用计算机程序实现短路电流计算

用计算机程序实现短路电流计算
用计算机程序实现短路电流计算

基于Matlab语言实现电力系统短路电流计算

[摘要]在发电厂,变电所以及整个电力系统设计和运行的许多工作中都必须依靠短路计算作为依据。基于Matlab最重要的组件之一Simulink中的电力元件库(SimPowerSystems)构建电力系统仿真模型,利用Simulink中的画图工具搭建电力系统模型也是进行电力系统故障分析,它让电力研究者从大量繁琐的理论分析及复杂的矩阵计算中解脱出来,让庞大的电力系统很直观的呈现在研究者的面前,从而将庞大的电力网搬进了办公室,为研究带来了巨大的便利。

[关键词]Matlab 仿真;SimPowerSystems;短路电流计算

Based on Matlab programs to achieve power system of

short-circuit current calculation

Abstract:Based on Matlab the most important component of the electrical component library (simulink.this SimPowerSystems) eletric power system simulation model. In Matlab simulation of lans power system for engineering design and maintenance to provide important basis. Also for the electric power research bring great convenience . Using Simulink tool builds the drawing power system model is of power system fault analysis of the common method. It makes power researchers from a large number of tedious theoretical analysis and complex matrix calculations in earnest. Make huge power system is very intuitive appear in front of the researchers, thus the huge power grids in the office for the study of the move has brought great convenience.

Key words:Matlab SimpowerSystems Short-circuit current calculation simulation

1 引言

工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电,以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于短路,而供电系统产生极大地危害。主要有:(1)由于短路时产生的很大的点动力和很高的温度,而使故障元件和短路电路中的其他元件破坏;(2)短路时电路中电压要骤降,严重影响其中电气设备的正常运行;(3)短路时保护装置动作,要造成停电,而且越靠近电源,停电范围越大,造成的损失也越大;(4)严重的短路要影响电力系统的运行稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列;(5)不对称短路包括单相短路的两相短路,其短

路电流将产生较强的不平衡交变磁场,对附近的通信线路,电子设备等产生干扰,影响其正常运行,甚至使之发生误动作。由此可见,要避免这些后果就要进行短路计算,而短路电流计算是一项复杂而又责任重大的工作。这些工作历来由技术人员手工计算完成,误差比较难免,使一个完整的工作工作必需要分段进行,存在工作量大,调整不灵活等缺点。对此问题,用Matlab 来解决时比较适当的。MATLAB 是由美国Mathworks 公司开发的大型软件。在MATLAB 软件中,包括了两大部分:数学计算和工程仿真。其数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能。在工程仿真方面,MATLAB 提供的软件支持几乎遍布各个工程领域,并且不断加以完善。在电力系统反面有专门的工具箱——SimPowerSystems ,给从事电力研究的工作人员带来了巨大的便利,也给我们对短路电流的计算开启了一道便捷之门。

2 短路计算过程

用标么值进行计算。标么值是建立在不同电压等级的基础上各元件参数直接进行运算的,此法不仅方便简洁,而且计算结果可以直接进行分析。电力系统中各种电气设备如发电机、变压器的阻抗参数均是以本身额定值为基准值的标么值或百分值给出的,而在进行电力系统计算时,必须取统一的基准值,所以要将原来的以本身额定值为基准值的阻抗标么值换算到统一的基准值。一般先选定基准容量Sd 和基准电压Ud 。而在工程设计中通常取Sd=100MV ·A ,d U =c U ,其中Uc 为短路点的短路计算电压。因此, 基准电流为:

Uc Sd Ud

Sd Id 33=

=

基准电抗为: Sd Uc Id

Ud

Xd 2

3=

= 1)电力系统的电抗标幺值: *

S X =s d X X =2C oc U S /2C d U S =d

oc

S S

2)电力变压器的电抗标幺值: *

T X =T d X X =200100k c N U U S /2C d U S =00100k d N

U S S

3)电力线路的电抗标幺值: *WL X =WL d

X X =o X l /2

C d U S =2d

o C S X l U

三相短路电流周期分量有效值的标幺值:(3)*

k

I =(3)k d I I =3c U X ∑/3d

c S U =2C

d U S X

∑*1X ∑

由此可得三相短路电流周期分量的有效值为:(3)k I =(3)*k I d I =

*

d

I X ∑ 求得(3)k I 后,可求①(3)''I =(3)I ∞=(3)k I (其中(3)k I 为短路点短路电流的周期分量有效值)。

②1000kV ·A 及以下的电力变压器二次侧或在低压电路发生三相短路时

(3)sh i =1.84(3)''I (3)

sh I =1.09(3)''I 。

③高压电路发生三相短路时:(3)sh i =2.55(3)''I (3)sh I =1.51(3)''I 。此处只列出了三相短路的计算方法,其他如单项短路,两相短路,两相接地短路均可由三相短路推算出。

3 用MATLAB 计算短路电流的实现

如下图所示。已知电力系统出口断路器为SN10-10Ⅱ型。要求求出此变电所高压10KV 母线上K-1点短路和低压380V 母线上K-2点短路的三相短路电流。

∞电源

(1)

SN10-10Ⅱ

架空线l=5km

10kv

380kv

(4)S9-800(Yyn0)

(3)K-2

K-1

(Yyn0)

S9-800(2)

3.1 短路计算内容概述

用Matlab 中Simulink 组件的SimPowerSystems 工具箱构建设计要求所给的电力系统模型,然后在12个不同的母线上设置单相单路、两相短路、两相接地短路、三相短路,然后分别运行该系统,通过测量元件获得各个母线不同短路类型的短路电流。

3.2力系统短路电流计算仿真运行

对上述已经放置好的电气元件进行接线即可完成电路图的绘制。注意在接线时,接线端点的提示,如果接线错误,提示颜色显示为红色。电路连线完成后所得电路如图3-1所示。

图3-1 系统仿真模型

3.2.1仿真参数设置

当电路图设计完成后,对其进行仿真,以达到观察交流电路中暂态变化情况。(1)对仿真参数进行如下设置:

开始时间(Start time):0s

停止时间(Stop time):0.0001s

求解程序类型(Type)选项:可变步长(Variable-step),ode23(Bogacki-Shampine)

最大步长(Max step size)选项:自动(auto)

最小步长(Min step size)选项:自动(auto)

初始步长(Intial step size)选项:自动(auto)

相对容差(Relative tolerance)选项:1e-3

3.3.2仿真结果

(1)k-1点三相短路电流的波形如图3-2所示,其中:

黄色线是短路电流周期分量

i

p

紫红线是电路电流的非周期分量

i

np

绿色线是短路全电流

i

k

图3-2

(2)k-2点三相短路电流的波形如图3-3所示

图3-3

(3)得出波形图之后,把示波器换成Display(显示输入信号数值)。即可得具体的短路电流如下表格

短路计算点 三相短路容量 (3)k I (3)

''I

(3)I )3(sh i )

3(sh I K-1点 3.08 3.08 3.08 7.85 4.65 K-2点 31.4 31.4 31.4 57.8 34.2

4结论

利用本方法就一实际系统进行了计算, 其计算结果列于表3-1 .从表3-1中结

果可见,这种短路电流计算的实现方法是有效的。通过使用MATLAB来进行短路电流计算,大大简化了手动计算公式的冗杂繁重和时间的减少,使得结果简明可见。

参考文献

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【2】温步瀛,唐巍.电力工程基础[M].北京.中国电力出版社.2006.

【3】曹弋,刘怀,王恩荣.MATLAB教程及实训[M].北京.机械工业出版社.2008年4月

【4】钱可强,王槐德,韩满林.电气工程制图[M].北京.化学工业出版社.2004年6月

【5】李光琦.电力系统暂态分析( 第二版) 〔M j .北京: 中国电力出版社, 1995.6

题目短路电流及其计算

题目:短路电流及其计算 讲授内容提要:三相短路、两相短路及单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 教学目的:掌握三相短路、两相短路及单相短路电流的计算,会根据短路条件进行设备校验。 教学重点:欧姆法和标幺值法计算短路电流的方法,掌握短路热稳定和动稳定校验的方法。 教学难点:欧姆法和标幺值法计算短路电流的方法 采用教具和教学手段:多媒体及板书 授课时间:年月日授课地点:新教学楼教室 注:此页为每次课首页,教学过程后附;以每次(两节)课为单元编写教案。

第三章 短路电流及其计算 本次课主要内容:三相短路、两相短路及单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 计算过程:绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。 一、欧姆法进行三相短路计算 22 ) 3(3∑ ∑ += X R U I C K 计算高压短路时电阻较小,一般可忽略。 、电力系统的阻抗计算 OC C S S U X 2= 、电力变压器的阻抗计算 2)(N C K T S U P R ?≈ N C K T S U U X 2 100%? ≈ 、电力线路的阻抗计算 l R R WL 0= l X X WL 0= 、阻抗换算 2'' )(C C U U R R = 2'' )(C C U U X X = 三、标幺制法三相短路电流计算 、基准值 基准容量 MVA S d 100= (可以任意选取) 基准电压 c d U U = (通常取短路计算电压) 基准电流 C d d d d U S U S I 33==

基准电抗 d C d d d S U I U X 2 3= = 、元件标幺值: 电力系统电抗标幺值: OC d d C OC C d S S S S S U S U X X X ===*//22 电力变压器电抗标幺值: N d K d C N C K d T T S S U S U S U U X X X ?=?==*100%/100%2 2 电力线路电抗标幺值: 22/C d O d C O d WL WL U S l X S U l X X X X ?===* 、短路电流标幺值及短路电流计算 *)* 3()3(2) 3()3(1 3/3/∑ * ∑ ∑∑* = =====X I I I I X X S U U S X U I I I d d K K d C C d C d K K 、三相短路容量 ** ) 3()3(33∑ ∑== =X S X U I U I S d c d C K K 四、两相短路电流的计算 ∑ =Z U I C K 2) 2( 866.02/3/) 3()2(==K K I I 五、单相短路电流的计算 ∑ ∑∑++=321)1(3Z Z Z U I K ? 工程计算 0 )1(-= ??Z U I K 第四节 短路电流的效应和稳定度校验 一、短路电流的电动效应和动稳定度 动稳定度校验 一般电器: )3(max ) 3(max sh sh I I i i ≥≥

短路电流计算公式

变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算发布者:admin 发布时间:2009-3-23 阅读:513次供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4

单相短路电流计算

1、替代定理 在任意具有唯一解的电路中,某支路的电流为i k ,电压为u k ,那么该支路可以用独立电压源u k ,或者独立电流源i k 来等效替代,如下图所示。替代后的电路和原电路具有相同的解。 图 叠加定理 由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流,等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。 注意点:(1)只适用于线性电路;(2)一个电源作用,其余电源为零,如电压源为零即电压为零——>短路,电流源为零即电流为零——>开路;(3)各回路电压和电流可以叠加,但功率不能叠加。 3、三相系统及相量图的应用 交流变量 正常的电力系统为三相系统,每相的电压和电流分量均随着时间作正弦变化,三相间相互角偏差为120°,比如以A 相为基准,A 相超前B ,B 相超前C 各120°,就构成正序网络,如下式所示: ) 120sin()360240sin()240sin(); 120sin(); sin( t U t U t U u t U u t U u m m m c m b m a 以A 相为例,因为三角函数sin 是以360°(或2π)为周期变化,所以随着时间t 的流逝,当 t 值每增长360°(或2π)时,电压ua 就经过了一个周期的循环,如下图所示:

图 如上图,t代表时间, 代表t=0时刻的角度(例如上图中ua当t=0时位于原点, ), 表示角速度即每秒变化多少度。例如电网的频率为50Hz,每即代表0 秒变化50个周期,即变化50*360°或者50*2π。此处360°和2π仅是单位制的不同,分别为角度制和弧度制,都是代表一个圆周;值得注意的是用360°来分析问题更加形象,而2π为国际单位制中的标准单位,计算时更通用。 向量的应用 用三角函数分析问题涉及较为繁琐的三角函数计算,图的正弦波形图可表示出不同周期分量的峰值和相差角度,但使用范围有限。为此,利用交流分量随时间做周期变化,且变化和圆周关系密切的特点,引入向量如下,方便交流分量的加减乘除计算:

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

电力系统分析课设短路电流计算C语言程序

5.C语言实现三相短路电流的计算程序 代码使用C++编写的: #include "stdafx.h" #include"stdio.h" #include"math.h" #define Sd 100 #define Uav1 37 #define Uav2 6.3 int main(int argc, char* argv[]) { double xg1,S2,l1,l2,xT,Sn,xg2,x1,x2,x3; printf("请输入发电机G1参数:xg1="); scanf("%lf",&xg1); printf("请输入发电机G2提供的短路功率:S2="); scanf("%lf",&S2); xg2=0.1*Sd/S2*10; printf("请输入线路L1参数:l1="); scanf("%lf",&l1); x1=0.4*l1*Sd/Uav1/Uav1; printf("请输入线路L2参数:l2="); scanf("%lf",&l2); x2=0.4*l2*Sd/Uav1/Uav1; printf("请输入变压器参数:Vk%="); scanf("%lf",&xT); printf("请输入变压器参数:Sn="); scanf("%lf",&Sn); x3=0.5*xT/100*Sd/Sn; printf("xg1=%lf,xg2=%lf,x1=%lf,x2=%lf,x3=%lf\n",xg1,xg2,x1,x2,x3); double c,x4,x5,x6,I1k,I1,I2k,I2; c=sqrt(3); x4=xg2+x2; x5=x1*x4/(x1+x4); x6=x5+x3;

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 =+=

电力系统潮流及短路电流计算程序

班级: 姓名: 学号: 作业要求 编写程序计算图1所示算例系统的潮流及三相短路电流。 潮流计算:方法不限,计算系统的节点电压和相角。 短路电流:4号母线发生金属性三相短路时(z f=0),分别按照精确算法和近似算法计算短路电流、系统中各节点电压以及网络中各支路的电流分布,并对两种情况下的计算结果进行比较。 电路图及参数 图1 3机9节点系统 表1 9节点系统支路参数

计算步骤 进行系统正常运行状态的潮流计算,求得(0)i U & 形成不含发电机和负荷的节点导纳矩阵Y N ; 将发电机表示为电流源i I &(/i di E jx ''=&)和导纳i y (1/di jx '=)的并联组合;节点负荷用恒阻抗的接地支路表示;形成包括所有发电机支路和负荷支路的节点导纳矩阵Y ,即在Y N 中的发电机节点和负荷节点的自导纳上分别增加发电机导纳i y 和负荷导纳,LD i y (* ,,22 LD i LDi LDi LD i i i S P jQ y V V -==); 利用1 Z Y -=,计算节点阻抗矩阵,从而得到阻抗矩阵中的第f 列; 利用公式(6-7)或(6-10)计算短路电流; 利用公式(6-8)或(6-11)计算系统中各节点电压; 利用公式(6-9)计算变压器支路的电流;对输电线路利用П型等值电路计算支路电流。 计算结果 节点导纳矩阵Yn : Columns 1 through 5 0 0 0 0 + 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 + 0 0 0 + 0 0 0 + 0 0 0 + 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 Columns 6 through 9 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 + + 0 0 0 0 + 0 0 0 0 + 0 + 0 0 + + + 0 + 电压幅值: 电压相角: 节点有功: 节点无功: 修正后的节点导纳矩阵Y: Columns 1 through 5 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 + 0 0 0 + 0 0 0 + 0 0 0 + 0 0 + 0 0 0 0 0

某系统单相、两相接地短路电流的计算

1 课程设计的题目及目的 1.1 课程设计选题 如图1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Ua=1∠-120,Uc=1∠120. (1)求系统C 的正序电抗; (2)求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流; (3)求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(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 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设计原理 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,首先必须作出电力系统的各序网络。为此,应根据电力系统的接线图,中型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。因次,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,便得到负序网络如图3所示;在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时,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 系统的正序网络

习题参考答案

习题与思考题 3-1 无限大与有限电源容量系统有何区别?对于短路暂态过程有何不同? 答:所谓无限大容量电源系统是指电源的内阻抗为零,在短路过程中电源的端电压恒定不变,短路电流周期分量恒定不变。事实上,真正无限大容量电源系统是不存在的,通常将电源内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电源看作无限大容量系统。一般工矿企业供电系统的短路点离电源的电气距离足够远,满足以上条件,可作为无限大容量电源供电系统进行短路电流计算和分析。 所谓有限容量电源系统是指电源的内阻抗不能忽略,且是变化的,在短路过程中电源的端电压是衰减的,短路电流的周期分量幅值是衰减的。通常将电源内阻抗大于短路回路总阻抗10% 的供电系统称为有限大电源容量系统。 有限大容量电源系统短路电流的周期分量幅值衰减的根本原因是:由于短路回路阻抗突然减小和同步发电机定子电流激增,使发电机内部产生电磁暂态过程,即发电机的端电压幅值和同步电抗大小出现变化过程,由其产生的短路电流周期分量是变化的。所以,有限容量电源系统的短路电流周期分量的幅值是变化的,历经从次暂态短路电流(I)暂态短路电流(I)稳态短路电流(I∞)的衰减变化过程。 3-2 有人说三相电路中三相的短路电流非周期分量之和等于零,并且三相短路全电流之和也为零,这个结论是否正确?为什么? 答:两种说法都是对的。为了简化分析,考虑在由无限大电源容量供电的空载线路中发生三相短路时A相电压瞬时值为零,分别对各相短路回路微分方程求解可得各相的短路电流为 (3-1) 式中--各相短路电流瞬时值; --短路电流周期分量幅值; --短路回路蛆抗角,; --短路回路时间常数,。 当系统参数变化时,有不同的数值,但在实际电力系统巾,系统电抗远较电阻为大,即短路回路中有,故≈,则上式可简化为 (3-2) 可见,各相短路电流都是由一个周期分量和一个幅值按指数规律衰减的非周期分量叠加而成。由式(3-2)可知,各项周期分量由于幅值相等、相位互差,是一组对称量,故其相量和必为零,故各相非周期分量除系数外均为三个完全相等的、时问常数相同的衰减量,而它们的系数和又为零,故各相非周期分量之和也为零;同样道理,各相短路电流之和也为零。 3-3 在什么条件下,发生三相短路冲击电流值最大?若A相出现最大冲击短路电流,

电力系统三相短路电流计算

单片机系统 课程设计 成绩评定表 设计课题:基于89C51的电机转速计设计学院名称:电气工程学院 专业班级:电气F1302 学生姓名:赵爱钦 学号:201314020323 指导教师:臧海河 设计地点:31-504 设计时间:2015-12-21~2016-01-03

单片机系统 课程设计 课程设计名称:基于89C51的电机转速计设计专业班级:电气F1302 学生姓名:赵爱钦 学号:20131402323 指导教师:臧海河 课程设计地点:31-630 课程设计时间:2015-12-21~2016-01-03 单片机系统课程设计任务书

目录 1 概述........................................................................................................... . (4) 1.1 研究背景 (4) 1.2 基本功能概述 (5) 2 方案设计.................................................................................................. .. (5) 2.1 霍尔传感器测量方案 (5) 2.2 光电传感器测量方案............................................................................... .. (6) 3 硬件电路设计............................................................................................ . (7) 3.1 单片机及其外围电路设计................................................................. (7) 3.2 时钟电路设计...................................................................................... (11) 3.3 复位电路设计....................................................................................... .. (12) 3.4 显示电路设计..................................................................................... . (14) 3.5 键盘电路设计 (15) 3.6 电机控制与驱动电路设计 (16) 4 系统软件设计............................................................................................ . (17) 4.1 主程序设计.................................................................................. (18) 4.2 中断服务程序设计........................................................................... . (20) 4.3 子程序设计................................................................................ .. (22) 4.3.1 显示子程序设计 (22) 4.3.2 键处理子程序设计 (24) 5 总结...................................................................................................... .. (26) 附录A 系统原理图 (27) 附录B 部分源程序 (28) 一概述

3短路电流及其计算课后习题解析(精选、)

习题和思考题 3-1.什么叫短路?短路的类型有哪些?造成短路故障的原因有哪些?短路有哪些危害?短路电流计算的目的是什么? 答:所谓短路,就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接,如相与相之间、相与地之间的短接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。 在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路,其余均称为不对称短路。在供电系统实际运行中,发生单相接地短路的几率最大,发生三相对称短路的几率最小,但通常三相短路的短路电流最大,危害也最严重,所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。 供电系统发生短路的原因有: (1)电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。 (2)运行人员不遵守操作规程发生的误操作。如带负荷拉、合隔离开关(内部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置),检修后忘拆除地线合闸等; (3)自然灾害。如雷电过电压击穿设备绝缘,大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。 发生短路故障时,由于短路回路中的阻抗大大减小,短路电流与正常工作电流相比增加很大(通常是正常工作电流的十几倍到几十倍)。同时,系统电压降低,离短路点越近电压降低越大,三相短路时,短路点的电压可能降低到零。因此,短路将会造成严重危害。 (1)短路产生很大的热量,造成导体温度升高,将绝缘损坏; (2)短路产生巨大的电动力,使电气设备受到变形或机械损坏; (3)短路使系统电压严重降低,电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比,当电压降低时,其转矩降低使转速减慢,造成电动机过热而烧坏; (4)短路造成停电,给国民经济带来损失,给人民生活带来不便; (5)严重的短路影响电力系统运行稳定性,使并列的同步发电机失步,造成系统解列,甚至崩溃; (6)单相对地短路时,电流产生较强的不平衡磁场,对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰,影响其正常工作。 计算短路电流的目的是: (1)选择电气设备和载流导体,必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。

用计算机程序实现短路电流计算

基于Matlab语言实现电力系统短路电流计算 [摘要]在发电厂,变电所以及整个电力系统设计和运行的许多工作中都必须依靠短路计算作为依据。基于Matlab最重要的组件之一Simulink中的电力元件库(SimPowerSystems)构建电力系统仿真模型,利用Simulink中的画图工具搭建电力系统模型也是进行电力系统故障分析,它让电力研究者从大量繁琐的理论分析及复杂的矩阵计算中解脱出来,让庞大的电力系统很直观的呈现在研究者的面前,从而将庞大的电力网搬进了办公室,为研究带来了巨大的便利。 [关键词]Matlab 仿真;SimPowerSystems;短路电流计算 Based on Matlab programs to achieve power system of short-circuit current calculation Abstract:Based on Matlab the most important component of the electrical component library (simulink.this SimPowerSystems) eletric power system simulation model. In Matlab simulation of lans power system for engineering design and maintenance to provide important basis. Also for the electric power research bring great convenience . Using Simulink tool builds the drawing power system model is of power system fault analysis of the common method. It makes power researchers from a large number of tedious theoretical analysis and complex matrix calculations in earnest. Make huge power system is very intuitive appear in front of the researchers, thus the huge power grids in the office for the study of the move has brought great convenience. Key words:Matlab SimpowerSystems Short-circuit current calculation simulation 1 引言 工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电,以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于短路,而供电系统产生极大地危害。主要有:(1)由于短路时产生的很大的点动力和很高的温度,而使故障元件和短路电路中的其他元件破坏;(2)短路时电路中电压要骤降,严重影响其中电气设备的正常运行;(3)短路时保护装置动作,要造成停电,而且越靠近电源,停电范围越大,造成的损失也越大;(4)严重的短路要影响电力系统的运行稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列;(5)不对称短路包括单相短路的两相短路,其短

两相短路电流计算

根据两相短路电流计算公式:I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2 其中∑R=R1/K b2+R b+R2;∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2 式中I d--两相短路电流,A; ∑R、∑X—短路回路内一相电阻、电抗值的总和,Ω; X X—根据三相短路容量计算的系统电抗值,Ω; R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值,Ω; K b—矿用变压器的变压比,若一次电压为10KV,二次电压为1200V、690V时,变比依次为8.3、14.5R b、X b—矿用变压器的电阻、电抗值 R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值 U e—变压器二次侧的额定电压,对于660V网络,U e以690V 计算;对于1140V网络,U e以1200V计算 经查表: 702高压电缆R1=0.3Ω/Km,X1=0.08Ω/Km; 502高压电缆R1=0.42Ω/Km,X1=0.08Ω/Km; 352高压电缆R1=0.6Ω/Km,X1=0.08Ω/Km; 1140V变压器R b=0.0167,X b=0.1246; 660V变压器R b=0.0056,X b=0.0415; 1140V系统下X X=0.0144; 660V系统下X X=0.0048; 702低压电缆R2=0.315Ω/Km,X2=0.078Ω/Km; 502低压电缆R2=0.448Ω/Km,X2=0.081Ω/Km;

352低压电缆R2=0.616Ω/Km,X2=0.084Ω/Km;252低压电缆R2=0.864Ω/Km,X2=0.088Ω/Km;162低压电缆R2=1.37Ω/Km,X2=0.09Ω/Km; 1、副井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.539948 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.118166 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=627.27A 2、副井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.27092 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.20162 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1776.73A 3、副井井下风机专用线最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.2 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.086 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1568A 4、主井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.09 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.06 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=3136A 5、主井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.277 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.2

短路电流计算方法

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

短路电流计算方法及习题

三相短路的有关物理量 1)短路电流周期分量有效值: 短路点的短路计算电压(或称平均额定电压),由于线路首端短路时 其短路最为严重,因此按线路首端电压考虑,即短路计算电压取为比 线路额定电压高5%,按我国标准有,, ,,,37,69,…… 短路电流非周期分量最大值: 2)次暂态短路电流: 短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值。 3)短路全电流有效值: 指以时间t 为中心的一个周期内,短路全电流瞬时值的均方根值。 4)短路冲击电流和冲击电流有效值: 短路冲击电流:短路全电流的最大瞬时值. 出现在短路后半个周期,t= ksh 为短路电流冲击系数;对于纯电阻电路,取1; 对于纯电感性电路,取2;因此,介于1和2之间。 冲击电流有效值:短路后第一个周期的短路全电流有效值。 5)稳态短路电流有效值: 短路电流非周期分量衰减后的短路电流有效值 p pm I I =p I == 0np pm p i I ≈ = ''p I I I == 0.01 (0.01)(0.01)(1)sh p np p sh p i i i e I τ - =+=+=sh sh p I I ==或 p I I ∞=''p k I I I I ∞====

6)三相短路容量: 短路电流计算步骤 短路等效电路图 短路电流计算方法 相对单位制法——标幺值法 概念:用相对值表示元件的物理量 步骤: 选定基准值 基准容量、基准电压、基准电流、基准阻抗 且有 通常选定Ud 、=100MVA,Ud=Uav= 3 K av K S U I =(,,,) (,,,)MVA kV kA MVA kV kA Ω=Ω物理量的有名值标幺值物理量的基准值d S d I d Z d U 33d d d d d d S U I U I Z ==2/(3)/d d d d d d I S U Z U S ?==

短路电流计算公式

变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量Sjz =100 MV A 基准电压UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4 因为S=1.73*U*I 所以IJZ (KA)1.565.59.16144

短路电流计算

短路电流计算 第一节概述 一、电力系统或电气设备的短路故障原因 (1)自然方面的原因。如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等,造成单相接地短路和相间短路。 (2)人为原因。如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误,导致电气地设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。 (3)设备本身原因。如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等造成单相接地短路和相间短路。 二、短路种类 1.单相接地短路 电力系统及电气设备最常见的短路是单相接地,约占全部短路的75%以上。对大电流接地系统,继电保护应尽快切断单相接地短路。对中性点经小电阻或中阻接地系统,继电保护应瞬时或延时切断单相接地短路。对中性点不接地系统,当单相接地电流超过允许值时,继电保护亦应有选择性地切断单相接地短路。对中性点经消弧线圈接地或不接地系统,单相接地电流不超过允许值时,允许短时间单相接地运行,但要求尽快消除单相接地短路点。 2.两相接地短路 两相接地短路一般不超过全部短路的10%。大电流接地系统中,两相接地短路大部分发生于同一地点,少数在不同地点发生两相接地短路。中性点非直接接地的系统中,常见是发生一点接地,而后其他两相对地电压升高,在绝缘薄弱处将绝缘击穿造成第二点接地,此两点多数不在同一点,但也有时在同一点,继电保护应尽快切断两相接地短路。 3.两相及三相短路 两相及三相短路不超过全部短路的10%。这种短路更为严重,继电保护应迅速切断两相及三相短路。

4.断相或断相接地 线路断相一般伴随相接地。而发电厂的断相,大都是断路器合闸或分闸时有一相拒动造成两相运行,或电机绕组一相开焊的断相,或三相熔断器熔断一相的两相运行,两相运行一般不允许长期存在,应由继电保护自动或运行人员手动断开健全相。 5.绕组匝间短路 这种短路多发生在发电机、变压器、电动机、调相机等电机电器的绕组中,虽然占全部短路的概率很少,但对某一电机来说却不一定。例如,变压器绕组匝间短路占变压器全部短路的比例相当大,这种短路能严重损坏设备,要求继电保护迅速切除这种短路。 6.转换性故障和重叠性故障 发生以上五种故障之一,有时由于故障的演变和扩大,可能由一种故障转换为另一种故障,或发生两种及两种以上的故障(称之复故障),这种故障不超过全部故障的5%。 第二节 对称短路电流计算 一、阻抗归算 为方便和简化科计算,通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量bs S (一般取100MVA 或1000MVA 基准容量)和基准电压bs U (一般取电网的平均额定电压bv U )时的基准标么阻抗(以下不作单独说明,简称标么阻抗);归算至额定容量的标么阻抗称相对阻抗。 (一)标么阻抗的归算 1.发电机等旋转电机阻抗的归算 发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗对值,其标么可按下式计算 bs G G GN S X X S * = (1-1) 式中 G X * ——发电机在基准条件下电抗的标么值; G X ——发电机额定条件电抗的标对值; G X ——基准容量(MVA );

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