电力系统分析课程设计
1前言 (2)
1.1短路的原因 (2)
1.2短路的类型 (2)
1.3短路计算的目的 (2)
1.4短路的后果 (3)
2电力系统三相短路电流计算 (4)
2.1电力系统网络的原始参数 (4)
2.2制定等值网络及参数计算 (5)
2.2.1标幺制的概念 (5)
2.2.2有三级电压的的网络中各元件参数标幺值的计算 (6)
2.2.3计算各元件的电抗标幺值 (8)
2.2.4系统的等值网络图 (9)
2.3短路电流计算曲线的应用 (9)
2.4故障点短路电流计算 (10)
点三相短路 (10)
2.4.1f
1
2.4.2f
点短路 (12)
3
3电力系统不对称短路电流计算 (15)
3.1对称分量法的应用 (15)
3.2各序网络的制定 (16)
3.2.1同步发电机的各序电抗 (16)
3.2.2变压器的各序电抗 (16)
3.3不对称短路的分析 (17)
3.3.1不对称短路三种情况的分析 (17)
3.3.2正序等效定则 (20)
3.3.3不对称短路时短路点电流的计算 (21)
4结论 (27)
5总结与体会 (28)
6谢辞 (29)
7参考文献 (30)
1前言
在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行的情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作，而且还可能对人生命财产产生威胁。从电力系统的实际运行情况看，这些故障绝大多数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。
短路是电力系统的严重故障。所谓短路，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。
1.1 短路的原因
产生短路的原因很多，主要有如下几个方面：（1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化、设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等；（2）气象条件恶劣，例如雷击造成的网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）违规操作，例如运行人员带负荷拉闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等；（4）其他，如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
1.2 短路的类型
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。三相短路也称为对称短路，系统各项与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都是不对称短路。
电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，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。况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的的研究是具有重要意义的。
1.3 短路计算的目的
在电力系统的设计和电气设备的运行中，短路计算是解决一系列问题的不可缺少的基本计算，这些问题主要是：
（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。
（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并确定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。
（3）在设计和选择发电厂和电力系统主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。
（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也含有一部分短路计算的内容
此外，确定输电线路对通讯的干扰，对已发生故障进行分析，都必须进行短路计算。
在实际工作中，根据一定的任务进行短路计算时，必须首先确定计算条件。所谓计算条件，一般包括，短路发生时系统的运行方式，短路的类型好发生的地点，以及短路发生后所采取的措施等。从短路计算的角度来看，系统运行方式指的是系统中投入运行的发电、变电、输电、用电的设备的多少以及它们之间相互联接的情况，计算不对称短路时，还包括中性点的运行状态。对于不同的计算目的，所采用的计算条件是不同的。
1.4 短路的后果
随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能指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的几个方面：（1）短路故障使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。
（3）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，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。
（4）当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障最严重后果。
（5）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附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。
2电力系统三相短路电流计算
2.1电力系统网络的原始参数
图2.1 电力系统接线图
电力系统接线如上图所示。S
1 ，S
2
为无穷大电源系统，电抗为零。
发电机G
1 -G
2
为汽轮发电机，每台400MVA，x
d
‘’=0.285，负序电抗x
2
=0.29；
发电机G
3 为水轮发电机，280MVA，x
d
‘’=0.203，负序电抗x
2
=0.22；
变压器T
1 、T
2
，每台410MVA，V
s
%=14.6，x
≈x
1
；
T 3变压器，260MVA，V
s
%=14.1，x
≈x
1
；
T 4变压器，360MVA，V
s
%=8.3，x
≈x
1
；
L 1 线路，180km，x
1
=0.405Ω/km，x
≈3x
1
；
L 2 线路，220km，x
1
=0.33Ω/km，x
≈3x
1
；
L 3 线路，95km，x
1
=0.405Ω/km，x
≈3x
1
；
2.2制定等值网络及参数计算
2.2.1标幺制的概念
在一般的电路计算中，电压、电流、功率和阻抗的单位分别用V ，A ，W ，Ω表示，这种用实际有名单位表示物理量的方法称为有名单位制。在电力系统计算中，还广泛的使用标幺制。标幺制是相对单位制的一种，在标幺制中各物理量都用标幺值表示。标幺值定义由下式给出：
标幺值=
位）
基准值（与有名值同单）
实际有名值（任意单位
（2-1）
由此可见，标幺值是一个没有量纲的数值，对于同一个实际的有名值，基准值选得不同，其标幺值也就不同。因此，当我们说明一个量的标幺值时，必须同时说明它的基准值，否则，标幺值的意义是不明确的。
当选定电压、电流、功率和阻抗的基准值分别为B V ,B I ,B S 和B Z 时，相应的标幺值如下：
()*****
***22B
B B B B B
B B B B V
V V I I I S P jQ P Q S j P jQ S S S S Z R jX R X Z j R jX Z Z Z Z ?
=
??
?=??
-?+?===+=+??
+?
===+=+?? ()22-
2.2.2 标幺值的选择
在电力系统分析中，主要涉及对称三相电路计算。计算时习惯上多采用线电压V ，线电流I ，三相功率S 和一相等值阻抗Z ，各物理量之间存在下列关系：
??
?
??====S V P P VI S ZI V 3333
（2） 同单相电路一样，应使各量基准值之间的关系与其有名值间的关系具有相同的方程式：
??
???=====???S I V I V S
I Z V
B P B B P B B B B
P B B B
33333
(3)
选择在标幺制中便有：
??
???====S
I V S V I Z V P P **
*
*
*
*
*
*
(4)
由此可见，在标幺制中，三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压和相电压的标幺值相等，三相功率和单相功率的标幺值相等。在选择基准值时，习惯上也只选V B 和S B 。由此得： S
V I V
Z B
B B
B
B 2
3==
V
S
I B
B
B 3=
这样，电流和阻抗的标幺值则为：
???
?
???
+=+=
+=
=
=
V S V
S x R Z
Z S
V I
I
B B B
B
B
B
B B
jx R j jx
R I
I
22
****
3(5) 采用标幺值进行计算，所得结果最后还要换算成有名值，其换算公式为：
??
???
?
?
?
???+=====S V x R S S V S I I I V V B B B
B B B B
j Z S I V 2
******)(3
（6）
2.2.2有三级电压的的网络中各元件参数标幺值的计算
图2.2有三段不同电压等级的输电系统
电力系统中有许多不同电压等级的线路段，它们由变压器来耦联。图2.2（a ）表示了由三个不同电压等级的电路经两台变压器耦联所组成的输电系统，略去各元件的电阻和变压器的励磁支路，可以算出各元件的实际有名值，变压器的漏抗均按原方绕组电压计算，这样我们就得到各元件电抗用实际有名值表示的等值电路，如图2.2（b ）所示，图中
S
V x
x
N G N G N G G
)
(2)()*
(=
，S V x x N N ⅠN T
T
T T )
(2
)()*
(1
1
11= ，V V T N T
N T
k )(
)(
11
I 1
Ⅱ=
I V
x
x
N R N R R
R
)
(2
)
(3100
%
=
，V x x N N T
N
T T T )
(2
)
(
)*
(2
2
2
2Ⅱ
=
，V V T N T
N T k )()(
2III
2II 2
=
X L 和X C 分别是架空线路L 和电缆线路C 的实际电抗。百分值也是一种相对单位制，对于同一物理量，如果基准值相同，则百分值=100×标幺值，对于变压器，其标幺电抗x T(N)*常用下式计算：
100
%
)*
(V
x
S
N T =
由于三段电路的电压等级不同，彼此间只是通过磁路耦合而没有直接的电气联系，可以对各段电路分别选基准电压。假定分别选V B(Ⅰ)，V B （Ⅱ），V B （Ⅲ），至于功率，整个输电系统用统一，所以各段的基准功率都为S B 。
选定基准电压后，可对每一元件都按各段的基准电压用公式（5）将其电抗的实际有名值换算成标幺值，即
V S
x x Ⅰ
B B
G
G 2
)
(*=
，V S
x x Ⅰ
B B T T 2
)
(1
*1=
，V
S x x B B
L L 2)
(*Ⅱ=
V S x S Ⅱ
B B T
T
2)
(
2
*
2=
，V S x
x ⅡB B
R R 2
)
(
*=
V V
V V k
k k Ⅱ
B ⅠB N Ⅱ
N ⅠⅡⅠB T T
T T
）
（）
（）（）（1
1
1
*
1)
(=
=
-
，V V
V V k k k Ⅲ
B ⅡB N Ⅲ
N ⅡⅢⅡB T T
T T ）
（）
（）（）（2
2
2
*
2)
(==-
（7）
用标幺参数表示的等值电路如图（c ）所示，其中变压器k B （Ⅰ-Ⅱ）=V B （Ⅰ）/V B （Ⅱ）为第I 段和第II 段的基准电压之比，称为基准变比。
通常选择适当基准电压，使变压器电路得到简化，比如选择I ，II 段基准电压之比k B （Ⅰ-Ⅱ），等于变压器下的变比k T1，I,II 段的基准电压之比等于变压器T 2的变比k T2，则
可得k T1*=1，k T2*=1，这样在标幺参数的电路中就不需串联理想变压器了。
在实际的计算中，总是把基准电压选得等于（或接近于）该电压级的额定电压。这样可以从计算结果清晰地看到实际电压偏离额定值的成程度。为了解决上述的困难，在工程计算中规定，各个电压等级都以其平均额定电压V av 作为基准电压，根据我国现行的电压等级，各级平均额定电压规定为：
3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525（kV ）
在分段计算中以上述平均额定电压作为各级基准电压。
2.2.3计算各元件的电抗标幺值
在本次实验中，选取S B =1000MVA ，V B =V av
7125.0400
1000
285.02
1)
(2
)
(1*
)(1*
2*
1=?
=?
=
=
V
S S
V x x x B
B N G G G
G G N N 7250.0280
1000
203.023)
(2
)
(3*
)(3*
3=?
=?
=
V
S S
V x x B
B N G G G
G
N N 3561.0410
1000
146.0100
%
2
)
(2
1)
(1)
(11
2
*
1=?
=?
?=
=
V
S S V V x x T N N B B
T
T S
T
T 5423.0260
1000
141.0100%
2
)
(2
3)
(3)
(33
*
3=?
=?
?=
V
S S V V x T N N B B
T
T S T 2306.0360
1000
083.0100
%
2
)
(2
4)
(4)
(44
*
4=?
=?
?
=
V
S S V V x T N N B B
T
T S
T
3780.12301000
180405.02
2
)(11
*
1=?
?==
V S
x x L B B
L
L 6100.0345
1000
22033.02
2
)(22
*2=?
?==V S x x L B B
L L 7273.02601000
95405.02
2
)
(33
*3=?
?==V
S
x x L B B
L
L
2.2.4
系统的等值网络图
图2.3电力系统的等值网络
2.3短路电流计算曲线的应用
在工程计算中常利用计算曲线来确定短路后任意指定时刻短路电流的周期分量，对短路点的总电流和短路点邻近支路的电流分布计算，计算曲线有足够的准确度。
应用计算曲线法的具体计算步骤如下： (1)绘制等值网络。
a.选取基准功率S B 和基准电压V B =V av ；
b.发电机的电抗用x d “，略去网络中各元件的电阻，输电线路的电容和变压器的励磁支路；
c.无限大功率电源的内电抗等于零；
d.略去负荷。 (2)进行网络变换。
将网络中的电源按合并的原则合并成若干组，求出各等值电机对短路点的转移阻抗x fi （i=1，2，…）以及无限大功率电源对短路点的转移电抗x fs 。
(3)将求得的转移电抗按各相应的等值机的容量进行归算，便得到各等值机对短路点的计算电抗。
S
S
x x
B
Ni fi
jsi
(i=1、2、3、…) （8）
式中S Ni 为第i 台等值机的额定容量，即由它所代表的那部分发电机的额定容量之
和。
(4)由x js1，x js2，…分别根据适当的计算曲线找出指定时刻t 各等值发电机提供的短路周期电流的标幺值I pt1*，I pt2*，…, I ptg*。
(5)网络中无限大功率电源提供的短路周期电流是不衰减的，并由下式确定
x
I
fs
ps 1
*
=
（9）
(6)计算短路电流周期分量的有名值。 第i 台等值发电机提供的短路电流为
V
S
I
I
I I av
Ni pti Ni
pti pti 3*
*
=
=
（10）
无限大功率电源提供的短路电流为
V
S I
I I I
av
B
ps B ps ps
3*
*==
(11)
式中，V av 为短路点处电压级平均额定电压；I Ni 为归算到短路点处电压级第i 台等值发电机的额定电流；I B 为对应于所选基准功率S B 在短路处电压的基准电流。 2.4故障点短路电流计算 2.4.1f 1点三相短路
f 1点三相短路时，由系统的参数可知，G 1，G 2可以合并，另外可作星网变换消去f 2
处节点。
合并G 1，G 2得 5343.02
7125
.03561.0)//()(*
2**1*1)12(=+=
++=x x x x x T G T a f
对于f 2处节点进行星网变换，算出G 3对母线f 1处的电抗为：
2152
.46100
.0)
7273.02306.0()5423.07250.0(7273.02306.05423.07250.0)
()(*
2*
3*
4*
3*
3*
3*
4*
3*
336
=+?++
+++=+?++
+++=
x
x x x x x x x x
x
L L T T G L T T G
S 2到母线f 2处的电抗为：
0290
.25423
.07250.0)
7273.02306.0(6100.07273.02306.06100.0)(*
3*
3*
3*
4*
2*
3*
4*
226
=++?+
++=+++
++=x x x x x x x x x T
G L
T L L T L S
合并S 1，S 2可得：
8207.00290.23780.10290
.23780.1//2616=+?=
=
x
x x S S S
由此可得等值电路图如图2.4所示
G 1，G 2合并后的计算电抗为：
图2.4 f 1点三相短路等值电路
4274.01000
400
25343.02
1
12
12
=??
=+=S
S S x x B
G G f
js G 3的计算电抗为：1802
.11000
280
2152.43
3
3
=?
==S
S x x B
G f
js 由所得的计算电抗查表可得1秒时各等值电源提供的短路电流为：
956.1*
12=I f
003.1*
3=I
f
2185.11
6
*==
x I s
fs
又由V
S I I I I av
Ni pti Ni pti pti 3*
*==可得：
)(928.323034002956.1312*1212kA N f f V S I I
av
=???==
)(7050.0230
3280003.133
*
33
kA N
f f V
S I
I av
=??
==
)(0587.3230310002185.13*kA f f V S I I
av
B S S =??== 所以变压器高压侧电流为)(964.121
122
1
kA f T T I I I
==
= 根据变压器的变比可得低压侧电流为)(6806.2875
.15230
964.12
1
kA G
G I I =?
==
又因为I fs 由S 1和S 2提供，可得
)(1696.10290
.23780.10290
.2964.126
2
26
1
kA S
S S
f
x x x I I fs
=+?
=+=
所以I L3=3.928+0.6413+3.0578-2×1.964-1.1696=2.5295（kA ） 所以T 4高压侧电流为)(6863.1345
230
5295.23452303
4
kA L
T I I
=?=?
=
############T 4高压侧电流由S 2和G 3提供，由分流系数我们可以求得
)(1384.17250.05423.06100.07250.05423.06863.1*3*3*2*3*
34
2kA G T L G T T L x x x x x I I =+++?=+++?= T 3高压侧电流为)(5479.01384.16863.12
4
3
kA L T T I I I =-=-=
T 3低压侧电流为)(0024.1275
.15345
33kA T G I
I
=?
=
由此我们计算出了f 1点处短路时各支路的电流。 2.4.2f 3点短路
f 3点短路时：
由于G 1点直接接于短路点，应单独考虑，同样G 2单独考虑。 S 2，G 3对f 1点的电抗同f 1点短路时结果一样，x 36=2152.4，x s26=0290.2。 合并S 1，S 2，有S b =8207.0。
由此我们得到图2.6
根据星网变换可以分别算出G 2，G 3，S 1,2对f 3的转移阻抗：
5196
.1)2152.41
8207.010686.113561.01(3561.08207.012
=+++??=x f
805
.7)2152.41
8207.010686.113561.01(3561.02152.43
=+++??=x f
9786
.12152.41
8207.010686.113561.01(3561.00686.12
=+++??=x f
图2.5 f 3点三相短路等值电路
可以分别算得电压对f 3点的计算电抗为：
285.01000400
7125.01
=?=x js 7914.01000400
9786.12
=?=x js 1854.21000
280
805.73
=?=x js 查表得各电源提供的短路电流的标幺值为：
4215.2*
1=I f
，243.1*
2=I
f ，470.0*
3=I
f ，6581.0*
=I
f S
由V
S I I av
pti pti N i
3*?
=可得：
)(5061.3675
.1534004215.275
.153400*
11
kA f f I I =??=??
=
)(2259.1875
.153400
243.175.153400*
22
kA f f
I
I =??=??
=
)(8241.475
.153280
470.075.153280*
33
kA f f I
I =??=??
=
)(1241.2475
.153********.03*
kA f f V S I I
av B S S =??=?= 由等值电路图可知，T 1低压侧电流应为：
)(1741.471241.248241.42259.183
2
1
kA f
f f G I I I I S
=++=++=
所以T 1的高压侧电流为：)(2304.323075
.1511
kA G T I
I
=?
=
T 2高压侧的电流为：)(2901.12
kA T I
=
所以其低压侧电路为: )(8508.1875
.15230
22kA T G I
I =?
=
无限大功率电源S 1，S 2提供电流为：
)(5261.18207.02152.42152
.4)(21kA T T I I I S =+?-=
所以，
)(4650.02
1
21
kA L
L L
L
I I I I I S =+?
=
)(4744.14650.02901.12304.32
1
1
3
kA T
L T L I I I I =--=--=
)(9829.0345230
4744.134523034kA L T I
I =?=?
= )(6635.07250.05423.06100.07250
.05423.042kA T L I I =+++?=
)(3194.02
4
3
kA L
T T I I I =-=
)(9959.675.15345
33kA T G I
I =?
=
由此得出f 3点三相短路时各支路的电流值。
3电力系统不对称短路电流计算
3.1对称分量法的应用
在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量(电流或电压)，可以分解为三组三相对称的相量，当选择a 相作为基准时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为：
.(1).(.2.2.2).(0)111311
1a
a a a
b I a a a I a I I
c I I ????
? ??? ? ? ?= ? ? ? ? ? ??? ?
???
??
（12）
式中，运算120
o
j a e
=，2240
o
j a e
=且有.
.
..
2
3
(1)(2)(0)10,1;,,a a a a a a I I I ++==，分别为a 相
电流的正序，负序，零序分量，并且有：
??
?
??
???
?
??
======?
???
????
???)0()0()0()2()2(,)2()2()1()1(,)1()1(2
2
a c
b a a
c a a b a a c a a b I I I I I I I I I I I
（13）
由此可知，正序分量的相序与正常对称运行下的相序相同，而负序相量的相序则与正序相反，零序分量则三相量同相位。
当已知各序对称分量时，同样可以求出三相不对称的相量，即
??
???
???
???
++=++=++=++=++=???????
???????
?
???
)0()2()1()0()2()1()0()2()1()0()2()1()
0()2()1(2
2
c c c a a a a a c b b b a a a a a b a a a a I I I I I I I I I I I I I I I I I I
（14）
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。
计算不对称度故障的基本原则就是，把故障处的三相阻抗不对称表示为电压和电流相量的不对称，使系统其余部分保持为三相阻抗对称的系统。这样，借助于对称分量法并利用三相阻抗对称电路各序具有独立性的特点，分析计算就可得到简化。
3.2各序网络的制定
3.2.1同步发电机的各序电抗
同步发电机在对称运行时，只有正序电势和正序电流。此时的电机参数就是正序参数。当发电机定子绕组中通过负序基频电流时，它产生的负序旋转磁场与正序基频电流产生的旋转磁场转向正好相反。因此，负序旋转磁场同转子之间有两倍同步旋转的相对运动。正序电抗取决于定子负序旋转磁场所遇到的磁阻，由于转子纵横间不对称，随着负序旋转磁场同转子间的相对位置的不同，负序磁场所遇到的磁阻也不同，负序电抗也就不同。
发生不对称短路时，由于发电机转子纵横轴间的不对称，定、转子绕组无论是在稳态还是在暂态过程中，都将出现一系列的高次谐波电流，这就使对发电机序参数的分析变复杂了。为了使发电机负序电抗具有确定的含义，取发电机负序端电压的基频分量与负序电流基频分量的比值，作为计算电力系统基频短路时发电机的负序阻抗。 当发电机定子绕组通过基频零序电流时，由于各相电枢磁势大小相等，相位相同，且在空间相差120
度电角度。它们在系统中的合成磁动势为零，所以，发电机的零序电抗仅由定子线圈的等位漏磁通确定。但是零序电流所产生的漏磁通与正序（或负序）电流所产生的漏磁通不同的，其差别与绕组形式有关。零序电抗的变化范围大致是
''
(0)(0.150.6)d x x =-。
3.2.2变压器的各序电抗
变压器的等值电路表征了一相原、副方绕组间的电磁关系。图3.1反映了不计绕组
电阻和铁芯损耗时变压器的零序等值电路。
图3.1变压器的零序等值电路 （a ）双绕组变压器（b ）三绕组变压器
变压器等值电路中的参数不仅同变压器的结构有关，有的参数也同所通过电流的序别有关。变压器各绕组的电阻，与通过的序别无关。因此，变压器的正序，负序，零序的等值电阻相等。
变压器的漏抗，反映了原副方绕组间磁耦合的情况，磁通的路径与所通电流的序别无关。因此变压器的正序，负序，零序等值漏抗也相等。
变压器的励磁阻抗，取决于主磁通路径的磁导，当变压器通以负序电流时，主磁通的路径与正序电流时完全相同，所以变压器正序，负序和零序等值电路及参数是完全相同的。
对于由三个单相变压器组成的三相变压器组，每相的零序主磁通与正序主磁通一样，有独立磁路。对于三相四柱式，零序主磁通也能形成回路，磁阻很小，所以两种变压器中，短路计算时可以当做
x=∞，忽略励磁电流，把励磁支路断开。
(0)
m
变压器的零序等值电路与外电路的联接，取决于零序电流的流通路径，因而与变压器三相绕组联接形式及中性点是否接地有关。
（1）当外电路向变压器某侧三相绕组施加零序电压时，如果能在改侧产生零序电流，则等值电路中改侧绕组与外电路接通；如果不能产生零序电流，则从电路等值的观点，可以认为变压器该侧绕组与外电路断开。根据这一原则，只有中性点接地的星形接法才能与外电路接通。
（2）当变压器绕组只有零序电势时，如果它能将零序电势施加到外电路上去并能提供零序电流的通路，则等值电路中改侧绕组端点与外电路接通，否则与外电路断开。所接法绕组才能与外电路接通。
以也只有Y
N
（3）在三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽不能作用到外电路去，但能在绕组中形成环流，在等值电路中改侧绕组端点接零序等值中性点。
由于三角形接法的绕组漏抗与励磁支路并联，不管何种铁芯结构的变压器，一般励磁电抗总比漏抗大得多，一般近似取
x=∞。
(0)
m
3.3不对称短路的分析
3.3.1不对称短路三种情况的分析
图3.2单相接地短路
单相接地短路如图3.2所示。故障处边界条件为：
0=?fa V ，0=?fb I ，0=?
fc I
用对称分量法表示为：
0)0()2()1(=++?
??fa fa fa V V V ，0)0()2()1(2=++?
??
fa fa fa I aI I a
0)0()2(2)1(=++?
?
?
fa fa fa I I a aI
整理后得到序分量表示的边界条件为：
???
??
??
===++?
???
??)0()2()1(0)0()2()1(fa fa fa fa fa fa I I I V V V
（15）
了解得： )
()1()0()
2()
1()
0(x x
x V I ff ff ff j f fa ++=
?
（16）
)1()0()2(fa fa fa I I I ?
?
?
==
图3.3两相短路
两相短路情况如图3.3所示。故障处的边界条件为：
0=?fa I ，0=+??fc fb I I ，fc fb V V ?
?=
用对称分量法表示为：
0)0()2()1(=++?
??fa fa fa I I I
0)2(2)1()0()0()2()1(2=+++++?
?
????
fa fa fa fa fa fa I a aI I I aI I a )0()2(2
)1()0()2()1(2
fa fa fa fa fa fa V V a aV V aV V a ?
?
?
???
++=++
整理后得：0)0(=?
fa I ，0)2()1(=+?
?
fa fa I I ，)2()1(fa fa V V ?
?
=
可以求得：)
()1()2()1()
0(x x V I ff ff j f
fa +=
?
，
)1()2(fa fa I I ?
?-=
（17）
图3.4两相短路接地
两相短路接地情况如图3.4所示。故障处的边界条件为：
0=?fa I ，0=?fb V ，0=?
fc V
用序分量表示的边界条件为
???
??
??
===++?
???
??)0()2()1(0)0()2()1(fa fa fa fa fa fa V V V I I I
（18）
可以求得：
)
()1()
0()2()1()
0(x x x V I ff ff ff j f
fa ++=
?
)1()2()
0()2()
0(fa fa I x
x x I ff ff ff ?
?+=
)1()2()
0()2()
2(fa fa I x
x x I ff ff ff ?
?+-=
3.3.2正序等效定则
由以上所得三种简单不对称短路时短路电流正序分量可以统一写成
)
()()
1()()
1()
0(x
x V I n ff j f n fa ?
?
+=
（19）
式中，()
n x 表示附加阻抗，其值随短路形式而不同，(n)是代表短路形式的符号。
公式（19）表明：在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路
一．填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定 电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路 电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本 形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联 电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参 数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220±2*2.5%，他共有（5）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（214.5KV）（209KV） （225.5KV）（231KV）。 二：思考题 1.电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2） 答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 2.电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 3.电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。 要求：（1）保证可靠的持续供电。（2）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。 4.电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 5.我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？ （p8-9） 答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 6.电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） S 。当功率一定时电压越高电流越小，导线答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为
一、填空题(每空1分，共15分) 1、一只标有额定电压20V、额定功率1W的灯泡。现接在10V的电源下使用，则其阻值为，实际电流是，实际消耗的功率为。 2、电流源IS=5A，r0=2Ω，若变换成等效电压源，则U=，r0=. 3、b条支路、n个节点的电路，独立的KCL方程数等于，独立的个KVL方程数等于。 4、三相四线制供电线路可以提供两种电压，火线与零线之间的电压叫做，火线与火线 之间的电压叫做。 5、正弦周期电流的有效值与最大值之间的关系是。 6、某一正弦交流电压的解析式为u=102cos（200πt＋45°）V，则该正弦电流的有 效值U=_____________V，频率为f=H Z。当t=1s 7、线性电路线性性质的最重要体现就是性和性，它们反映了电路中激励与响应的内在 关系。 8、功率因数反映了供电设备的利用率，为了提高功率因数通常采用补偿的方法。 二、判断题(正确打“√”,错误打“×”)(每题1分，共10分) 1、受控源与独立源一样可以进行电源的等效变换，变换过程中可以将受控源的控制量 变异。（） 2、叠加定理适用于线性电路，电压、电流和功率均可叠加。（） 3、应用叠加定理和戴维宁定理时，受控源不能与电阻同样对待。（） 4、电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量越准确。（） 5、含有L、C元件的正弦交流信号电路，若电路的无功功率Q=0，则可判定电路发生谐 振 。 （ ） 6、电压和电流计算结果得负值，说明它们的参考方向假设反了。（） 7、电功率大的用电器，电功也一定大。（）
Ω100s i 1H F 18、结点电压法是只应用基尔霍夫电压定律对电路求解的方法。（） 9、非正弦周期量的有效值等于它各次谐波有效值之和。（） 10、实用中的任何一个两孔插座对外都可视为一个有源二端网络。（） 三、单项选择题(每小题1分，共20分) 1、一根粗细均匀的电阻丝，阻值为25Ω，将其等分成五段，然后并联使用，则其等效电阻是（） A.1/25Ω B.1/5Ω C.1Ω D.5Ω 2、两个同频率正弦交流电流i1、i2的有效值各为40A 和30A 。当i1+i2的有效值为10A 时，i1与i2的相位差是（） A.0O B.180O. C.90O D.270O 3、在R 、L 、C 串联电路中，当总电流与总电压同相时，下列关系式正确的是（） A.ωL 2c =1 B.ωLC =1 C.ω2LC =1 D.ωLC 2=1 4、图示单口网络的等效电阻等于（） (A)2Ω (B)4Ω (C)6Ω (D)-2Ω 5、图示电路中电阻R 吸收的平均功率P 等于（） (A)12.5W (B)16W (C)32W (D)25W 6、示电路中电压u 等于（） (A)4V (B)-4V (C)6V (D)-6V 7、图示谐振电路的品质因（） (A)0.01 (B)1 (C)10 (D)100 8、5F 的线性电容的端口特性为（） (A)i u 5=(B)i 5=ψ(C)q u 2.0= 9、端口特性为43+=i ψ的二端电路元件是（）元件 (A)电感(B)电容(C)电阻 10、LC 并联正弦电流电路中， A I A I A I C L R 5,1,3===则总电流为（）A 。 (A) 8(B)5 (C) 4 Ω 2Ω2- 2V + u -+
作业 1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。 电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。 电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网 当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。 2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？ 答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。 电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。 发电机的额定电压比网络的额定电压高5%。 变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电 机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定
电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电 压咼10%。 3、我国电网的电压等级有哪些? 答：0 . 22kv 、0 . 38kv 、3kv 、6kv 、10kv 、 3 5kv 、11 v 、 220kv 、 330kv 、 500kv 、7 5 0kv 、10 kv 答：：10 . 5kv 、121kv 、 2 4 2 kv kv 、 2 1kv 、 kv 、 .6kv 、38 . 5 kv v 、1 kv v 、4 0 kv 4、标出图 电力系统中各元件的额定电压。 1-7 E1-7
0 kv、.5kv kv、6 v、40 .5kv、400kv 作业二 1、一条110kV、的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为，导线的计算外径为，求输电线路在的参数，并画出等值电路。 对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=。 于是有：半径r=17/2=， 单位XX的电阻: r i =「40 =「20 -20)]= 0.21* [1+0.0036(40-20)]= 0.225(0/km) 单位XX的电抗为 D 5040 捲=0.14451 Ig 4 +0.0157 = 0.14451 Ig + 0.0157 = 0.416( O / km ) r 8.5 单位XX的电纳为
首页 - 我的作业列表 - 《电力系统分析基础（Ⅰ）》第二次作业答案欢迎你，窦建华(FH112258006) 你的得分：85.0 完成日期：2014年01月23日09点14分 说明：每道小题括号里的答案是您最高分那次所选的答案，标准答案将在本次作业结束(即2014年03月13日)后显示在题目旁边。 一、单项选择题。本大题共2个小题，每小题20.0 分，共40.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. ( A ) A. B. C. 2. ( B )
A. B. C. 二、多项选择题。本大题共5个小题，每小题6.0 分，共30.0分。在每小题给出的选项中，有一项或多项是符合题目要求的。 1.电力系统中枢点的调压方式有( ) ( ACD ) A.顺调压 B.改变变压器的变比调压 C.逆调压 D.常调压 E.发电机调压 2.电力系统稳定性按干扰的大小可分为( ) ( AD ) A.静态稳定 B.电压稳定 C.动态稳定 D.暂态稳定 E.频率稳定 3.功角δ的物理意义为( ) ( ABC ) A.作为电磁参数代表发电机q轴电势之间的夹角 B.作为继续参数代表发电机转子之间的相对位置 C.各发电机机端电压之间的夹角 4.架空输电线路各序参数的特点有( ) ( AD ) A.正序参数与负序参数相等 B.正序参数大于负序参数 C.零序参数大于正序参数 D.零序参数大于负序参数
E.架空地线使等值的零序阻抗参数减小 5.电力系统中的无功功率负荷有( ) ( BCDE ) A.异步电动机 B.同步调相机 C.变压器 D.输电线路 E.电抗器 三、判断题。本大题共10个小题，每小题3.0 分，共30.0分。 1.采用自动重合闸将使最大可能的减速面积减小。（） (错误) 2.电力系统一般采用火电厂作为主调频厂。（） (错误) 3.电力系统电压大小主要受有功功率影响。（） (错误) 4.不对称故障一般采用对称分量法进行分析。（） (正确) 5.最大可能的减速面积大于加速面积，系统将失去暂态稳定。（） (错误) 6.电压降落是指首末端两点电压的相量差。（） (正确) 7.快速切除故障可以提高电力系统的暂态稳定性。（） (正确) 8.自动励磁调节器是提高电力系统静态稳定的有效措施。（） (正确) 9.电力系统二次调频可以实现无差调节。（） (正确) 10.短路冲击电流是短路电流的最大有效值。（） (错误) @Copyright2007 四川大学网络教育学院版权所有
电力系统分析练习题 一、简答题 1、电力线路的正序电抗与零序电抗是否相等？ 2、在220kV及以上的超高压架空线路上，普遍采用分裂导线，采用分裂导线后，线路电感、线路并联电容会增大还是变小？ 3、动力系统、电力系统和电力网的基本构成形式如何？ 4、电力变压器的主要作用是什么？ 5、采用标么值计算有什么优点？ 6、对电力系统运行的要求是什么？ 7、试画出单相变压器等值电路。 8、试画出电力线路等值电路。 二、如图所示的电力系统 1.确定发电机G，变压器T-1、T-2、T-3，线路L-1、L-2、L-3及电容器Y c的额定电压； 2.给出其稳态分析时的等值电路； 3.输电线路L-3阻抗为5+j20Ω（忽略并联支路），末端有功功率为10MW，功率因数为 0.80（感性），末端电压为35kV，计算线路L-3的功率损耗和电压损耗； 4.条件同3，但功率因数提高到0.90（感性），请问线路L-3的功率损耗和电压损耗会
增加还是减少？ 三、电力系统接线如下图所示，电网各级电压示于图中，求 1)发电机和各变压器高低压侧额定电压； 2)设T-1 高压侧工作于+2.5%抽头，T-2工作于主抽头，T-3高压侧工作于-5%抽头，求各变压器实际变比。 四 93kW,短路电压23.5kW G 、B 。 五、一容量比为90/90/60兆伏安，额定电压为220/38.5/11千伏的三绕组变压器。工厂给出试验数据为：ΔP s’(1-2)=560千瓦，ΔP s’(2-3)=178千瓦，ΔP s’(3-1)=363千瓦，V S （1-2）%=13.15, V S （2-3）%=5.7, V S （3-1）%=20.4, ΔP 0=187千瓦，I 0 %=0.856。试求归算到220千伏侧的变压器参数。（注：功率值未归算，电压值已归算） 六、已知某一变压器参数如表1所示。 表1
自测题（一）一电力系统的基本知识 一、单项选择题（下面每个小题的四个选项中，只有一个是正确的，请你在答题区填入正确答案的序号，每小题 2.5分，共50分） 1、对电力系统的基本要求是（）。 A、保证对用户的供电可靠性和电能质量，提高电力系统运行的经济性，减少对环境的不良影响； B、保证对用户的供电可靠性和电能质量； C、保证对用户的供电可靠性，提高系统运行的经济性； D保证对用户的供电可靠性。 2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（）。 A、一级负荷； B、二级负荷； C、三级负荷； D、特级负荷（ 3、对于供电可靠性，下述说法中正确的是（）。 A、所有负荷都应当做到在任何情况下不中断供电； B、一级和二级负荷应当在任何情况下不中断供电； C、除一级负荷不允许中断供电外，其它负荷随时可以中断供电； D—级负荷在任何情况下都不允许中断供电、二级负荷应尽可 能不停电、三级负荷可以根据系统运行情况随时停电。 4、衡量电能质量的技术指标是（）。 A、电压偏移、频率偏移、网损率； B ［、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D、厂用电率、网损率、
电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（）。 A、配电线路； B、直配线路； C、输电线路； D、输配 电线路。 6、关于变压器，下述说法中错误的是（） A、对电压进行变化，升高电压满足大容量远距离输电的需要，降低电压满足用电的需求； B、变压器不仅可以对电压大小进行变换，也可以对功率大小进行变换； C、当变压器原边绕组与发电机直接相连时（发电厂升压变压器的低压绕组），变压器原边绕组的额定电压应与发电机额定电压相同； D变压器的副边绕组额定电压一般应为用电设备额定电压的 1.1倍。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（）。 A、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建 设投资、网损率； C、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8关于联合电力系统，下述说法中错误的是（）。 A、联合电力系统可以更好地合理利用能源; B、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减 少;
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）
练习二：单项选择题 1、通过10输电线接入系统的发电机的额定电压是（）。 A 10 B 10.5 C11 （答案：B） 2、根据用户对（）的不同要求，目前我国将负荷分为三级。 A 供电电压等级 B 供电经济性 C供电可靠性 （答案：C） 3、为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的（）上设计制造了分接抽头。 A 高压绕组 B中压绕组 C低压绕组 （答案：A） 4、采用分裂导线可（）输电线电抗。 A 增大 B 减小 C保持不变 （答案：B） 5、在有名单位制中，功率的表达式为( ) A 1.732×V×I B ×I C 3×V×I （答案：A） 6、电力系统的中性点是指( ) A变压器的中性点 B星形接线变压器的中性点 C发电机的中性点 D B和C （答案：D）
7、我国电力系统的额定电压等级为( ) A 3、6、10、35、110、220() B 3、6、10、35、66、110、220() C 3、6、10、110、220、330() D 3、6、10、35、60、110、220、330、500() （答案：D） 8、计算短路后任意时刻短路电流周期分量时，需要用到（）。 A.互阻抗 B.转移阻抗 C.计算电抗 （答案：C） 9、冲击电流是短路电流（）。 A.最大瞬时值 B.最小瞬时值 C.有效值 （答案：A） 10、短路电流周期分量的标么值与（）有关。 A.转移电抗和短路时间 B.计算电抗和短路点距离 C.计算电抗和短路时间 （答案：C） 11、在系统发生短路时，异步电动机（）向系统提供短路电流。 A.绝对不 B.一直 C.有时 （答案：C） 12、对于静止元件来说，其（）。 A 正序电抗＝负序电抗 B正序电抗＝零序电抗 C负序电抗＝零序电抗 （答案：A） 13、有架空地线的输电线的零序电抗（）无架空地线的输电线的零序电抗。
电力系统分析复习题 二、计算题 1．有一台110/11，容量为20000KVA 的三相双绕组变压器，名牌给出的实验数据为：△P K =135KW, P 0=22KW ，U k %=10.5，I 0%=0.8，试计算折算到一次侧的Γ型变压器参数，画出等值电路。 2. 无穷大电源供电系统如图1所示，在输电线中点发生三相短路，求短路冲击电流最大有效值和短路功率，已知：Ug=110kV,降压变压器参数为Z T =0.5003+j7.7818Ω，Z L =1.1+j402Ω。 图1 3.电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=1.1*10-4 S ，线路额定电压为110KV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5KV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)*10-6 S ，变压器低压侧负荷为15+j11.25MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为117.26KV 。试画出网络等值电路，计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。 4．计算图3网络导纳矩阵（图中数据是阻抗值） 图 3 5.单相对地短路故障如图4所示，故障边界条件为：. . . 0,0fb fa fc U I I ===, 其中：Z 0 =j0.25, Z 1 =j0.14, Z 2 =j0.15, U F =1.05∠0 （a ）画出序网络的连接关系图，(b)写出正、负、零序故障电流、电压计算式。 T 1 L 23 S 36KV
图4 电力线路长100km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =27+j41.2Ω，B l /2=j1.38×10-4 S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为：Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)×10-6 S ，变压器低压侧负荷为10+j5MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为118kV 。（1）试画出网络参数为有名值时的等值电路；（2）计算各元件标幺值并绘制标幺值等值电路；（3）计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。 图3 三、综合题 1. 某一网络进行潮流计算后的数据如图5所示，说明该系统中发电机、变压器及负载个数，利用图中数据说明发电机总的发电功率，负荷总的用电功率，计算网络损耗和效率，网络中各节点电压是否满足稳态运行要求，若要增大节点电压可采取哪种措施？ 图5 2、电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=j1.1×10-4 S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω， T 1 L 23 S 36KV
作业一 1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。 电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。 电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网 当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。 2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。 电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。 发电机的额定电压比网络的额定电压高５％。 变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电压高１０％。 3、我国电网的电压等级有哪些？ 答：０.２２ｋｖ、０.３８ｋｖ、３ｋｖ、６ｋｖ、１０ｋｖ、３５ｋｖ、１１０ｋｖ、２２０ｋｖ、３３０ｋｖ、５００ｋｖ、７５０ｋｖ、１０００ｋｖ 4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。 T：１０.５ｋｖ、１２１ｋｖ、２４２ｋｖ 答： 1 T：２２０ｋｖ、１２１ｋｖ、 2 T：１１０ｋｖ、６.６ｋｖ、３８.５ｋｖ 3 T：３５ｋｖ、１１ｋｖ 4 T：１０ｋｖ、４００ｋｖ 5 T：１１０ｋｖ、３８.５ｋｖ 6
7T ：３５ｋｖ、６６ｋｖ 8T ：６ｋｖ、４００ｋｖ 9T ：１０.５ｋｖ、４００ｋｖ 作业二 1、一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为4m ，导线的计算外径为17mm,求输电线路在40°C 的参数，并画出等值电路。 解： 对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17mm,km 2 mm 5.31Ω=ρ。 于是有：半径r=17/2=8.5mm ，mm m D D D D ca bc ab 504004.5424433m ==???== 单位长度的电阻：2031.5 r 0.21(/)150 km s ρ == =Ω ()()()140201200.21*10.003640200.225/r r r t km α==+-=+-=Ω???????? 单位长度的电抗为 m 15040 0.144510.01570.144510.01570.416(/)8.5 D x lg lg km r =+=+=Ω 单位长度的电纳为 ()66617.587.58b *10*10 2.73*10/5040 lg lg 8.5m S km D r ---= == 集中参数为 ()1r 0.0225*8018R l ===Ω ()1x 0.416*8033.3X l ===Ω ()641b 2.73*10*80 2.18*10B l S --=== ()41.09*102 B S -= 等值电路如图1所示 1833.3j +Ω 4S -
广东工业大学华立学院课程设计（论文） 课程名称电力系统分析 题目名称复杂网络N-R法潮流分析与计算设计学生学部（系）电气工程系 专业班级08电气2班 学号12030802020 学生姓名 指导教师罗洪霞
2011 年 6 月12 日 目录 一. 基础资料 (3) 1.1 系统图的确定 (3) 1.2 各节点的初值及阴抗参数 (4) 二. 基本公式和变量分类 (5) 三. 设计步骤 (7) 3.4基本步骤 (8) 3.4方案选择及说明 (8) 四. 程序设计 (9) 4.1 MATLAB编程说明及元件描述 (9) 4.2源程序 (10) 4.3结果显示 (11) 五. 实验结论 (12) 六．参考文献 (13)
复杂网络N-R 法潮流分析与计算设计 一. 基础资料 1. 系统图的确定 选择六节点、环网、两电源和多引出的电力系统，简化电力系统图如图（1）所示，等值阻抗图如图（2）所示。运用以直角坐标表示的牛顿—拉夫逊计算如图（1）系统中的潮流分布。计算精度要求各节点电压的误差与修正量不大于510ε-=。
2.各节点的初值及阻抗参数 该系统中，节点①为平衡节点，保持 11.050 U j =+为定值，节点⑥为PV节点，其他四个节点都是PQ节点。给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、输出功率标幺值分别为表a、表b、表c中的数据。 线路对地导纳标幺值一半 00.25 Y j =及线路阻抗标幺值、输出功率标幺值和变压器变比标幺值如图（2）所示的注释。 表a 各节点电压标幺值参数
二. 基本公式和变量分类 本例所需公式有以下几类： （1）.节点电压U 和节点导纳矩阵Y 。 （2）.变量分类。在潮流问题中，任何复杂的电力网和电力系统都可以归结为以下元件（参数）组成。 1）.发电机（注入电流或功率）。 2）.负载（负的注入电流或功率）。 3）.输电线支路（电抗、电阻）。 4）.变压器支路（电阻、电抗、变化）。 5）.变压器对地支路（导纳和感纳，本例中忽略）。 6）.母线上的对地支路（阻抗或导纳，本例中忽略）。 7）.线路上的对地支路（一般为线路电容导纳）。 （3）.功率方程。电力系统的潮流方程的一般形式为： 1 n i ij i i i i i j j S P jQ U I U Y U * * * ==+=?=?∑ 1 ()(123n i i i ij j j i P jQ I Y U i U * ** =+===∑、、、...、n) （1-1） 潮流方程具有的特点是：①他能表征电力系统稳态运行特性； ②其为一组非线性方程，只能用迭代方法求其数值解；③方程中的电压U 和导纳Y 即可表示为直角坐标，又可表示为极坐标。因而潮流方
2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（ ）。 A 、一级负荷； B 、二级负荷； C 、三级负荷； D 、特级负荷。 4、衡量电能质量的技术指标是（ ）。 A 、电压偏移、频率偏移、网损率； B 、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C 、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D 、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（ ）。 A 、配电线路； B 、直配线路； C 、输电线路； D 、输配电线路。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（ ）。 A 、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建设投资、网损率； C 、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8、关于联合电力系统，下述说法中错误的是（ ）。 A 、联合电力系统可以更好地合理利用能源； B 、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减少； C 、联合电力系统可以提高供电可靠性和电能质量； D 、联合电力系统不利于装设效率较高的大容量机组。 9、我国目前电力系统的最高电压等级是（ ）。 A 、交流500kv ，直流kv 500±； B 、交流750kv ，直流kv 500±； C 、交流500kv ，直流kv 800±；； D 、交流1000kv ，直流kv 800±。 10、用于连接220kv 和110kv 两个电压等级的降压变压器，其两侧绕组的额定电压应为（ ）。 A 、220kv 、110kv ； B 、220kv 、115kv ； C 、242Kv 、121Kv ； D 、220kv 、121kv 。 11、对于一级负荷比例比较大的电力用户，应采用的电力系统接线方式为（ ）。 A 、单电源双回路放射式； B 、双电源供电方式； C 、单回路放射式接线； D 、单回路放射式或单电源双回路放射式。 12、关于单电源环形供电网络，下述说法中正确的是（ ）。 A 、供电可靠性差、正常运行方式下电压质量好； B 、供电可靠性高、正常运行及线路检修（开环运行）情况下都有好的电压质量； C 、供电可靠性高、正常运行情况下具有较好的电压质量，但在线路检修时可能出现电压质量较差的情况； D 、供电可靠性高，但电压质量较差。 13、关于各种电压等级在输配电网络中的应用，下述说法中错误的是（ ）。 A 、交流500kv 通常用于区域电力系统的输电网络； B 、交流220kv 通常用于地方电力系统的输电网络； C 、交流35kv 及以下电压等级通常用于配电网络； D 、除10kv 电压等级用于配电网络外，10kv 以上的电压等级都只能用于输电网络。 14、110kv 及以上电力系统应采用的中性点运行方式为（ ）。 A 、直接接地； B 、不接地； C 、经消弧线圈接地； D 、不接地或经消弧线圈接地。 16、110kv 及以上电力系统中，架空输电线路全线架设避雷线的目的是（ ）。
河南城建学院 《电力系统分析》课程设计任务书 班级0912141-2 专业电气工程及其自动化 课程名称电力系统分析 指导教师朱更辉、何国锋、芦明 电气与信息工程学院 2015年12月
《电力系统分析》课程设计任务书 一、设计时间及地点 1、设计时间：2015年12月 2、设计地点：2号教学楼 二、设计目的和要求 1、设计目的 通过课程设计，使学生加强对电力体统分析课程的了解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算、分析等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。 2、设计要求 （1）培养学生认真执行国家法规、标准和规范及使用技术资料解决实际问题的能力； （2）培养学生理论联系实际，努力思考问题的能力； （3）进一步理解所学知识，使其巩固和深化，拓宽知识视野，提高学生的综合能力； （4）懂得电力系统分析设计的基本方法，为毕业设计和步入社会奠定良好的基础。 三、设计课题和内容 课题一：110KV 电网的潮流计算 （一）基础资料 导线型号：LGJ-95，km x /429.01Ω=，km S b /1065.261-?=； 线段AB 段为40km ，AC 段为30km ，BC 段为30km ； 若假定A 端电压U A =115kV ，变电所负荷S B =(20+j15)MVA ，S C =(10+j10)MVA 。 某110KV 电网 （二）设计任务 1、不计功率损耗，试求网络的功率分布，和节点电压； 2、若计及功率损耗，试求网络的功率分布，和节点电压，并将结果与1比较。 课题二：某电力系统的对称短路计算 （一）基础资料 如图所示的网络中，系统视为无限大功率电源，元件参数如图所示，忽略变压器励磁支路和线路导纳。
电力系统分析基础 目录 稳态部分 一．电力系统的基本概念 填空题 简答题 二．电力系统各元件的特征和数学模型 填空题 简答题 三．简单电力网络的计算和分析 填空题 简答题 四．复杂电力系统潮流的计算机算法 简答题 五．电力系统的有功功率和频率调整 1．电力系统中有功功率的平衡 2．电力系统中有功功率的最优分配 3．电力系统的频率调整 六．电力系统的无功功率和频率调整 1．电力系统的无功功率平衡 2．电力系统无功功率的最优分布 3．电力系统的电压调整 暂态部分 一．短路的基本知识
1.什么叫短路 2.短路的类型 3.短路产生的原因 4.短路的危害 5.电力系统故障的分类 二．标幺制 1.数学表达式 2.基准值的选取 3.基准值改变时标幺值的换算 4.不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算三．无限大电源 1.特点 2.产生最大短路全电流的条件 3.短路冲击电流im 4.短路电流有效值Ich 四．运算曲线法计算短路电流 1．基本原理 2.计算步骤 3.转移阻抗 4.计算电抗 五．对称分量法 1.正负零序分量 2.对称量和不对称量之间的线性变换关系 3. 电力系统主要元件的各序参数 六．不对称故障的分析计算 1.单相接地短路 2.两相短路 3.两相接地短路 4.正序增广网络
七．非故障处电流电压的计算 1.电压分布规律 2.对称分量经变压器后的相位变化 稳态部分 一 一、填空题 1、我国国家标准规定的额定电压有3kv 、6kv、10kv、35kv 、110kv 、220kv 、330kv、500kv 。 2、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。 3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。 4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式、环式、两端供电网络。 5、我国的六大电网：东北、华北、华中、华东、西南、西北。 6、电网中性点对地运行方式有：直接接地、不接地、经消弧线圈接地三种， 其中直接接地为大接地电流系统。 7、我国110kv及以上的系统中性点直接接地，35kv及以下的系统中性点不接地。 二、简答题 1、电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 2、电力系统是指由发电机、各类变电所和输电线路以及电力用户组成的整体。 3、总装机容量是指电力系统中实际安装的发电机组额定百功功率的总和。
三、简答题 31．电力变压器的主要作用是什么？ 答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压，另外还起到将不同电压等级电网相联系的作用。 32．简单闭式网分为哪些类网络？ 答：简单的闭式网可分为两端供电网络（2分）和环形网络（2分）两类（1分）。 33．为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变系统的电压水平？ 答：通过调分接头实质是改变了电力网的无功分布，只能改善局部电压水平，同时却使系统中另个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功不足的状况因此就全系统总体来说并不能改变系统的电压水平。 34．为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性？ 答：在输电线路送端的变压器经小电阻接地，当线路送端发生不对称接地时，零序电流通过该电阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用，因而是能提高系统的暂态稳定性。 四、简算题 35．某三相单回输电线路，采用LGJ －300型导线（计算外径25.2mm ），已知三相导线正三角形布置，导线间距离D ＝6m ，求每公里线路的电抗值。 解：计算半径：m 106.12mm 6.122 2.25r 3-?=== 几何均距：D m =D=6m /km 403.0 0157.010 6.126 lg 1445.0 0157.0r D g l 1445.0x 3 m 1Ω=+?=+=- 36。.110KV 单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为116KV ，末端负荷为15＋j10MVA ，求该电力线路末端电压及始端输出的功率。
解： 37．某系统发电机组的单位调节功率为740MW/Hz，当负荷增大200MW时，发电机二次调频增发40MW，此时频差为0.2Hz，求负荷的单位调节功率。 解： 38．网K点发生两相短路接地，求K点短路电流值。
东北农业大学网络教育学院 电力系统分析作业题参考答案 作业题一参考答案 一、填空题 1．降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv，若选择＋2×2.5%的分接头，则该分接头电压为231KV。 2．电力系统中性点有效接地方式指的是中性点直接接地。 3．输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻。 4．输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路额定电压的数值差。 5．电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和功率表示。 6．调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的频率。 7．复合故障一般是指某一时刻在电力系统二个及以上地方发生故障。 8．用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc的非对角 元素为零。 9．系统中发生单相接地短路时故障点短路电流的大小是零序电流 的3倍。10．减小输出电元件的电抗 将提高（改善）系统的静态稳定性。 二、单项选择题 11．同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系 （②） ①否②是③不一定④根据发电机的形式定12．三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（③） ①内层②中间层③外层④独立设置 13．中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是 （③） ①全补偿②欠补偿③过补偿④有时全补偿，有时欠补偿 14．三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（②） ①越大②越小③不变④无法确定 15．变压器的电导参数GT，主要决定于哪一个实验数据（①） ①△PO ②△PK ③UK% ④IO% 16.当功率的有名值为s＝P＋jQ时（功率因数角为）取基准功率为Sn，则有功功率的标么值为（③） ①P ②P ③P④Pcos S n cos S n si n S n S n 17.环网中功率的自然分布是 （④）
课程设计(论文) 题目名称潮流计算 课程名称电力系统稳态分析 学生姓名 学号10412010 系、专业电气工程系 指导教师 2013年1月3 日
邵阳学院课程设计（论文）任务书 年级专业 10电气工程及其自动化 学生姓名 学 号 10412010 题目名称 电力系统潮流计算 设计时间 2013.12.21- 2012.1.3 课程名称 潮流计算课程设计 课程编号 121202306 设计地点 综合仿真实验室 一、课程设计（论文）目的 1.掌握电力系统潮流计算的基本原理； 2.掌握并能熟练运用PSCAD 仿真软件； 3.采用PSCAD 软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果。 二、已知技术参数和条件 在图1所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为PQ 节点，节点3为PV 节点，节点4为平衡节点，已给定3.04.01j s --=，2.03.02j s --=，4.03=P ，02.13=V ，05.14=V ， 04=θ，网络各元件参数的标幺值如表2所示，给定电压的初始值如表2所示，收敛系数 00001.0=ε。试求： ~1 2 3 4 1 :k 4 4θ∠V 1 1jQ P +2 2jQ P +3 V 3P 图1 简单电力系统 三、任务和要求 1.按学校规定的格式编写设计论文。 2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③PSCAD 的应用以及仿真结果。④收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料 何仰赞主编.电力系统分析. 高教出版社出版.第三版.2002年 刘明波主编.大电网最优潮流计算.科学出版社出版.第一版.2010年 陈珩主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.第三版.2007年 韩祯祥主编.电力系统分析.浙江大学出版社.第三版.2005年 五、进度安排 2012年12月21日：下达课程设计的计划书，任务书，设计题目及分组情况 2012年12月22日-28日：学生熟悉PSCAD软件和建模 2013年1月29日-30日：上机调试程序，建立系统接线图的仿真模型和得出仿真结果 2013年1月31日-2日：写出报告（A4打印稿）和PPT报告（用于答辩） 2013年1月6日：组织学生答辩 六、教研室审批意见 教研室主任（签字）：年月日七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）：年月日八、备注 指导教师（签字）：学生（签字）：
自测题（一）—电力系统的基本知识 一、单项选择题（下面每个小题的四个选项中，只有一个是正确的，请你在答题区填入正确答案的序号，每小题分，共50分） 1、对电力系统的基本要求是（）。 A、保证对用户的供电可靠性和电能质量，提高电力系统运行的经济性，减少对环境的不良影响； B、保证对用户的供电可靠性和电能质量； C、保证对用户的供电可靠性，提高系统运行的经济性； D、保证对用户的供电可靠性。 2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（）。 A、一级负荷； B、二级负荷； C、三级负荷； D、特级负荷。 3、对于供电可靠性，下述说法中正确的是（）。 A、所有负荷都应当做到在任何情况下不中断供电； B、一级和二级负荷应当在任何情况下不中断供电； C、除一级负荷不允许中断供电外，其它负荷随时可以中断供电；
D、一级负荷在任何情况下都不允许中断供电、二级负荷应尽可能不停电、三级负荷可以根据系统运行情况随时停电。 4、衡量电能质量的技术指标是（）。 A、电压偏移、频率偏移、网损率； B、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（）。 A、配电线路； B、直配线路； C、输电线路； D、输配电线路。 6、关于变压器，下述说法中错误的是（） A、对电压进行变化，升高电压满足大容量远距离输电的需要，降低电压满足用电的需求； B、变压器不仅可以对电压大小进行变换，也可以对功率大小进行变换； C、当变压器原边绕组与发电机直接相连时（发电厂升压变压器的低压绕组），变压器原边绕组的额定电压应与发电机额定电压相同； D、变压器的副边绕组额定电压一般应为用电设备额定电压的倍。