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1、 电力系统分析电力系统分析课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 电力系统单相短路计算与仿真电力系统单相短路计算与仿真 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 教师职称：教师职称： 起止时间：起止时间：本科生课程设计（论文）本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室： G1 T1 1 L1 2 T2 G21:k k:1L3 L23 S3 本科生课程设计（论文）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：SN=30MVA，VN=10.5kV，X=0.25； T
2、1: SN=31.5MVA，Vs%=10， k=10.5/121kV,Ps=200kW, Po=35kW,Io%=0.9；YN/d- 11 T2: SN=31.5MVA，Vs%=10.5， k=10.5/121kV,Ps=180kW, Po=30kW,Io%=0.8；YN/d-11 L1:线路长 90km，电阻 0.15/km，电抗 0.41/km，对地容纳 2.810-6S/km； L2:线路长 80km，电阻 0.18/km，电抗 0.42/km，对地容纳 2.7810-6S/km； L3: 线路长 70km，电阻 0.2/km，电抗 0.40/km，对地容纳 2.6810-6S/km；
3、负荷：S3=45MVA，功率因数均为 0.9.任 务 要 求 （ 节 点 3 发 生 A 相 金 属 性 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 A 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。本科生课程设计（论文）指导教师评语及成绩平时考核： 设计质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20
4、% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算本科生课程设计（论文）摘 要近年来，随着我国工业化的推进，国民经济也快速的发展着，与此同时电力系统的规模变得越来越庞大，电力系统在人民的日常生活和工作中担任的角色也越来越重要，因此，电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。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，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。关键词：单相短路电流；单相短路电压；仿真；本科生课程设计（论文）目 录第 1
5、章 绪论 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.1 电力系统短路计算概述 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.2 本文设计内容 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。第 2 章 电力系统不对称短路计算原理 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.1 对称分量法基本原理 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.2 三相序阻抗及等值网络 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.3 单相不对称短路的计算步骤 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。第 3 章 电力系统单相短路计算 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.1 系统等值电路及元件参数计算 .错误！未定义书签。错误！未定义
6、书签。3.2 系统等值电路及其化简 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.3 单相短路计算 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。第 4 章 短路计算的仿真 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.1 仿真模型的建立 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.2 仿真结果及分析 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。第 5 章 总结 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。参考文献 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。本科生课程设计（论文）1第1章 绪论1.1 电力系统短路计算概述电力系统在运行过程中常常会受到各种扰动，其中，对电力系统影响较大的是系统中发生的各种故障。常见的故障有短路、
7、断线和各种复杂故障（即在不同地点同时发生短路或断线），而最为常见和对电力系统影响最大的是短路故障。因此，故障分析重点是对短路故障的分析。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。在三相系统中可能发生的短路有：三相短路,两相短路,单相短路接地和两相短路接地。 三相短路是对称的,其他类型的短路都是不对称的。在各种短路类型中，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。短路故障时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
8、的支架遭到破坏。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，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减少，转速随之下降。当电压大幅下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。当短路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，造成大片区停电。这是短路故障最严重的后果。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路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生重大影响。本科生课程设计（论文）21.2 本文设计内容本科设主要计算单相短路及其仿真分析，具体设计安排如下：1 计算各
9、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 A 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。本科生课程设计（论文）3第2章 电力系统不对称短路计算原理2.1 对称分量法基本原理所谓对称分量法，即将三个相量分解为对称的分量组，用于分析三相电路不对称运行状态的一种方法。对称分量法是电工中分析对称系统不对称运行状态的一种基本方法。广泛应用于三相交流系统参数对称、运行
10、工况不对称的电气量计算。 电力系统正常运行时可认为是对称的，即各元件三相阻抗相同，各自三相电压、电流大小相等，具有正常相序。电力系统正常运行方式的破坏主要与不对称故障或者断路器的不对称操作有关。由于整个电力系统中只有个别点是三相阻抗不相等，所以一般不使用直接求解复杂的三相不对称电路的方法，而采用更简单的对称分量法进行分析。 电工中分析对称系统不对称运行状态的一种基本方法。电力系统中的发电机、变压器、电抗器、电动机等都是三相对称元件，经过充分换位的输电线基本上也是三相对称的。对于这种三相对称系统的分析计算可以方便地用单相电路的方法求解。 对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据不对称分量法，一
11、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。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相量（电流或电压），可以分解为三相三组对称的相量，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。(2-1)(1)22 (2)(3)1113111aaabcaaaaaII II II式中运算子且有, ； 分别为 a 相电120jaeo210aa31a (1)aI(2)aI(3)aI流的正序、负序和零序分量并且有。本科生课程设计（论文）4(2-2)2 (1)(1)(1)(1)2 (2)(2)(2)(2)(0)(0)(0),bacabacabcaaaaaIIIIIIIIIII当已知
12、三相补对称的相量时，可由上式求得各序对称分量，已知各序对称分量时，也可以求出三相不对称的相量，即(2-3)1 120abcS II式中(2-4)122111 1 1Saa aa 图 2.1 三相量的对称分量展开(2-3)并计及式(2-2)有(2-5)(1)(2)(0)2 (1)(2)(0)(1)(2)(0)2 (1)(2)(0)(1)(2)(0)aaaabaaabbbcaaacccaaaaIIIIIIIIIIIIIIIIII电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流一样。 2.2 三相序阻抗及等值网络短路故障的计算与分析,主要是短路电流的大小及其变化规律不仅与短路故障的类型有关,而且与电源特
13、性,网络元件的电磁参数有关。不对称短路时故障处的短路电流和电压网络的故障处，对称分量分解后可用序电压方程表示为几种主要的序网。为使电路简化，需要将线路的三角形连接转)1 (cI&)1 (bI&)1 (aI&)2(bI&)2(cI&)2(aI& )0(aI&)0(cI&)0(bI&（a）（b）（c）本科生课程设计（论文）5化为星形连接，转化后其正序、负序和零序网络图如下。图2.2正序网络图 2.3 负序网络本科生课程设计（论文）6图 2.4 零序网络对正序、负序和零序网络内电抗进行 Y转换计算如下。三相序阻抗化简，其等值网络图如下。图 2.5 正序等值网络023. 0068. 006. 008. 008. 006. 02334242434 1XXXXXX020. 0068. 006. 008. 0068. 006. 02334242334 2XXXXXX026. 0068. 006. 008. 008. 0068. 02334242423 3XXXXXX本科生课程设计（论文）7图 2.6 负序等值网络图 2.7 零序等值网络对等效电抗进行计算（1）正序3 . 015. 015. 01)1(1jjjjXjXTG246. 0026. 02 . 0020. 03)1(12jjjjj
