两相短路接地—课程设计

课程设计说明书课程设计名称：电力系统分析课程设计题目：两相接地故障的计算学生姓名：喻翌专业：电气工程与自动化学号：312007080608802指导教师：袁宇春日期：2010年6月18日成绩I西华大学课程设计说明书目录1前言.............................................................11.1短路故障计算的原因...........................................11.2短路发生的原因...............................................11.3短路类型.....................................................11.4短路的危害...................................................12数学模型.........................................................32.1架空输电线的等值电路和参数...................................32.2变压器等值电路和参数.........................................42.3发电机等值电路...............................................53对称分量法.......................................................63.1不对称三相量的分解...........................................63.2对称分量法在不对称短路计算中的应用...........................73.3变压器的各零序等值电路.......................................94两相短路接地的分析..............................................115两相短路接地的计算流程..........................................136算例............................................................147总结............................................................18参考文献...........................................................19II西华大学课程设计说明书两相接地故障的计算摘要：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，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：短路计算、两相短路接地、对称分量法Abstract:Inpowersystemdesignandoperation,wemustconsiderthepossibilityoffailureandnormaloperation,preventpowersupplyofdamagetousersandelectricalequipmenttoworkproperly.Fromtheactualoperationofpowersystem,theseproblemsaremostlycausedbyashortcircuit,soinadditiontopowersystemshortcircuitfaulthasamoreprofoundunderstanding,butalsomustbefamiliarwithpowersystemshort-circuitcalculations.Herefocusesonasimpleasymmetrictwo-phaseshort-circuitgroundfaultcalculationmethods.Symmetryisacommonmethodofasymmetricfault,accordingtoasymmetricmethod,asetofasymmetricalthree-phasequantitycanbedecomposedintopositivesequence,negativesequenceandzerosequencesymmetricalthree-phasethree-phasevolume.Intheapplicationofsymmetryanalysisandcalculationmustbemadeasymmetricfailureoftheorderpowersystemnetwork,simplifyingthenetworkobtainedthesequencenetworkshort-circuitpointontheinputreactanceandequivalentpositivesequencenetworkpotential,andthenunderasymmetricshort-circuitthedifferenttypesofboundaryequationsarelisted,inordertoachieveshort-circuitvoltageandcurrentofeachpointsequencecomponent.Keyword:Short-circuitcalculation、Two-phasegroundshortcircuit、Symmetry第1页西华大学课程设计说明书1前言1.1短路故障计算的原因电力系统在运行过程中常常会受到各种扰动，其中，对电力系统影响较大的是系统中发生的各种故障。常见的故障有短路、断线和各种复杂故障（即在不同地点同时发生短路或断线），而最为常见和对电力系统影响最大的是短路故障。因此，故障分析重点是对短路故障的分析。所谓短路，是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。1.2短路发生的原因电力系统短路故障发生的原因很多，既有客观的，也有主观的，而且由于设备的结构和安装地点的不同，引发短路故障的原因也不同。但是，根本原因是电气设备载流部分相与相之间或相与地之间的绝缘遭到破坏。主要有：元件损坏，气象条件恶化，违规操作和其他1.3短路类型再三相系统中可能发生的短路有：三相短路,两相短路,单相短路接地和两相短路接地。三相短路是对称的,其他类型的短路都是不对称的。在各种短路类型中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。三相短路虽然很少发生，但情况较严重，应给予足够的重视。1.4短路的危害1）短路故障时短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将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）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。短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减少，转速随之下降。当电压大幅第2页西华大学课程设计说明书下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。3）当短路地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片区停电。这是短路故障最严重的后果。4）发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生重大影响。第3页西华大学课程设计说明书2数学模型在电力系统的电气计算中，常用等值电路来描述系统元件的特性。电力系统的运行状态基本上是三相对称的或者可化为三相对称的，因此，等值电路中的参数是计及了其余两相影响的的一相等值参数。2.1架空输电线的等值电路和参数设有长度为L的输电线路，其参数沿线均匀分布单位长度的阻抗和导纳分别为00000jxrjwlrz,00000jbgjwcgy。在距末端x处取一段dx，可作出等值电路如图2.1所示。在正弦电压下处于稳态时，x=L时，可得到线路首端电压和电流与线路末端电压和电流的关系如下：lshIlshZVIlshZIlchVVcc222211,（2-1）cccjXRjwcgjwlrZjjwlrjwcg00000000,))((，（2-2）称为线路的传播常数，cZ称为线路的波阻抗。对于高压架空线路，略去电阻和电导时，便有0000,clRZcljwjcc（2-3）将上述方程通网络的通用方程：dxxL(g0+jb0)dx(g0+jb0)dx1VVdVV2V(r0+jx0)dx1IIdII1I图2.1长线等值电路第4页西华大学课程设计说明书221221,IDVCIIBVAV(2-4)相比较，若取ccZlshClshZBlchDA,,输电线路就是对称的无源二端口网络，并可用对称的等值电路来表示，实际计算中大多采用型等值电路，如图2.2所示：令ljbgljxr)(Y)(Z0000和分别代表全线的总阻抗和总导纳，则：YKYZKZyz','(2-5)式中lshZYlchKZYZYshKyz)1(2,由此可见，将全线的总阻抗Z和总导纳分别乘以修正系数yZKK和，便可得型等值电路的精确参数。2.2变压器等值电路和参数变压器的参数一般指其等值电路，见图2.3中的电阻TR、电抗TX、电导TG和电纳TB。变压器的变比也是一个参数。变压器的前四个参数可以从出厂铭牌上代表电气特性的四个数据计算得到。这四个数据时短路损耗sP，短路电压%sV，空载损耗0P，空载电流%0I。前两个数据由短路试验得到，后两个数据由空载试验得到。2/'Y2/'Y'ZV2V1I2I图2.2TRTjXTGTjB图2.3双绕组变压器第5页西华大学课程设计说明书32210*NNTSPsVR3210**100%NNSTSVVX变比NNTVVK21/SVPGNT32010*SVSIBNNT32010**100%(2-5)变压器型等值电路如图2.4所示,变压器阻抗TZ=TTjXR是折算到原方的值，K=NNVV21/是变压器的变比。变压器型等值电路中三个阻抗（导纳）都与变比K有关，型的两个并联支路的阻抗（导纳）的符号总是相反的。三个支路阻抗之和等于零。2.3发电机等值电路实际的凸极机被表示为具有电抗qX和电势QE的等值隐极电机，如图2.5所示：IjXEVqQ在实际计算中往往是已知发电机的端电压和电流(或功率)，要确定空载电势QEKZT/1I2I1V2VKZT1)1(KKZT图2.4变压器型等值电路VIqjXQE图2.5等值隐极电机第6页西华大学课程设计说明书3对称分量法对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据不对称分量法，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。3.1不对称三相量的分解在三相电路中，对于任意一组不对称的三相量（电流或电压），