函授毕业设计任务书 09级城市规划本科 住区规划设计

第一部分电力系统基础主要内容•第一章电力系统的基本概念•第二章电力网元件参数及等值电路•第三章电力系统潮流计算•第四章电力系统运行方式的调整和控制•第五章电力系统故障分析•第六章电力系统稳定性分析第五章电力系统故障分析•第一节概述•第二节无穷大容量系统三相短路计算•第三节有限大容量系统三相短路计算•第四节不对称短路的计算方法第一节概述故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障简单故障:电力系统中的单一故障复杂故障:同时发生两个或两个以上故障短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。一、短路的类型短路种类三相短路对称短路两相短路单相短路接地两相短路接地不对称短路示意图代表符号发生的机率约(%))3(f)2(f)(１f)1,(１f5106520①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。②恶劣天气：雷击造成的闪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人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。二、短路的主要原因1、电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。2、电压大幅度下降，对用户影响很大。3、当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。4、发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势,影响通讯.三、短路的危害(1)限制短路电流（加电抗器）。(2)继电保护快切。(3)结线方式。(4)设备选择.四、减少短路危害的措施五、短路计算的目的短路电流计算结果•是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；•是电力系统继电保护设计和整定的基础；•是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。•是以下分析和计算的依据：中性点接地方式的选择、变压器接地点的位置和台数对邻近的通讯系统是否会产生较大的干扰接地装置的跨步电压、接触电压的计算电力系统稳定性的计算等。六、计算短路电流的基本假设1、所有发电机电势的相位均相同不考虑短路时各发电机之机的摇摆、振荡现象；2、短路回路各元件参数只考虑电抗，并认为是常数；不考虑变压器等元件磁路的饱和；通常不考虑线路的对地电容；高压压短路计算不考虑电阻的影响，只考虑电抗。3、用次暂态电抗和次暂态电势来代表发电机的等值电路若将短路前发电机运行状态看作空载，那么次暂态电势标么值也就取为1；4、略去变压器励磁支路，其变比取为平均额定电压之比。额定电压等级：（kV）：3、6、10、20、35、60、110、154、220、330、500、750、1000.平均额定电压：（kV）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、5255、负荷对短路电流的影响只作近似的考虑或略去不计短路点附近有大型同步或异步机时除外。七、短路时各元件电抗标幺值的计算基准值实际值标么值＝1、基准值的选择与计算通常选定基准值中的任意两个，另外两个总可以求取，通常优先选取容量基准和电压基准，即1001000(ddavSUUMVA)(KV)或23()3(KA)ddddddddSIUUUZSI平均额定电压Uav：（kV）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、5252、标幺值间的关系通常选定基准值中的任意两个，另外两个总可以求取，通常优先选取容量基准和电压基准，即特别地，当电压标幺值等于1时，有******SUIUIX***1SIX•短路计算时电力系统各主要元件的等值电路设备名称发电机.变压器双卷三卷或自耦普通电抗器电抗器分裂电抗器线路忽略分布电容..代表符号.....211122.333.....x等值电路..12..........xL-xMxMxs+xMxs+xTxIxIIxIIIxrE3、各元件电抗标幺值的计算(1)发电机G电抗标幺值的计算可见，发电机电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。221234112212344''''**davavavavddddNdNGNavavavGNavavxxxxSUUUUSSSUUUSUUcosGNGNNPST1T2x4ⅠⅡⅢx2x3x5T3x6Ⅳx1GU1avU2avU3vU4avx1*dx2*dx3*dx4*dx5*dx6*d取U4为基本级有名值标幺值x7x7*dR(2)变压器T1电抗标幺值的计算可见，变压器电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。11221234122222344100100*%%dkavavavdkddTNavavTNavavSUUUUSUSxxSUUSUUT1T2x4ⅠⅡⅢx2x3x5T3x6Ⅳx1GU1avU2avU3vU4avx1*dx2*dx3*dx4*dx5*dx6*d取U4为基本级有名值标幺值x7x7*dR(3)输电线II电抗标幺值的计算可见，输电线路电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。234331122223442*davavdddavavavavavxXxLxLSUUSSUUUUUT1T2x4ⅠⅡⅢx2x3x5T3x6Ⅳx1GU1avU2avU3vU4avx1*dx2*dx3*dx4*dx5*dx6*d取U4为基本级有名值标幺值x7x7*dR(4)电抗器R电抗标幺值的计算可见，电抗电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。2435222344310010033*%%davddRNRNdNNavavavavXUXUxXIISUSSUUUUT1T2x4ⅠⅡⅢx2x3x5T3x6Ⅳx1GU1avU2avU3vU4avx1*dx2*dx3*dx4*dx5*dx6*d取U4为基本级有名值标幺值x7x7*dR(5)系统电抗标幺值的计算电力系统通常可等效为一个等值电源和一个电抗，其电抗标幺值通常可用系统短路容量（短路电流）或与系统连接的断路器的遮断容量来。已知系统短路容量或与该系统连接的断路器断流容量，则该系统的等效电抗标幺值为：)kkSI(或短路流knS3dddssknavkkSSSxxSUIS=或•各元件电抗标幺值计算汇总%100kdTTNUSXS12dLSXxLUav''*dGdNGNxxSS2%1003RNdRRavRNUSxxUI发电机变压器线路电抗器系统kkdSSScosNNNPSddssknkSSxxSS或第五章电力系统故障分析•第一节概述•第二节恒定电势源电路的三相短路•第三节三相短路的计算方法•第四节不对称短路的计算方法第二节无穷大系统三相短路计算•无穷大系统（又称恒定电势系统），是指端电压幅值和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。一、三相短路的暂态过程简单三相电路短路•短路前电路处于稳态：0sin()sin()mmeEtiIt0222()()mmEIRRLLRRLLtg)(1)sin(tEdtdiLRima相的微分方程式如下：其解就是短路的全电流，它由两部分组成：周期分量和非周期分量。假定t＝0时刻发生短路/sin()atTdzadfamiiiItCe22()mmEIRLRLtg1sin()dzamiIt短路电流的强制分量,并记为周期分量：dzai非周期电流：短路电流的自由分量,记为atTptdfaiCeCe0pLR—特征方程p的根。LRpaT—非周期分量电流衰减的时间常数RLpTa1（C为由初始条件决定的积分常数）短路的全电流可表示为：/sin()atTdzadfamiiiItCe0sin()sin()mmIIC0sin()sin()mmCII/0sin()[sin()sin()]atTmmmiItIIe0sin()miIt短路电流不突变短路前电流积分常数的求解•指短路电流可能的最大瞬时值，用表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多，即，故可近似认为。据分析，非周期电流有最大值的条件（也就是短路冲击电流最大值的条件）为：短路前电路空载（),并且短路发生时，电源电势过零（）。此时短路电流为：imi90RL二、短路全电流最大有效值00mI0cosatTdzadfammiiiItIeITIdzaidfaiit2I0.012TsicosatTdzadfammiiiItIeaLXTRReimi2I可见：无穷大系统发生三相短路时，周期分量不衰减，非周期分量呈指数规律衰减。0.010.01(1)2aaTTmmmimmimiIIeeIkIkIim短路发生点Kim推荐值发电机端1.90发电厂高压侧母线1.85运离发电厂的地点1.80为t=0时刻短路电流周期分量的有效值（称为次暂态短路电流）。短路电流的最大瞬时值（短路冲击电流）在短路发生后约半个周期时（即短路后0.01s）出现0.011aTimke称为冲击系数•指短路全电流可能的最大有效值，用表示。常用于校验某些电气设备的断流能力。imI三、短路全电流最大有效值2/2/22/2/211()tTtTttdztdfttTtTIidtiidtTT•为了简化计算，通常假定：•非周期电流在以时间t为中心的一个周期内恒定不变，因而它在时间t的有效值就等于它的瞬时值。•周期电流在所计算的周期内是幅值恒定的，其数值即等于由周期电流包络线所确定的t时刻的幅值。短路电流有效值的确定根据上述假定条件：22tdzdftIII短路电流最大有效值出现在第一周期，其中心为：t=0.01s，故短路电流的最大有效值：0.01222(2)12(1)aTimimIIIeIk0.011aTimke短路发生点Kim推荐值发电机端1.90发电厂高压侧母线1.85运离发电厂的地点1.80Iim1.62I1.56I1.52I短路容量也称为短路功率，它等于短路电流周期分量t=0s时刻的有效值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积，即3kavSUI用标幺值表示时33kavkddavdSUIISISIUI短路容量主要用来校验开关的切断能力。四、短路容量五、短路回路总阻抗求取1、绘制计算电路图用单相节线图表示—计算电路图标明各元件额定参数各元件均按顺序编号1234566.3KV37KV0.4Ω/km15km27.5MVAUk%=7.5215MVA6KV400AXR%=4125.0x''N*d)3(1d)3(2d2、短路计算点和系统运行方式确定短路点按选择电气设备整定继电保护高、低压母线电气设备接线端处运行方式最大：选择电气设备和继电保护整定值计算最小：校验继电保护并列运行处理电源按最大容量处理分裂运行处理12100012508315''***..BdNGNxSxxS223461000872100100633304*%...RNBNBxUSxIU24575100110010075**%..kBTNuSxxS22662100041504437*..BSxxU3、绘制等值电路图对应每一个短路点作出一个等值电路图任一短路点对应等值电路中，只要求表示该点短路时，短路电流通过的元件电抗分子为顺序号，分母为该元件的电抗标幺值83.0183.0283.03d)3(1G1G