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

目录

第一章电力系统故障分析的基本知识 (1)

1.1短路概述 (1)

1.2标幺值 (3)

第二章电力系统三相短路电流的计算 (5)

2.1计算的条件和近似 (5)

2.2简单系统''I计算 (5)

2.3计算短路电流时的简化条件 (6)

第三章简单不对称短路的分析与计算 (7)

3.1对称分量法 (7)

3.2电力系统各序网络的制定 (8)

3.3对称分量法在不对称短路计算中的运用 (8)

3.4简单不对称短路的分析与计算 (9)

3.5正序等效定则 (12)

第四章算例 (14)

4.1 各元件电抗标幺值计算 (15)

4.2 K1点短路电流计算 (16)

4.3 K2点短路电流计算 (19)

4.4 K3点短路电流计算 (22)

4.5短路计算结果统计表 (25)

4.6计算结果总结 (25)

参考文献 (27)

第一章 电力系统故障分析的基本知识

1.1 短路概述

1.1.1短路的定义及类别

在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路故障。

短路故障是电力系统除正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。在三相供电系统中，破坏供电系统正常运行的故障最为常见而且危害性最大的就是各种短路。对中性点不接地系统有相与相之间的短路，对中性点接地系统有相与相之间的短路和相与地之间的短路。其短路的基本种类有：三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路、单相接地短路等，如图1-1所示。发生短路故障时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为短路冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性。

(a) (b)

(c) (d)

1.1.2 产生短路的原因

产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相地绝缘被破坏，产生短路的原因既有客观的，也有主观的，主要如下：

（1）元件损坏，例如设备绝缘材料老化，设计、制造、安装、维护不良等造成的设备缺陷发展成为短路。

（2）气象条件影响，例如雷击过后造成的闪烁放电，由于风灾引起架空线断线和导线覆冰引起电线杆倒塌等。

图1-1 短路的种类 （a ）三相短路；（b ）两相短路；（c ）两相短路接地；（e ）单相接地短路

（3）人为过失，例如工作人员带负荷拉闸，检修线路或设备时未拆除接地线合闸供电，运行人员的误操作等。

（4）其他原因，例如挖沟损伤电缆，鸟兽风筝跨接在载流裸导体上等。

1.1.3 短路的危害

短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害。电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。短路的主要危害如下：

（1）电流的热效应：由于短路电流比正常工作电流大几十倍至几百倍，这将使电气设备过热，绝缘损坏，甚至把电气设备烧毁。

（2）电流的电动力效应：巨大的短路电流通过电气设备将产生很大的电动力，可能引起电气设备的机械变形、扭曲甚至损坏。

（3）电流的电磁效应：交流电通过导线时，在线路的周围空间产生交变电磁场，交变电磁场将在邻近的导体中产生感应电动势。当系统正常运行或对称短路时，三相电流是对称的，在线路的周围空间各点产生的交变电磁场彼此抵消，在邻近的导体中不会产生感应电动势；当系统发生不对称短路时，短路电流产生不平衡的交变磁场，对线路附近的通讯线路信号产生干扰。

（4）电流产生电压降：巨大的短路电流通过线路时，在线路上产生很大的电压降，使用户的电压降低，影响负荷的正常工作（电机转速降低或停转，白炽灯变暗或熄灭）。

供电系统发生短路时将产生上述后果，故在供电系统的设计和运行中，应设法消除可能引起短路的一切因素。为了尽可能减轻短路所引起的后果和防止故障的扩大，一方面，要计算短路电流以便正确选择和校验各电气设备，保证在发生短路时各电气设备不致损坏。另一方面，一旦供电系统发生短路故障，应能迅速、准确地把故障线路从电网中切除，以减小短路所造成的危害和损失。

1.1.4短路计算的目的和意义

计算短路电流是为了使供电系统安全、可靠运行，减小短路所带来的损失和影响。所计算短路电流用于解决下列技术问题：