电力系统设计某系统短路电流计算

课程设计说明书题目名称：某系统短路计算系部：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：新疆工程学院电力工程系课程设计评定意见设计题目：某系统短路计算学生姓名：专业班级评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日评定意见参考提纲：1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2、学生的勤勉态度。3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。新疆工程学院电力工程系课程设计任务书16/17学年2学期2017年5月26日专业班级课程名称电力系统分析基础设计题目电力系统短路电流的计算指导教师刘华起止时间周数2周设计地点神华楼A303仿真实验室设计目的：本次电力系统课程设计是根据给定的原始材料完成、巩固和加深对电力系统短路计算基本原理的理解，学习和掌握应用计算机进行电力系统设计和计算的方法，培养学生独立分析和解决问题的能力。设计任务或主要技术指标：如图1.1所示如图所示，设A、B发电机暂态电动势为1，在k点发生两相短路接地故障，试计算。试求：2.设计进度与要求设计进度：[1]第一天：选题，收集资料，完成开题报[2]第二天：完成电路等值电路的绘制[3]第三、四、五天：完成电路电流的手工计算[4]第六、七、八天：基于PSASP的仿真短路计算[5]第九天：设计初审[6]第十、十一天：修改初稿，打印终稿。[7]第十二天：课程设计答辩。要求：[1]a.求系统C的正序电抗；b.求K点发生bc两相接地短路和abc三相短路时故障点电流；c.求K点发生bc两相接地短路和abc三相短路时发电机A和系统B分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。[2]用PSASP建模仿真计算；[3]2人一组，1人手算，1人计算机仿真计算。[4]计算题目要求的电网的1个点的短路电流，画出正序，负序，零序和等效图，手算之后再在计算机上用PSASPB建模仿真。主要参考书及参考资料：[1]李庚银.电力系统分析基础[M].北京：机械工业出版社.2011.8;[2]中国电力科学研究院.短路计算用户手册[M].2010.6；[3]中国电力科学研究院.潮流计算用户手册[M].2010.6；教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日摘要电能是现代社会中最重要，也是最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为别种形式的能，它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种状态剧变到另一种状态，并伴随产生复杂的暂态现象。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。在三相系统中，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接地短路。对于各种不对称短路，都可以对短路点列写各序网络的电势方程，根据不对称短路的不同类型列写边界条件方程。联立求解这些方程可以求得短路点电压和电流的各序分量。关键词：短路各序网络不对称短路目录1课程设计的题目及目的............................................01.1课程设计选题...............................................01.2课程设计的目的.............................................02短路电流计算的基本概念和方法....................................12.1基本概念的介绍.............................................12.2电力系统各序网络的制定.....................................12.3不对称三相量的分解.........................................22.4短路电流计算的基本方法.....................................33计算过程及步骤..................................................53.1系统C的正序电抗的计算.....................................53.2K点发生接地短路的电流计算.................................73.2.1K点发生bc两相接地短路时故障点电流..................73.2.2K点发生abc三相接地短路时故障点电流.................83.3短路时发电机和系统C故障电流计算...........................93.3.1bc两相接地短路.....................................93.3.2abc相接地短路......................................104基于软件PSASP仿真结果.........................................124.1基于公用资源的交直流电力系统分析程序包有以下应用功能......124.2仿真结果部分截图..........................................124.2.1系统潮流分析结果.....................................124.2.2系统三相短路结果.....................................145结果分析.......................................................195.1短路电流计算结果的应用..................................195.2影响短路电流的因素及限制短路电流的措施..................20总结............................................................21致谢............................................................23参考文献.........................................................241课程设计的题目及目的1.1课程设计选题如图1.1所示发电机GA、GB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，但已知其变压器三序电抗相等。在K点发生两相直接接地短路故障，测得K点短路后三相电压分别为0aU，1201bU，1201cU。试求：（1）求系统C的正序电抗；（2）求K点发生bc两相接地短路和abc三相短路时故障点电流；（3）求K点发生bc两相接地短路和abc三相短路时发电机A和系统B分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。图1.11.2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电力系统各序网络的制定应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须做出电力系统各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中性点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，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，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，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，使得到的负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。图2.1系统的正序网络图2.2系统的负序网络图2.3系统的零序网络2.3不对称三相量的分解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C相量可以分解为正序，负序，零序三相对称的三相量。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为三组对称的相量，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为cbaaaaIIIaaaaIII111113122)3()2()1(式中，运算子，02402ea，且有012aa，12a。)1(aI，)2(aI，)0(aI分别为a相电流的正序，负序和零序分量，并且有：)0()0()0()2(2)2()2()2()1()1()1(2)1(acbacabacabIIIIaIIaIIaIIaI最后可以得到：)0()2()1()0()2(2)1()0()2()1()0()2()1(2)0()2()1(cccaaacbbbaaabaaaaIIIIIaIaIIIIIIaIaIIIII电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流的一样。2.4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：0faU；0fbI；0fcI经过整理后便得到用序量表示的边界条件为：)1(0)0()2()1()0()2(fafafafafafaIIIUUU2.两相（b相和c相）短路b相和c相短路的边界条件0faI；0fcfbII；fcfbUU经过整理后便得到用序量表示的边界条件为：)2(00)2()1()2()1()0(fafafafafaUUIII3.两相（b相和c相）短路接地b相和c相短路接地的边界条件0faI；0fbU；0fcU经过整理后便得到用序量表示的边界条件为：)3(0021021)fa()fa()fa()fa()fa()fa(UUUIII3计算过程及步骤3.1系统C的正序电抗的计算应用对称分量法分析各种简单不对称时，都可以写出各序网络故障点的电压方程式，当网络的各元件都只用电抗表示时，方程可以写成：)4()0()0()0()2()2()2()1()1()1(fafafffafafffafaffaqUIXjUIXjUIXjE式中)0(feqUE，即是短路发生前故障电压。单相接地短路时，故障处的三个边界条件为：0,0,0fcfbfaIIU用对称分量