统简单结构图电力系统简单结构图如图1所示。MT1T2T2G2G2G16kV2000kWcos0.86N起动系数为6.5用电负载（电动机）(3)KLGJ-185100km100kmLGJ-15025MWcos0.8Ncos0.85N''0.13dX火电厂110MW100kmLGJ-120110kV负载图1电力系统简单结构图''0.264dX86jMVAT32．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NU=10.5kV；次暂态电抗标幺值''dX=0.264，功率因数Ncos=0.85。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UN=10.5kV；次暂态电抗标幺值''dX=0.130；额定功率因数Ncos=0.80。（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SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，变压器额定容量10MV·A，一次电压110kV，短路损耗59kW，空载损耗16.5kW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=1.0。变压器T2：型号SFL7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，变压器额定容量31.5MV·A，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T3：型号SFL7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，变压器额定容量16MV·A，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。（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X0（1）=0.408Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.79×10﹣6S／㎞。对下标的说明X0(1)=X单位长度（正序）；X0（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X0（1）=0.401Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.85×10﹣6S／㎞。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X0（1）=0.394Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.90×10﹣6S／㎞。（4）负载L：容量为8＋j6（MV·A），负载的电抗标幺值为*LX**22*LLQSU；电动机为2MW，起动系数为6.5，额定功率因数为0.86。3．参数数据设基准容量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）Mi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Kt=0.01s）。一般取冲击电流Mi=2×MK×''I=2.55''I。（5）MK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≤MK≤2，高压网络一般冲击系数MK=1.8。二．元件参数标幺值的计算及电力系统短路时的等值电路（1）发电机电抗标幺值NBGGPS100%XXNcos公式①式中%XG——发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的%X100XGd；BS——已设定的基准容量（基值功率），AMV；NP——发电机的额定有功功率，MWNcos——发电机额定有功功率因数。发电机电抗标幺值由公式①得10.264100X==0.204110/0.85;20.13100X==0.41625/0.8（2）负载电抗标幺值L2L2LQSUX公式②式中U——元件所在网络的电压标幺值；LS——负载容量标幺值；LQ——负载无功功率标幺值。负载电抗标幺值由公式②得916X61/100100（3）变压器电抗标幺值NTBKTSS100%UX公式③变压器中主要指电抗，因其电抗TTRX，即TR可忽略，由变压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为100%USUUSXKNT2NT2BBT公式④式中KU%——变压器阻抗电压百分数；BS——基准容量，MVANTS、NTU——变压器铭牌参数给定额定容量，MVA、额定电压，kV；BU——基准电压BU取平均电压avU，kV。变压器电抗值标幺值由公式③得310.5100X0.65610016；410.5100X0.3310031.5；510.5100X1.0510010（4）线路电抗标幺值lx02BBWUSX公式⑤式中0x——线路单位长度电抗；l——线路长度，km；BS——基准容量，MVA；BU——输电线路额定平均电压，基准电压avUUB，kV。输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗WWRX，故WR0。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。线路电抗标幺值由公式○5得60.408100100X0.309115115；70.401100100X0.303115115；80.394100100X0.298115115（5）电动机电抗标幺值（近似值）NBMLPS6.51XcosN公式⑥式中BS——设定的基准容量，MVA；NP——电动机额定的有功功率，MW；cosN——电动机额定有功功率因数。电动机电抗标幺值由公式⑥得101100X6.626.52/0.86三、化简等值电路11136XXXX0.2040.6560.3091.16912241XXX2（+）=0.5（0.416+0.33）=0.3731358XXX1.050.2981.3481479XXX＝0.3036.0＝6.3031511121.1690.373XX//X0.2831.1690.3731615140.2836.303XX//X0.2710.2836.303171613XX+X0.2711.3481.619考虑电动机的影响后，短路点的等值电抗为KX1710K1710XX1.6196.62X0.994X+X1.6196.62四、求出短路点的次暂态短路电流短路次暂态电流标幺值（''*I）*''''*EIKX（取''E1）''''B*BSII3U（kA）公式⑦基准容量100MVABS；基准电压BavUU(kV)。短路次暂态电流标幺值''KKU1I1.006X0.994短路次暂态电流有名值''''BKBS100I=I1.0069.22(kA)3U36.3五、求出短路点的冲击电流、短路功率1.冲击电流（Mi）的计算''0.01/T''''MM2KI2eI2Iic（1+）1.8''M2.55Ii（kA）公式⑧冲击电流''M2.55I2.559.2223.51kAi（）2.短路容量KS的计算''''KB*BSSI3UI（MAV）公式⑨短路功率''Kav3UI36.39.22105.4(MVA)S六、设计小结七、参考文献[1]于永源等编.电力系统分析.北京：中国电力出版社，2007