课程设计电力系统短路故障电流计算

邵阳学院

《电力系统暂态分析》课程设计题目：电力系统短路故障电流计算

姓名刘彪

年级 04级

专业电气工程及其自动化

学号 **********

院系信息与电气工程系

指导老师黄肇王晓芳

信息与电气工程系电气工程及其自动化教研室制

目录

第一部分电力系统短路故障电流计算任务 (1)

一．题目

二．设计目的与要求

三．主要内容

四．基本原理

五、计算实例

六、短路电流计算的步骤

七、对称短路计算原理框图

第二部分手工计算所得结果 (8)

一、元件参数计算及等值电路

二、三相对称短路电流和容量的计算

第三部分本题目的计算机解法 (13)

一、计算机程序编写

二、计算机设计序所得结果

第四部分课程设计总结 (20)

第一部分电力系统短路故障电流计算任务

一．题目

电力系统短路故障电流的计算机计算

二．设计目的与要求

电力系统发生短路故障造成的危害性是最大的。作为电力系统三大计算之一，分析短路故障的参数更为重要。通过课程设计, 使学生巩固电力系统三相短路计算的基本原理与方法，掌握短路电流的数值求解方法，开发系统短路故障电流的计算程序。同时，通过软件开发，也有助于计算机操作能力和软件开发能力的提高。

要求手工计算和计算机仿真出给定系统短路后的短路电流（含支路电流）和节点电压。开发语言：FORTRAN 或C 语言或MATLAB软件。

三．主要内容

1. 形成算例系统节点导纳矩阵,准备原始数据，并手工计算短路电流。

2. 复习系统三相短路的基本原理，建立数学模型。

3. 确定合适的数值计算方法（矩阵直接求逆，节点优化编号，LR 分解）。

4. 上机编程调试，分析。

5. 仿真算例系统的短路电流﹑支路电流和节点电压，并与手工计算比较。

6. 上机演示答辩，书写该课程设计说明书。

四．基本原理

1、数学模型的建立

电力网络的数学模型是指将网络的有关参数和变量及其相互关系归纳起来所组成的﹑可反映网络性能的数学方程式。（节点电压方程﹑回路电流方程）

2、本次设计，拟采用运用节点导纳矩阵的节点电压方程。

IB=YBUB

3、三相对称短路计算原理及不对称短路计算原理

2、计算方法的确定

本次设计采用“线性方程组求解的直接法与LR 分解法”。

五、计算实例

1．电力系统图

电力系统图如上图所示，系统中)

3(f 点发生三相短路故障，编程分析与计算产生最大

可能的故障电流和功率。

2．电力系统参数

（1）发电机参数

发电机1G ：额定的有功功率MW 110，额定电压kV U N 5.10=；次暂态电抗标幺值

264.0=''d

X ，功率因数85.0cos =N ϕ。 发电机2G ：火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率MW 25；额定电压

kV U N 5.10=；次暂态电抗标幺值13.0=''d

X ；功率因数80.0cos =N ϕ。 （2）变压器铭牌参数可从参考文献中的《新编工厂电气设备手册》查得。 变压器1T ：型号0.15.105.1659110/107-----SF ，变压器额定容量A MV •10，一次电压kV 110，短路损耗kW 59，空载损耗kW 5.16，阻抗电压百分值5.10%=s U ，空载电流百分值0.1%0=I 。

变压器2T ：型号8.05.105.38148110/5.317-----SF ，变压器额定容量A MV •5.31，一次电压kV 110，短路损耗kW 148，空载损耗kW 5.38，阻抗电压百分值

5.10%=s U ，空载电流百分值8.0%0=I 。

变压器3T ：型号9.05.105.2386110/167-----SF ，变压器额定容量A MV •16，一次电压kV 110，短路损耗kW 86，空载损耗kW 5.23，阻抗电压百分值5.10%=s U ，空载电流百分值9.0%0=I 。

（3）线路参数可从参考文献中的《新编工厂电气设备手册》查得。

线路1：钢芯铝绞线120-LGJ ，截面2

120mm ，长度为km 100，每条线路单位长度的正序电抗km X /408.0)1(0Ω=；每条线路单位长度的对地电容km S b /1079.26)1(0-⨯=。

对下标的说明)()1(0正序单位长度X X =，)()2(0负序单位长度X X =。

线路2：钢芯铝绞线150-LGJ ，截面2

150mm ，长度为km 100，每条线路单位长度的正序电抗km X /401.0)1(0Ω=，零序电抗)1(0)0(3X X =；每条线路单位长度的对地电容

km S b /1097.26)1(0-⨯=。

线路3：钢芯铝绞线185-LGJ ，截面2

185mm ，长度为km 100，每条线路单位长度

的正序电抗km X /394.0)1(0Ω=；每条线路单位长度的对地电容km S b /1090.26)1(0-⨯=。

（4）负载L ：容量A MV j S L •+=68，负载的电抗标幺值为**

**

=L L L Q S U X 22

；电动机为MW 2，起动系数5.6，额定功率因数为86.0。 3．基准数据选取

设基准容量A MV S B •=100；基准电压)(kV U U av B =

六、短路电流计算的步骤：

1. 做出电力系统计算系统图

在计算用图中应包括与短路电流计算有关的全部电力元件（如系统、发电机、变压器、输电线路等），以及它们之间的连接关系。在元件旁边应注明它们的技术数据，如额定电压、额定容量、线路的长度及线路型号等。另外，在计算图上应标明短路点。为了便于计算，每个元件按顺序编号。 2. 计算各元件参数

根据给定的电力系统，首先确定是用标幺值的计算方法计算短路电流，还是用实际值计算的方法。一般在有两个及两个以上的电压等级情况下用标幺值的方法较实际值的方法计算简便。

用实际值计算时，首先选定一个基准值（即电压等级），此基准值应选被计算短路电流短路点的电压等级，然后将其他电压等级所有的阻抗用变压器变比原理换算到基本级上来。 用标幺值计算时，首先选定一个基准容量，此基准容量的选择应上“便于计算”，使x 值小数点前后的0最少。一般选取整数，如：系统大，取Sb=1000MV A;系统小，取Sb=100MV A. 基准电压一般选取平均电压：Ub=Uav 比额定电压高5%，Un(kV) 220 110 35 10 0.38 ;Uav(kV) 230 115 37 10.5 0.4 然后算出基准电流值。 3. 绘制等值网络图

绘制电力系统等值网络图的目的是便于短路电流计算。图中应标明各元件的序号及阻抗。 4. 网络化简

网络化简是将等值网络化简到最简单的形式，若有两个及两个以上的电源，则归并成一个电