电力系统两相断线计算与仿真
辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文）
题目：电力系统两相断线计算与仿真（1）
院（系）：工程技术学院
专业班级：
学号：
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教师职称：
起止时间：2015-06-15至2015-06-26
课程设计（论文）任务及评语院（系）：工程技术学院教研室：电气工程及其自动化
摘要
电力系统故障计算主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时故障电流、电压及其在电力网中的分布。
本次课程设计中，根据给出的电力系统，先计算各元件参数，然后采用对称分量法将该网络分解为正序、负序、零序三个对称序网，并且求出戴维南等效电路，再计算当L3支路发生A和C两相断线时系统中每个节点的各相电压和电流，计算每条支路各相的电压和电流，最后在系统正常运行方式下，对各种不同时刻A、C两相断线进行Matlab仿真，将断线运行计算结果与仿真结果进行分析比较。
关键词：电力系统；对称分量法；Matlab仿真
目录
第1章绪论 0
1.1 电力系统概述 0
1.2 本文研究内容 (1)
第2章潮流计算 (2)
2.1等效电路图 (2)
2.2电路的星角变换 (3)
2.3等值电路图的网络参数设定 (5)
2.4功率和节点电压计算 (5)
第3章不对称故障分析与计算 (7)
3.1对称分量法 (8)
3.1.1正序网络 (8)
3.1.2负序网络 (10)
3.1.3零序网络 (11)
3.2两相断线的计算 (12)
3.2.1B相各点电压电流 (15)
3.2.2 A相各点电压电流 (16)
3.2.3 C相各点电压电流 (16)
第4章仿真分析 (18)
4.1仿真模型建立 (18)
4.2仿真结果分析 (20)
第5章课程设计总结 (22)
参考文献 (23)
第1章绪论
1.1电力系统概述
电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费的系统，它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
在电力系统计算中有潮流计算，短路计算，分别求得电力系统在各个情况下的参数，对于器件的选择，电能的分配等都有很重要的意义。在系统运行时需要对故障发生后进行预防措施。电力系统简单故障是指电力系统的某处发生一种故障的情况，简单不对称故障包括单相接地短路、两相短路、两相短路接地、单相断开和两相断开等。计算这些故障发生时电力系统的重要节点的参数可以使我们经济有效地选取合适的电气设备。
电力系统的故障总的来说可以分为两大类：横向故障和纵向故障。短路又称横向故障，断线又称为纵向故障。横向故障是指各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。纵线故障即断线故障可分为单相断线和两相断线。断线又称为非全相运行，也是一种不对称故障。它指的是网络中的两个相邻节点之间出现了不正常断开或三项阻抗不相等的情况。发生纵向故障时，由相邻两节点组成故障端口。造成非全相断开的原因有很多，例如某一线路单相接地短路后故障相开关跳闸；导线一相或两相断线；分相检修线路或开关设备以及开关合闸过程中三相触头不同时接通等。
本文研究电力系统发生两相断线时各节点的电压和电流。
1.2本文研究内容
本文的研究内容是对于电力网发生断线前后各点的电压电流的计算，将两相断线不对称故障分用对称分量法分解为正序、负序和零序网络，对称分量法有助于对发生断线后故障处和非故障处各点电压和电流的计算本文，同时包括还包括系统正常运行时的潮流计算，通过潮流计算可以求得系统正常运行时各点的参数以及电路图的绘制。当L23支路发生B和C两相断线时，计算L23支路B和C两相发生断线时，计算系统中各节点的各相电压和电流。进行了Matlab仿真，先在系统正常运行方式下，对各相电压和电流进行Matlab 仿真，然后再在断线情况下对各节点电压电流进行仿真，最后将断线运行计算结果与各时刻断线的仿真结果进行分析比较，验证计算结果是否正确。
第2章 潮流计算
2.1等效电路图
潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，对电力网络的各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算，可以得到电网各节点的电压，并求得网络的潮流及网络中元件的电力损耗，进而求得电能损耗。因而，通过潮流计算可以分析网络的电压水平高低、功率分布和电力损耗的合理性和经济性等，从而对该网络的设计及运行做出评价。本文通过潮流计算得出故障前断口电压及各个节点的正常电压。
根据任务书中给定的电路图和给定的数据，系统图简化电路图如图2.1所示。
G1
G2
T1 L24 T2
为了求取网络中的功率分布，可以采用近似的算法，先忽略网络中的功率损耗，由于发电机和变压器的参数相同，假设节点2和节点4的电压相同，进一步可以画出系统的等效电路图。
Z23S23 i23
Z34S34 i34
Z24S24 i24
2
3
4
2
S3
S4
jQB 24jQB 23.
.
.
.
图2.2 等效电路图
2.2电路的星角变换
根据本文设计要求标准变比侧Y N 接线，另一侧Δ接线。我们将要进行系统的潮流计算，首先需要完成系统参数计算，为了得到系统地参数和进行计算的方便性我们有必要将系统进行星角变换如图所示。
图2.3 角形接线 图2.4 星形接线
Y N 接线转换Δ接线公式；
)/(2324342334'24L L L L L L Z Z Z Z Z Z ++= (2-1)
()'L34L24L34L34L24L23Z Z Z /Z Z Z =++ (2-2) ()'L23L23L24L34L24L23Z Z Z /Z Z Z =++ (2-3)
因为L23Z =0.023+0.068j; L24Z =0.03+0.08j; L34Z =0.02+0.06j 代入上式得，
'
24L Z =（0.02+0.06j ）?（0.023+0.068j ）/(0.02+0.06j+0.03+0.08j+0.023+0.068j) = 0.0088+0.025j
'L34Z = (0.03+0.08j)?(0.02+0.06j)/(0.02+0.06j+0.03+0.08j+0.023+0.068j)= -0.00046+0.031j 'L23Z =(0.023+0.068j)?(0.03+0.08j) / (0.02+0.06j+0.03+0.08j+0.023+0.068j) = 0.011+0.025j
2.3等值电路图的网络参数设定
网络L24: L24L243Z 0.030.07j;b 0.03;jQ 0.02j =+==- 网络L23: L23L231Z 0.0230.07j;b 0.03;jQ 0.015j =+==- 网络L34: L23L3432Z 0.020.06j;b 0.032;jQ 0.016j =+==- 对于星形接线：
网络L23’:'L231Z 0.0110.025j;jQ 0.015j =+=- 网络L34’:'L342Z 0.000460.031j;jQ 0.016j =-+=- 网络L ： L 3Z 0.00880.025j;jQ 0.02j =+=- 变压器T1：Z T1=0.02j 变压器T2：Z T2=0.02j
发电机G1：Z G1=0.01+0.09j ，V G1=1.00 发电机G2：Z G2=0.01+0.09j ，V G2=1.00 变比： k=1.05 负荷功率： S 1=0. 4 + j0.15
2.4功率和节点电压计算
该部分计算由三部分组成，一是由假设节点电压相等的情况下求取中间环形网络的功率，二是由中间求得的功率求两端的功率，三是由求得的两端的功率求得节点电压，再由节点电压求得中间功率的实际值。
1.由142==V V ，024=S 求3423S S 和 由公式可得：
34
233
3423Z Z S Z S +=
=0.1856+0.0574j
34
233
2334Z Z S Z S +=
=0.2144+0.0626j
2.由上步求得的功率求两端的功率 由功率守恒得：
=+=23220S S S -0.03j+0.1856+0.0574j=0.1856+0.0274j =+=34440S S S -0.031j+0.2144+0.0626j=0.2144+0.0316j
变压器T1消耗的功率:
=+=?12
2202201
1
T T Z Q P S 0.0004+0.0053j
变压器T2消耗的功率:
=+=?22
2402402
1
T T Z Q P S 0.0005+0.0070j 从而求得：
=?+=2202T S S S 0.1856+0.0274j+0.0005+0.0070j=0.1861+0.0344j =?+=1404T S S S 0.2144+0.0316j+0.0004+0.0053j=0.2148+0.0369j
3.由两端功率求节点电压
05.11
2121T T T X Q R P V +=
?=[(0.1860*0.01)+(0.0327*0.015)]/1.05=0.0022
05
.11
2121T T T R Q X P V -=
δ=[(0.1860*0.015)-(0.0327*0.01)]/1.05=0.0023
所以：
2)()05.1(212
1T T V V V δ+=
?-=1.042
变压器低压母线的实际电压V =1.042*1/1.05=0.992
同理可得：
05
.11
4142T T T X Q R P V +=
?=0.0026
05.11
4142T T T R Q X P V -=
δ=0.0027
=4V 1.048
在上述计算中都将电压降落的横分量略去不计，所得结果是
2V =1.047，4V =1.047,V =0.997
同计及电压降落横分量的计算结果相比较，误差是很小的。 4.由节点二和四的节点电压求功率分布 有公式得：
()∑
++=
Z Z S Z Z S S 2442434323+∑-Z V V V N
)(42
=0.2553+0.0650j-0.0092 + 0.0237j=0.2461 + 0.0887j
()∑++=Z Z S Z Z S S 2333423424+∑-Z
V V V N
b a )(= 0.1293 + 0.0640j
其中
243423
Z Z Z
Z ++=∑；
经整理得： j S 0887.02461.023+=
j S 0640.01293.024+=
验算：
23S +24S =0.2461+0.0887j+0.1293+0.0640j=0.38+0.15j
2S +4S =0.1861+0.0344j+0.2148+0.0369j=0.40+0.08j
可见，计算结果误差很小，无需重算。取23S =0.2461+0.0887j 继续计算。
j S S S 0518.00313.023434--=-=
第3章 不对称故障分析与计算
电力系统的短路通常称为横向故障。它指的是在网络的节点f 处出现了相与相之
间或者相与零电位之间不正常接通的情况。发生横向故障时，有故障节点f同零电位节点组成故障端口。不对称故障的另一种类型是所谓的纵向故障，它指的是网络中的两个相邻节点f和f’（都不是零电位节点）之间出现了不正常断开或者三相阻抗不相等的情况。发生纵向故障时，由f和f’这两个节点组成故障端口，如图3.1所示。
A
B
C
图3.1断线图
造成非全相断线的原因是很多的，例如某一线路单相接地短路后故障相开关跳闸；导线一相或者两相断线；分相检修线路或开关设备以及开关合闸过程中三相触头不同时接通等。
3.1对称分量法
对称分量发是分析不对称故障的常用的方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解成正序、负序和零序三相对称的三相量。在不同序别的对称分量作用下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性。
在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的各序网络。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。根据给定的电路图和上述的原则做出正序、负序和零序网络，忽略对地支路和电阻影响。
3.1.1正序网络
正序网络就是通常计算对称短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，如图3.2所示。
图3.2正序电路图
星角变换计算公式为：
2342
2
233442
3423
3
233442
4234
4
233442
Z Z
Z
Z Z Z
Z Z
Z
Z Z Z
Z Z
Z
Z Z Z
?=?
++?
?=?
++?
?=?
++?
由戴维南定理，对系统的正序网络进行化简，经计算可得系统的等值电抗为：
05.0)1(=FF X
从故障口看正序网络，它是一个有源网络，可以用戴维南定理简化为如图3.3的形式，其中，等值电动势为
j E eq 05.0=
I ..F(1)
F(1)
1
1
.
.
.
.
图3.3 正序戴维南等效图
3.1.2负序网络
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，并令电源等于零，而在故障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，如图3.4所示。
图3.4 负序电路图
在计算负序参数时，运用的公式和步骤和正序的相同，因此将相应的数据代入公式可得其等值阻抗：
5.0)1()2(==FF FF X X
从故障点看进去，负序网络是一个无源网络。经简化后的负序网络如图3.5所示。
图3.5 负序戴维南等效电路图
3.1.3零序网络
在故障点施加代表故障边界条件的零序电势是，由于三相零序电流大小及相位相同，它们必须经过大地（或者架空地线、电缆包皮等）才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。该电力系统的零序网路如图3.6所示。
I
. F(2)
2
2
f f '
.
. .
图3.6 零序电路图
类似可得：
12.0)0(=FF X
从故障点看零序网络，也是一个无源网络。简化后的零序网络示如图3.7所示。
图3.7 零序戴维南等效电路图
3.2两相断线的计算
纵向故障同横向不对称一样，也只是在故障口出现了某种不对称状态，系统其余部分的参数还是三相对称的。因此，对于纵向故障，可以应用对称分量法进行分析。
首先在故障口ff’ 插入一组不对称电势源来代替实际存在的不对称状态，然后在
.
F(0).
.
.
.
这组不对称电势源分解成正序、负序和零序。根据重叠原理，分别作出各序的等值网络，与不对称短路时一样，可以列出各序网络故障端口与的电压方程式。各序的等值网络电路图如图3.8所示。
图3.8 各序网络戴维南等效图
(0)
ff'(1)(1)(1)
(2)(2)(2)(0)(0)(0).
..
....
FF F F FF F F FF F F V Z I V
Z I V Z I V ?-=??
?-=??
?-=??
?
3-1 式中，(0)
ff'
.
V 是故障口ff’的开路电压，即当f 、f’两点间三相断开时，网络内的
电源在端口ff ’产生的电压；而(1)FF Z (2)FF Z (0)FF Z 分别为正序网络、负序网络和零序
网络从故障端口ff ’看进去的等值阻抗。
若网络各元件都用纯电抗表示，则方程式（3-1）看写成
(0)
ff'(1)(1)(1)(2)(2)(2)(0)(0)(0)...
....
j j j FF F F FF F F FF F F V X I V X I V X I V ?
-=??
?-=??
?-=??
?
3-2 方程式3-2包含了6个未知量，因此，还必须根据非全相断线的具体边界条件列出另外三个方程式才能求解。
故障处的边界条件为
0,0=?==Fb Fc Fa V I I
容易看出，这些条件同单相短路的边界条件相似，若用对称分量表示则得
(1)(2)(0)
(1)(2)(0)
...
.
.
.
0F F F F F F I I I V V V ?==?
???+?+?=?
3-3 满足这样边界条件的复合序网如图3.9。故障处的电流
ff '
(1)(2)(0).
...
j F F F V I I I ===（0）FF(1)FF(2)FF(0)（X +X +X ）
图3.9 复合序网
由
.f'.
.
.
.
j E V Eq FF 05.0.
)0(.
==
j Z Z FF FF 05.0)2(.
)1(.==
j Z FF 12.0)0(.
=
将上述数据带入到公式3-4中，其中(0)
ff'.
eq V E =
可得
22.0)0(.
)2(.
)1(.
===F F F I I I
非故障相电流为
(1)..
3F
F I
I = 3-5
所以 66.0.
=F I
即 A A V S I B
B F 100115
310003066.032.1=???
=??=
故障相断口的电压为
(1)(2)
(0)(1)(2)(0)..
2
2
..
22j[()(1)]j[()(1)]F Fb FF FF F Fc FF FF V a
a X a X I V a a X a X I --?
?=+-?
???=+-? 3-6 式3-6中
1201=cos120+sin120=-22
j a e j j =+。。。
21201=--22
j a e j =。
将所得数据带入式中 3-6，可得
j
V Fa 48.036.0.
--=?
j V Fc 06.03.0.
+-=?
即
kV kV V Fa 6948.036.011522=+?=?
kV kV V Fc 3506.03.011522=+?=?
3.2.1B 相各点电压电流
此时我们选取电路中的每一相的相电压基准B P V ?为三相中的线电压基准B V
B B P V V 3
3=
? 则相应的每相的容量基准B P S ?作为B S
.
=?Fb V
电力系统短路计算课程设计
南昌工程学院 课程设计 (论文) 机械与电气工程学院电气工程及其自动化专业课程设计（论文）题目电力系统短路电流计算 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2013 年11 月30 日
成绩： 评语： 指导教师： 年月日
南昌工程学院 课程设计（论文）任务书
机械与电气工程学院 10电气工程及其自动化专业班学生： 日期：自 2013 年 11 月 18 日至 2013 年 11 月 30 日 指导教师： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 教研室：电气工程教研室主任： 附录：短路点的设置如下，计算时桥开关和母连开关都处于闭合状态。
一、取基准容量： S B=100MVA 基准电压：U B=U av 二、计算各元件电抗标幺值： =0.0581， (1)X L=0.401Ω／km ，L1=16.582km L2=14.520km ，X d1=X d2=X'' d 系统电抗标幺值X'' =0.0581，两条110kV进线为LGJ-150型 d 线路长度一条为16.582km,另一条为14.520km.。 (2)主变铭牌参数如下： 1﹟主变：型号 SFSZ8-31500/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±4×2.5%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=10.47 U K(3-1)=18 U K(2-3)=6.33 短路损耗（kw） P K(1-2)=169.7 P K(3-1)=181 P K(2-3)=136.4 空载电流（%） I0(%)=0.46 空载损耗（kW） P0=40.6 2﹟主变：型号 SFSZ10-40000/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±8×1.25%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=11.79 U K(3-1)=21.3 U K(2-3)=7.08 短路损耗（kW） P K(1-2)=74.31 P K(3-1)=74.79 P K(2-3)=68.30 空载电流(%) I0(%)=0.11 空载损耗（kW） P0=26.71 (3)转移电势E∑=1
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单相断线故障的分析 一、单相断线运行的理论分析 电力系统在非全相运行时，在一般情况下，没有危险的大电流和高电压产生（在某些情况下，例如带有并联电抗器的超高压线路，在一定条件下会产生工频谐振过电压）。但是，负序电流和零序电流可能引起某些继电保护误动作。下面简单介绍非全相运行的方法。 110kV断路器操作机构均采用三相机构,开关本体基本不会 出现非全相运行;同时110kV线路杆塔相对于35kV线路杆塔要高,出现单相断线的概率同样很小,运 行值班人员很少遇见110kV线路单相断线故障。 110kV配电网发生单相断线时故障分析在电力系统实际运行中，线路断线故障发生的概率较小，故110 kV及以下电压等级的线路保护在整定计算时不考虑断线故障的影响，这就造成当小概率的断线故障发生时，电力系统继电保护及自动装置往往会出现不可预料的动作情况，因此，总结并分析断线故障发生时的相关规律，对电力系统运行人员（特别是调度员）分析判断并迅速处理故障具有十分重要的意义。 有没有故障相别显示？无测距参数？ 发生断线的T接线路负荷电流，根据仿真系统相电流有效值为1.06kA，(一般110kV输电线路600－1200A)辛村变电站间隙过电流保护动作，整定值为100A。 当220 kV线路发生单相一侧断线故障后,220 kV线路电流和末端变电站变压器各侧电压的大小,与变压器中性点接地方式及断线前所带负荷均有关系, 对单侧供电的220 kV变电站,当220 kV线路发生单相(A相)一侧断线故障后(1) 220 kV 线路健全相电流将增大,增大的幅度与变压器220 kV中性点是否接地运行有关,变压器220 kV中性点不接地运行,健全相电流增幅更大。变压器220 kV中性点不接地运行时,220 kV线路负序电流稳态值超过了断线前的负荷电流。断线相A相及变压器110 kV和10 kV侧相电压都将降低。健全相三侧相电压降低与否,与变压器所带负荷的大小及变压器220 kV中性点是否接地运行有关,变压器所带负荷越大,三侧相电压降幅越大,变压器220 kV中性点不接地运行时,相电压降幅更大。
电力系统短路电流计算书
电力系统短路电流计算书 1 短路电流计算的目的 a. 电气接线方案的比较和选择。 b. 选择和校验电气设备、载流导体。 c. 继电保护的选择与整定。 d. 接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e. 大、中型电动机起动。 2 短路电流计算中常用符号含义及其用途 a. 2I －次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 b. ch I －三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳 定及断路器额定断流容量。 c. ch i －三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 d. I ∞－三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e. "z S －次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f. S ∞－稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3 短路电流计算的几个基本假设前提 a. 磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原理。 b. 在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c. 各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。 d. 短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4 基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b ＝100MVA ，基准电压U b 取各级电压的平均 电压，即 U b ＝U p ＝，基准电流 b b I S =；基准电抗 2b b b b X U U S ==。
常用基准值表（S 基准电压U b （kV ） 37 115 230 基准电流I b （kA ） 基准电抗X b （Ω） 132 530 各电气元件电抗标么值计算公式 元件名称 标 么 值 备 注 发电机（或电动机） " % "*100 cos d b N X S d P X φ =? "%d X 为发电机次暂态电抗的百 分值 变压器 %" * 100 k b N U S T S X = ? %k U 为变压器短路电压百分值， S N 为最大容量线圈额定容量 电抗器 2%*100 3k N b N b X U S k I U X =? ? %k X 为电抗器的百分电抗值 线路 2*0b b S l U X X l =? 其中X 0为每相电抗的欧姆值 系统阻抗 *b b kd S S c S S X = = S kd 为与系统连接的断路器的开断容量；S 为已知系统短路容量 其中线路电抗值的计算中，X 0为： a. 6~220kV 架空线 取 Ω/kM b. 35kV 三芯电缆 取 Ω/kM c. 6～10kV 三芯电缆 取 Ω/kM 上表中S N 、S b 单位为MVA ，U N 、U b 单位为kV ，I N 、I b 单位为kA 。 5 长岭炼油厂短路电流计算各主要元件参数 系统到长炼110kV 母线的线路阻抗（标么值） a. 峡山变单线路供电时： 最大运行方式下：正序； 最小运行方式下：正序 b. 巴陵变单线路供电时： 最大运行方式下：正序
课程设计(论文)-基于MATLAB的电力系统单相短路故障分析与仿真.doc
课程设计 ( 论文 )- 基于 MATLAB的电力系统单相短路故障分析与 仿真
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电力系统分析课程设计说明书题目：单相接地短路 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 1307 姓名：陈欢
目录 课程设计（论文）任务书 ----------------------- （1）引言 ------------------------------------------------------------------- （ 3）第一章．电力系统短路故障分析------------------------------- （ 4）第二章．电力系统单相短路计算-------------------- （ 5）2.1 简单不对称故障的分析计算---------------------- （ 5） 2.1.1. 对称分量法 ------------------- （5） 2.2 单相接地短路------------------------------ （ 6） 2.2.1. 正序等效定则 ---------------------------- （6） 2.2.2. 复合序网 --------------------------------- （6） 2.2. 3. 单相接地短路分析 --------------------------- （7）第三章．电力系统单相短路时域分析 ---------------- （ 10）3.1 仿真模型的设计与实现------------------------ （10） 3.1.1. 实例分析 -------------------------------- （10） 3.1.2. 仿真参数 ----------------------------- -- -- -- （11）3.2 仿真结果分析------------------------------- （13） 结束语 ----------------------------------------- （ 18）参考文献 --------------------------------------- （ 18）
两相短路故障的计算
编号0714141 课程设计 系（部）院：机电工程系 专业：电气工程及其自动化 作者姓名： 学号: 指导教师：职称：讲师 完成日期：年月日 二○一○年十二月
目录 目录 0 摘要 (2) ABSTRACT (3) 1 引言 (4) 1.1短路故障的原因 (4) 1.2短路故障发生的原因 (4) 1.3短路类型 (4) 1.4短路的危害 (4) 2 电力系统自动化的一般概念 (5) 3 本课程设计的主要任务 (6) 4 课程设计的目的 (6) 5 课程设计任务书 (6) 6课程设计内容及过程 (8) 6.1数学模型 (8) 6.1.1架空输电线的等值电路和参数 (8) 6.1.2变压器等值电路和参数 (9) 6.2对称分量法 (11) 6.2.1不对称三相量的分解 (11) 6.2.2变压器的各零序等值电路 (12) 6.3两相短路接地的分析 (13) 6.4算例 (16) 课程设计总结 (19) 参考文献 (20)
摘要 电力系统自动化(automation of power systems)对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。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，例如短路时电路的电压骤降,严重影响电气设备的正常运行，短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停电，而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失，严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列，不对称短路,像单相短路和两相短路。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：两相短路故障;短路计算;两相短路接地;对称分量法.
电力系统下课程设短路电流计算
《电力系统分析》课程设计报告题目：3G9bus短路电流计算 系别电气工程学院 专业班级10级电气四班 学生姓名 学号 指导教师 提交日期 2012年12月10日
目录 一、设计目的 (3) 二、短路电流计算的基本原理和方法 (3) 2.1电力系统节点方程的建立 (3) 2.2利用节点阻抗矩阵计算短路电流 (4) 三、3G9bus短路电流在计算机的编程 (6) 3.1、三机九节点系统 (6) 3.3输出并计算结果 (13) 四．总结 (15)
一、设计目的 1.掌握电力系统短路计算的基本原理； 2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB 语言或FORTRAN 或C 语言或C++语言）； 3.采用计算机语言对短路计算进行计算机编程计算。 二、短路电流计算的基本原理和方法 2.1电力系统节点方程的建立 利用节点方程作故障计算，需要形成系统的节点导纳（或阻抗）矩阵。一般短路电流计算以前要作电力系统的潮流计算，假定潮流计算的节点导纳矩阵已经形成，在此基础上通过追加支路的方式形成电力短路电流计算的节点导纳矩阵YN 。 1）对发电机节点 在每一发电机节点增加接地有源支路 i E 与i i i Z R jX =+串联 求短路稳态解: i Qi E E = i i qi Z R jX =+ 求短路起始次暂态电流解:i i E E ''= i i i Z R jX ''=+ 一般情况下发电机定子绕组电阻忽略掉，并将i E 与i i i Z R jX =+的有源支路转化成电流源 i i i I E Z =与导纳 1 i i i i i Y G B R jX =+= +并联的形式 2）负荷节点的处理 负荷节点在短路计一算中一般作为节点的接地支路，并用恒定阻抗表示，其数值由短路前瞬间的负荷功率和节点实际电压算出，即首先根据给定的电力系统运行方式制订系统的等值电路，并进行各元件标么值参数的计算，然后利用变压器和线路的参数形成不含发电机和负荷的节点导纳矩阵 YN 。 2?k LDk LDk LDk LDk V Z R jX S =+= 2 ?LDk LDk LDk LDk k S Y G jB V =+=
电力系统三相短路电流的计算
能源学院 课程设计 课程名称：电力系统分析 设计题目：电力系统三相短路电流的计算 学院：电力学院 专业：电气工程及其自动化____________ 班级：1203班________________________ 姓名：将________________________ 学号：1310240006__________________
目录 摘要 (1) 课题 (2) 第一章.短路的概述 (2) 1.1发生短路的原因 (2) 1.2发生短路的类型 (2) 1.3短路计算的目的 (3) 1.4短路的后果 (3) 第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算 (4) 2.1收集已知电力系统的原始参数 (4) 2.2制定等值网络及参数计算 (4) 2.2.1标幺值的概念 (4) 2.2.2计算各元件的电抗标幺值 (5) 2.2.3系统的等值网络图 (5) 第三章.故障点短路电流计算 (6) 第四章.电力系统不对称短路电流计算 (9) 4.1对称分量法 (9) 4.2各序网络的定制 (10) 4.2.1同步发电机的各序电抗 (10) 4.2.2变压器的各序电抗 (10) 4.3不对称短路的分析 (12) 4.3.1不对称短路三种情况的分析 (12) 4.3.2正序等效定则 (14) 心得体会 (15) 参考文献 (16)
电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程，通过学习电力系统分析，学生可以了解电力系统的构成，电力系统的计算分析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判断，为从事电力系统打下必要的基础。 电力系统短路电流的计算是重中之重，电力系统三相短路电流计算主要是短路电流周期（基频）分理的计算，在给定电源电势时，实际上就是稳态交流电路的求解。采用近似计算法，对系统元件模型和标幺参数计算作简化处理，将电路转化为不含变压器的等值电路，这样，就把不同电压等级系统简化为直流系统来求解。 在电力系统中，短路是最常见而且对电力系统运行产生最严重故障的后果之一。
电力系统两相接地短路计算与仿真
电力系统两相接地短路计算与仿真
辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文） 题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（2） 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气112 学号：110303057 学生姓名：李晓冬 指导教师：孙丽颖 教师职称：教授 起止时间：14-06-30至14-07-11
课程设计（论文）任务及评语 课程设计（论文）任务 原始资料：系统如图 各元件参数如下（各序参数相同）： G1、G2：S N =35MVA，V N =10.5kV，X=0.33； T1: S N =31.5MVA，Vs%=10.5，k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △ Po=30kW,Io%=0.8；YN/d-11 T2: S N =31.5MVA，Vs%=10， k=10.5/121kV,△Ps=200kW, △Po=33kW,Io%=0.9； YN/d-11 L12:线路长70km，电阻0.2Ω/km，电抗 0.41Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km； L23:线路长75km，电阻0.18Ω/km，电抗 0.38Ω/km，对地容纳2.98×10-6S/km；； L13: 线路长85km，电阻0.18Ω/km，电抗 0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；； 负荷：S3=45MVA，功率因数均为0.9. 任务要求（节点2发生AC两相金属性接地短路时）： 1 计算各元件的参数； 2 画出完整的系统等值电路图； 3 忽略对地支路，计算短路点的A、 B和C三相电压和电流； 4 忽略对地支路，计算其它各个节 点的A、B和C三相电压和支路电流； 5 在系统正常运行方式下，对各种 不同时刻AC两相接地短路进行Matlab仿 真； 6 将短路运行计算结果与各时刻短 路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 G G G1 T1 1 L12 2 T2 G2 1:k
电力系统单相断线计算与仿真(4)
电力系统单相断线计算与仿真(4) 辽宁工业大学 《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统单相断线计算与仿真（4） 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气工程及 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间： 15-06-15至15-06-26
课程设计（论文）任务及评语 课程设计（论文）任务原始资料：系统如图 各元件参数标幺值如下（各元件及电源的各序阻抗均相同）： T1、T2：电阻0，电抗0.02，k=1.08，标准变比侧Y N接线，另一侧Δ接线； L24: 电阻0.03，电抗0.07，对地容纳0.03； L23: 电阻0.03，电抗0.08，对地容纳0.03； L34: 电阻0.025，电抗0.07，对地容纳0.032； G1、 G2：电阻0.01，电抗0.09，电压1.00； 负荷功率：S1=0.5+j0.15，S2=0.5=j0.1； 任务要求： 1 对系统进行潮流计算； 2 当L34支路发生A相断线时，计算系统中各节点的各相电压和电流； 3 计算各条支路各相的电压和电流； 4 在系统正常运行方式下，对各种不同时刻A相断线进行Matlab仿真； 5 将断线运行计算结果与各时刻断线的仿真结果进行分析比较，得出结论。 指导教师评 语及成绩 平时考核：设计质量：论文格式： 总成绩：指导教师签字： 年月日G1 T1 2 L24 4 S2 1:k L23 L34 3 S1
摘要 电力系统的设计和运行中，需要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。轻则造成电流增大，电压下降，从而危及设备的安全或使设备无法正常运行；重则将导致电力系统对用户的正常供电局部甚至全部遭到破坏，从而对国民经济造成重大损失。 本课设主要介绍有关电力系统故障的基本概念及故障计算中标幺值的特点，并通过断线计算对电力系统的运行状态有一个初步的认识，同时对电力系统进行不对称故障的分析计算，主要内容为单相断线的分析计算，最后，通过Matlab软件对单相断线故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将单相断线运行计算结果与各时刻线路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 关键词：单相断线；潮流计算；Matlab仿真
电力系统各种短路向量分析
电力系统各种短路向量分析
一、单相(A 相)接地短路 故障点边界条件 . . . 0;0;0kB kC kA U I I === 即 .... 1200kA kA kA kA U U U U =++= 又 . (2) 111()33kA kA kB kC kA I I a I a I I =++= . (2) 2 11()33 kA kA kB kC kA I I a I a I I =++= . .... 11()33 k kA kB kC kA I I I I I =++= 所以 ... 120kA kA k I I I == 以上就是以对称分量形式表示的故障点电压和电流的边界条件。
向量图如下： 由向量图可知A相电流增大，B、C相电流为零，A相电压为零，B、C相电压增大。
二、B 、C 相接地短路。 故障点边界条件为 ... 0;0;0kA kB kC I U U === 同上用对称分量表示，则 . . . 1200kA kA k I I I ++= . . . 120 13 kA kA k kA U U U U === 相量图如下：
有向量图可知，A 相电流为零，B 、C 相电流增大；A 相电压增大，B 、C 相电压为零。 三、两相短路 故障点的边界条件为 ..... 0;;kA kB kC kB kC I I I U U ==-= 以对称分量形式表示故障点电压、电流边界条件： . . . . . 12120;;kA kA kA kA kA I I I U U ==-=
向量图如下：
电力系统分析短路电流的计算
1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ，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，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为0=a U ， 1201-∠=b U ， 1201∠=c U 。试求： （1）系统C 的正序电抗； （2）K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流（假设故障前线路电流中没有电流）。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 25 .02=T X 25.02==''X X d 图1-1 1.2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 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： 0fa V = ； 0fb I = ； 0fc I = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (2)(0)(1)(2)(0)00fa fa fa fa fa fa V V V I I I ? =++=? ??==? 2.两相（b 相和c 相）短路 b 相和c 相短路的边界条件 . 0fa I = ； ..0fb fc I I += ； . . fb fc V V = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (0) (1)(2)(1)(2)00fa fa fa fa fa I I I V V ? =??? +=??? =?? 3. 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 0fa I = ； 0fb V = ； 0fc V =
电力系统单相缺相故障分析
电力系统单相缺相故障分析 发表时间：2018-11-11T12:05:49.390Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：谷剑峰何寅 [导读] 摘要：确保电力系统运行安全始终是确保电能运输安全、合理的基础保障。 （国网浙江安吉县供电有限公司 313300） 摘要：确保电力系统运行安全始终是确保电能运输安全、合理的基础保障。然而，电力系统在实际运行过程中，较容易受到自身因素或者人为操作因素的影响，而出现不同程度的隐患问题，如电力系统单相缺相故障等，亟待相关人员结合具体情况进行及时解决。针对于此，文章主要以电力系统单相缺相故障为例，分析基于不同运行方式下，电力系统在出现单相缺相故障时，零序网络的变化情况。结合具体变化情况，提出异常处置防范措施，以供参考。 关键词：电力系统；单相缺相故障；短路故障 一般来说，当电力系统出现缺相故障时，往往会伴随零序电压的出现。而一旦出现零序电压往往会对电力系统的正常运行造成一定程度的影响，需要运维人员采取切实可行的预防措施予以解决。结合以往实践经验来看，隔离故障时往往需要重点考虑零序网络与零序电流的变化情况。运维人员要根据零序网络与零序电流的实际情况，采取合理的预防措施。与此同时，针对验收、操作等环节，提出安全、可靠的防范措施，以达到规避防继电保护误动的情况，为电力系统的稳定运行提供坚实保障。 1 关于电力系统故障问题的概述 电力系统不对称故障的一种表现类型为短路故障，而短路故障往往被称为横向故障。主要是指网络的某个节点位置出现相与相或者相与零电位点之间存在不正常接通情况，因此造成该节点位置与地形成故障端口。在分析不对称短路故障过程中，我们往往在故障端口处，插入一组不对称电源，以用来代替现实存在的不对称情况。并将不对称电源合理分解成为正序、负序以及零序分量。以此为基础，结合叠加原理，分别进行分析与计算[1]。 电力系统不对称故障另一种类型被称作纵向故障。主要是指网络中的两个相邻节点之间存在不正常断开情况，或者出现明显三项阻抗不平衡情况，主要表现为断路器分合三相不同期、导线单相断线等情况。如此一来，这两个相邻节点之间会形成故障端口。与横向故障分析方法类似，基本上也需要在故障端口间放置一组不对称电源，利用对称分量法特性进行分析与研究，得出具体的故障类型，采取对应的方法进行及时解决。 2 电力系统正常运行方式概述 文章主要以德安-湖安接线为主要研究对象。220KV系统为合环运行模式，而110KV为开环运行模式。110KV系统接地点位置都设置在220KV站附近[2]。需要注意的是，110KV站必须确保中性点不接地。正常运行方式可大致分为以下步骤：（1）除中性点刀闸K1及K5在合位之外，下图1中其它的中性点刀闸必须确保分位状态。 （2）德安母断路器600、500应处于合位状态。 （3）龙夏线带湖安变全站负荷，主要针对母联隔离开关5001与5002而言，必须确保其处于合位状态。与此同时，龙夏B热备用。需要注意的是，湖安侧502断路器必须处于分位状态，必须配置进线备自投使用。 3 基于不同运行方式下的电力系统缺相故障分析 假设德安变龙夏线508A相缺相运行，等效复合序网的运行会发生一定变化，具体如图。 注：X1—X4 为等效电抗；f1—f2 为故障端口；（0）-（2）为分别代表零序、正序、负序；U为故障端口的对称电源；E为系统电源； 图1 系统结构图 3.1 检修方式下故障分析（508 缺相） 倘若德安变508断路器在送电过程中，A相位置未合到位，且操作人员并未及时发现，很容易造成A相缺相运行。如果此时继续对湖安110KVII母与2号实行主变送电模式，很容易出现508缺相问题，并造成以下影响： 首先，处于零序网络状态时，湖安变受到缺相问题的影响，5001与5002会出现分位情况。且零序电流在回路I中无法形成有效的通路，多会在回路II位置处形成有效的通路。倘若此时合上2号主变520断路器，势必会在回路II中形成零序电流通路模式。在连续不断地运行条件下，德安变1号极大可能会出现主变零序电流保护误动情况，不利于电力系统的平稳运行。 其次，如果处于德安变508断路器A相未合到位情况时，湖安侧存在带上负荷情况，极有可能造成A相动静触头间放电问题。尤为注意的是，如果线路出现相间短路且存在叠加故障的时候，稍有不慎，很容易造成断路器爆炸事故，不但会对人身安全造成不利影响，同时也会对电网运行安全带来危害影响，造成无法估量的经济损失。 最后，受到德安1号主变110KV中性点接地的相关影响，德安110KV涉及到的I、II母电压基本上不会受到任何影响，多处于平衡状态。因此，对于此时的德安2号主变中性点而言，几乎不存在电位变化。 3.2 正常运行方式下故障分析（508 缺相） 保持正常运行状态不变，倘若线路出现断线等故障问题，很有可能造成龙夏线508A相处于缺相运行状态。
电力系统短路电流计算书
电力系统短路电流计算书 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
电力系统短路电流计算书 1短路电流计算的目的 a.电气接线方案的比较和选择。 b.选择和校验电气设备、载流导体。 c.继电保护的选择与整定。 d.接地装置的设计及确定中性点接地方式。 e.大、中型电动机起动。 2短路电流计算中常用符号含义及其用途 I－次暂态短路电流，用于继电保护整定及校验断路器额定断充容量。 a. 2 I－三相短路电流第一周期全电流有效值，用于校验电气设备和母线的动稳定及b. ch 断路器额定断流容量。 i－三相短路冲击电流，用于校验电气设备及母线的动稳定。 c. ch d.I∞－三相短路电流稳态有效值，用于校验电气设备和导体的热稳定。 e."z S－次暂态三相短路容量，用于检验断路器遮断容量。 f.S∞－稳态三相短路容量，用于校验电气设备及导体的热稳定. 3短路电流计算的几个基本假设前提 a.磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原 理。 b.在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。 c.各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。
d.短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。 4基准值的选择 为了计算方便，通常取基准容量S b＝100MVA，基准电压U b取各级电压的平均电压，即 U b ＝U p ＝ ，基准电流 b b I S = ；基准电抗2 b b b b X U U ==。 常用基准值表（S b＝100MVA） 各电气元件电抗标么值计算公式
电力系统两相短路计算与仿真(2)
辽宁工业大学 《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统两相短路计算与仿真（2） 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：王 教师职称 起止时间：15-06-15至15-06-26
课程设计（论文）任务及评语
摘要 目前，随着科学技术的发展和电能需求的日益增长，电力系统规模越来越庞大，电力系统在人民的生活和工作中担任重要的角色，电力系统的稳定运行直接影响人们的日常生活，因此，关于电力系统的短路计算与仿真也越来越重要。 本论文首先介绍有关电力系统短路故障的基本概念及短路电流的基本算法，主要讲解了对称分量法在不对称短路计算中的应用。其次，通过具体的简单环网短路实例，对两相接地短路进行分析和计算。最后，通过MATLAB软件对两相接地短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 关键词：电力系统分析；两相接地短路；MATLAB仿真
目录 第1章绪论 (1) 1.1短路的原因、类型及后果 (1) 1.1.1电路系统中的短路 (1) 1.1.1短路的后果 (1) 1.2短路计算的目的 (2) 第2章电力系统不对称短路计算原理 (3) 2.1对称分量法基本原理 (3) 2.2三相序阻抗及等值网络 (3) 2.3 两相不对称短路的计算步骤 (4) 2.4两相（b相和c相）短路 (4) 第3章电力系统两相短路计算 (7) 3.1系统等值电路的化简 (7) 3.2两相短路计算 (9) 第4章短路计算的仿真 (11) 4.1仿真模型的建立 (11) 4.2 仿真结果及分析 (11) 第5章总结 (14) 参考文献 (15)
电力系统三相短路的实用计算
第七章电力系统三相短路的实用计算 容要点 电力系统故障计算。可分为实用计算的“手算”和计算机算法。大型电力系统的故障计算，一般均是采用计算机算法进行计算。在现场实用中，以及大学本、专科学生的教学中，常采用实用的计算方法—‘手算’(通过“手算“的教学，可以加深学生对物理概念的理解)。 例题1： 如图7一1所示的输电系统，当k点发生三相短路，作标么值表示的等值电 路并计算三相短路电流。各元件参数已标于图中。 图7一1系统接线图 解：取基准容量Sn=100MVA,基准电压Un=Uav(即各电压级的基准电压用平均额定电压表示)。则各元件的参数计算如下，等值电路如图7一2所示
图7-2 等值电路 例题7-2： 已知某发电机短路前在额定条件下运行，额定电流 3.45 N KA I=,N COS?=
0.8、d X ''=0.125。试求突然在机端发生三相短路时的起始超瞬态电流''I 和冲击电流有名值。(取 1.8=i m p K ) 解：因为，发电机短路前是额定运行状态，取101. 10U =∠? 习题： 1、电力系统短路故障计算时，等值电路的参数是采用近似计算，做了哪些简化? 2、电力系统短路故障的分类、危害、以及短路计算的目的是什么? 3、无限大容量电源的含义是什么?由这样电源供电的系统，三相短路时，短路电流包含几种分量?有什么特点? 4、何谓起始超瞬态电流(I")?计算步骤如何?在近似计算中，又做了哪些简
化假设? 5、冲击电流指的是什么?它出现的条件和时刻如何?冲击系数imp k 的大小与什么有关？ 6、在计算1"和imp i 时，什么样的情况应该将异步电动机(综合负菏)作为电源看待?如何计算? 7、什么是短路功率(短路容量)?如何计算?什么叫短路电流最大有效值?如何计算? 8、网络变换和化简主要有哪些方法?转移电抗和电流分布系数指的是什么?他们之间有何关系? 9.运算由线是在什么条件下制作的?如何制作? 10.应用运算曲线法计算短路电流周期分量的主要步骤如何? 11、供电系统如图所示，各元件参数如下:线路L, 50km, X1=0.4km Ω ;变压器T, N S =10MVA, %k u =10.5. T K = 110/11。假定供电点(s)电压为106.5kV 保持恒定不变，当空载运行时变压器低压母线发生三相短路时，试计算:短路电流周期分量起始值、冲击电流、短路电流最大有效值及短路容量的有名值。 12、某电力系统的等值电路如图所示。已知元
基于MATLAB的电力系统单相短路故障分析与仿真
研究生课程论文封面 （2014—2015学年第1学期） 课程名称： 电力系统运行与控制 课程类型： 选修课 授课教师： 学 时： 学 分： 2.0 批阅意见： 河南理工大学研究生学处制 报告题目：基于MATLAB 的电力系统单相短路故障分析与仿真 姓名： 学号： 年级： 专业： 学院： 电气学院 注意事项： 1、 以上各项由研究生本人认真填写； 2、 研究生课程论文应符合一般学术规范，具 有一定学术价值，严禁抄袭或应付；凡学 校检查或抽查不合格者，一律取消该门课 程成绩和学分，并按有关规定追究相关人 员责任； 3、 论文得分由批阅人填写，并签字确认；批 阅人应根据作业质量客观、公正的签写批 阅意见（原则上不少于50字）； 4、 原则上要求所有课程论文均须用A4纸打 印，加装本封面，左侧装订； 5、 课程论文由学生所在学院（系）统一保存， 以备查用。
本文介绍了MATLAB 软件在电力系统中的应用，以及动态仿真工具Simulink 。的使用。 MATLAB 的 Simulink 的仿真环境中，利用Simpowersystems 中电气元件对电力系统发生单相短路时电路情况进行仿真与分析，着重分析了中性点不接地时电压电流的变化情况。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB 是电力系统仿真研究的有力工具。 1电力系统短路故障分析 1.1短路故障原因 短路产生的原因有很多，主要有以下几个方面： （1）元件损坏例如绝缘材料的自然老化，设计，安装维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等； （2）气象条件恶化例如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； （3）违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等； （4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 1.2短路故障分析的内容和目的 短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量的计算、故障后系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如故障时线路电流与电压之间的相位关系等。短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结果进行继电保护设计和整定值计算，开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的设计，制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。 1.3电力系统单相接地短路计算 1.3.1正序等效定则 在求解各种不对称故障时，故障支路的正序电流分量ka1n I ）（ 可用如下同式表 示： ? ∑∑+=)(11ka1n E I n a Z Z ）（ （1-1） 式中 ∑ 1E a ------故前故障点基准相的运行相电压； ?)(n Z ------与短路故障类型有关的阻抗（三相短路时，0)3(=?Z ；两相短
电力系统短路电流计算及标幺值算法
第七章短路电流计算 Short Circuit Current Calculation §7-1 概述General Description 一、短路的原因、类型及后果 The cause, type and sequence of short circuit 1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地 的系统）发生通路的情况。 2、短路的原因： ⑴元件损坏 如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路. ⑵气象条件恶化 如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等. ⑶违规操作 如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压. ⑷其他原因 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等. 3、三相系统中短路的类型： ⑴基本形式: )3(k—三相短路；)2(k—两相短路； )1( k—单相接地短路；)1,1(k—两相接地短路； ⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路； 不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称; 如两相短路、单相短路和两相接地短路. 注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。4、短路的危害后果 随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。 （1）电动力效应 短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导 体间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）发热 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。 （3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃
23电力系统两相断线计算与仿真(4)
辽宁工业大学《电力系统分析》课程设计（论文） 题目：电力系统两相断线计算与仿真（4） 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气 学号： 学生姓名： 指导教师：孙丽颖 教师职称：教授 起止时间：15-07-06至15-07-17
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 本文研究的主要内容为电力系统两相断线，也就是对于我们日常所用的三相电其中的两相发生断路，并计算其断点处的三相的各项电压跟电流以及系统图中各个节点的三相中各项的节点电压跟支路电流。在设计中需要先计算各元件的参数，再用对称分量法将系统电路分解为正序、负序、零序三个电路，并运用戴维南等效电路画出三序电路的等值电路。再计算当线路L3发生B、C两相断线时，系统中断点处的各项的电压跟电流以及每个节点的各相的电压和电流。最后在系统正常运行方式下，对线路L3的B、C两相断线进行Matlab仿真，将断线运行计算的预期结果与仿真图进行比较。 关键词：两相断线；对称分量法；戴维南等效电路
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力系统断线概述 (1) 1.2本文设计内容 (1) 第2章电力系统不对称故障计算原理 (2) 2.1对称分量法基本原理 (2) 2.2三相序阻抗及等值网络 (2) 2.3两相断线故障的计算步骤 (2) 第3章电力系统两相断线计算 (4) 3.1系统等值电路及元件参数计算 (4) 3.2系统等值电路及其化简 (7) 3.3两相断线计算 (10) 第4章两相断线的仿真 (14) 4.1仿真模型的建立 (14) 4.2仿真结果及分析 (14) 第5章总结 (16) 参考文献 (17)
电力系统分析-试题第二套
第二套 一、判断题 1、分析电力系统并列运行稳定性时，不必考虑负序电流分量的影响。（） 2、任何不对称短路情况下，短路电流中都包含有零序分量。（） 3、发电机中性点经小电阻接地可以提高和改善电力系统两相短路和三相短路时并列运行的暂态稳定性。（） 4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中的周期分量不衰减，非周期分量也不衰减。（） 5、中性点直接接地系统中，发生几率最多且危害最大的是单相接地短路。（） 6、三相短路达到稳定状态时，短路电流中的非周期分量已衰减到零，不对称短路达到稳定状态时，短路电流中的负序和零序分量也将衰减到零。（） 7、短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值称为短路冲击电流。（） 8、在不计发电机定子绕组电阻的情况下，机端短路时稳态短路电流为纯有功性质。（） 9、三相系统中的基频交流分量变换到系统中仍为基频交流分量。（） 10、不对称短路时，短路点负序电压最高，发电机机端正序电压最高。（） 二、选择题 1、短路电流最大有效值出现在（）。 A短路发生后约半个周期时B、短路发生瞬间；C、短路发生后约1/4周期时。 2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（）相作为分析计算的基本相。 A、故障相； B、特殊相； C、A相。
3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（ ）。 A 、短路电流中除正序分量外，其它分量都将逐渐衰减到零； B 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都不会衰减； C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（ ）。 A 、正序分量、负序分量和零序分量； B 、正序分量和负序分量； C 、零序分量。 5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从大到小排序，应为（ ）。 A 、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路； B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路； C 、两相短路、两相短路接地、单相接地短路、三相短路。 6、发电机－变压器单元接线，变压器高压侧母线上短路时，短路电流冲击系数应取（ ）。 A ．2； B 。1.8； C 。1.9。 7、电力系统在事故后运行方式下，对并列运行静态稳定储备系数(%)P K 的要求是（ ）。 A 、(%)P K >30； B 、(%)P K ≧15~20； C 、(%)P K ≧10。 8、下述各组中，完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是（ ）。