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1、辽宁工业大学电力系统计算课程设计（论文）题目 电力系统两相接地短路计算与仿真（3）院（系）：电气工程学院专业班级:学 号：学生姓名:指导教师：教师职称:讲师起止时间:12-0702 至 12-0713课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室:电气工程及其自动化课程设计论文任务各元件参数如下（各序参数相同）：G1、G2： Sn=35MVA,Vn=10。5kV, X=0。35；T1： Sn=31。5MVA，Vs%=10, k=10.5/121kV,APs=180kW, Po=30kW,Io%=0。8； YN/d-11T2： Sn=31。5MVA,Vs%=10, k=10。5/121k
2、V, Ps=170kW, Po=33kW, Io%=0。 8;YN/d11L1：线路长 60km，电阻 0.25Q/km，电抗 0.41Q/km，对地容纳 3。00X10eS/km;L2:线路长 100km，电阻 0。15Q/km,电抗 0。38 Q /km，对地容纳 2。78X10-6S/km； L3:线路长 80km，电阻 0。18Q/km，电抗 0.4Q/km，对地容纳 2.78X106S/km； 负荷：S3=50MVA,功率因数均为0。85。任务要求（节点3发生AC两相金属性接地短路时）：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
3、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AC两相接地短路进行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。指导教件语及成绩平时考核: 设计质量：答辩：总成绩： 指导教师签字：年月日注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算目前，随着科学技术的发展和电能需求的日益增长，电力系统规模越来越庞 大，电力系统在人民的生活和工作中担任重要的角色，电力系统的稳定运行直接影 响人们的日常生活，因此，关于电力系统的短路计算与仿真也越来越重要。本论文首先介绍有关电力系统短路故障的基本概
4、念及短路电流的基本算法， 主要讲解了对称分量法在不对称短路计算中的应用.其次，通过具体的简单环网短 路实例，对两相接地短路进行分析和计算。最后，通过MATLAB软件对两相接地 短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，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.关键词:电力系统分析；两相接地短路；MATLAB仿真目录第1章绪论11。1电力系统短路计算概述11。1。1电力系统短路计算的目的11.1。2短路计算的处理方法11。2本文设计内容2第2章电力系统不对称短路计算原理32。1对称分量法基本原理32。2三相序阻抗及等值网络42。3两相接地不对称短路的计算步骤5第3章电力系统
5、两相短路计算93。1系统等值电路及元件参数计算93.2系统等值电路及其化简103.3两相接地短路计算113。4计算其它各个节点的A、B和C三相电压和电流153.5计算各条支路的电压和电流15第4章短路计算的仿真174.1仿真模型的建立174.2仿真结果比较分析19第5章总结21参考文献22第1章绪论1.1电力系统短路计算概述1.1.1电力系统短路计算的目的在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所 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
6、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.（2）为了合理地配置各种继电保护和自动裴置并正确整定其参数，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电气主接线时，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，研究短路时用户工作的影响等，也包含有一 部分短路计算的内容.此外，确定输电或路对通讯的干扰，对己发生故障进行分析，都必须进
7、行短 路计算.1.1.2短路计算的处理方法（1）简单三相电路中发生突然对称短路的暂态过程中，假设电源电压的复制 和 频率均保持不变，在这种电源称为无限大功率电源，其特点是：频率恒定（有 功变 化量远小于电源的有功功率）；电压恒定（无功变化量远小于电源的无功功 率）；电源内阻抗为0,电压恒定。实际上真正的无限大电源不存在，常用的判断 依据是当功率变化量小于3%电源功率，或者电源内阻抗小于短路回路总阻抗的 10%时候，可认为电源为无限大电源.（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
8、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。（4）磁路的饱和、磁滞忽略不计。系统中各元件的参数便都是恒定的，可以 运用叠加原理.（5）不对称短路故障可以用对称分量法转化成对称零、正、负三组对称短路 故障进行分析，仿照三相对称短路故障。（6）各元件的电阻略去不计。如果短路是发生在电缆线路或截面较小的架空 线上时，特别在钢导线上时，电阻便不能忽略。此外，在计算暂态电流的衰减时 间常 数时，微小的电阻也必须计及。（7）短路为金属性短路。1.2
9、本文设计内容本文根据所给的数据，进行电力系统两相接地短路计算与仿真，根据要求完 成：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AC两相接地短路进行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.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。在不同序别的对称分 量作用下，
10、电力系统的各元件可能呈现不同的特性，因此我们首先来介绍发电机、 变压器、输电线路和符合的各序参数，特别是电网元件的零序参数及其等值电路。一、不对称三相量的分解在三相电路中，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相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为I (1):1/1a、a 2KI1a2aIab a c (2)a (2)I= I= Ib (0)c (0) a (0)J2)由上式可以作出三相量的三组对称分量如图2.1所示.（a）（b）（c）图2。1三相量的对称分量（a）正序分量；（b）负序分量（c）零序分量我们看到，正序分量的相序与
11、正常对称情况下的相序相同，而负序分量的相序 则与正序相反，零序分量则三相同相位。将一组不对称的三相量分解为三组对称分量，这种分解是一种坐标变换，如 同派克变换一样。把式（21）写成1120=SIabc（23）矩阵S称为分量变换矩阵。当已知三相不对称的相量时，可由上式求得各序对称分量.已知各序对称分量时，也可以用反变换求出三相不对称的相量，即I=S T/(2-4)abc120式中111S T =a2 a 1（2-5）ba (1)a (2)a (0)b b (2)b (0)(26)I = aI+ a 2I+1= I +1 +1ca (1)a (2)a (0)c (1)c (2)c (0) J电压的
12、三相相量与其对称分量之间的关系也与电流的一样。2.2三相序阻抗及等值网络一、正序网络正序网络就是通常计算对称短路时所用的等值网络。除了中性点接地阻抗、 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。例如，正序网络就不包 括空载的线路L3和变压器T-3。所有同步发电机和调相机,以及个别的必须用等 值电源支路表示的综合符合，都是正序网络中的电源.此外，还须在短路点引入代 替故障条件的不对称电势源中的正序分量.正序网络中的短路点用f1表示，零电位 点用o1表示.从f1o1即故障端口看正序网络，它是一个有源网络，可以用戴
13、维南定 理简化的形式。二、负序网络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.负序网络中 的短路点用f2表示，零电位点用02表示.从f2o2端口看进去，负序网络是一个无源网 络。三、零序网络在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相 位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包皮等）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。为了更清楚地看 到零序电流流通的情况，电力系统三线
14、接线如图2.2（a），线路L-4和变压器T-4以及负荷LD均包括在正（负）序网络中，但因变压器 T-4中性点未接地，不能流通零序电流，所以它们不包括在零序网络中。相反，线路L -3和变压器T-3因为空载不能流通正（负）序电流儿不包括在正（负）序网络中, 但因变压器T3中性点接地，故L3和T3能流通零序电流，所以它们应包括 在零序网络中，如图2。2（b）。从故障端口 f00。看零序网络，也是一个无源网络。 简化后得零序网络示如图2。2 （c）。图2。2零序网络的制订2.3两相接地不对称短路的计算步骤在三相系统中，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端粒，系统各相与正常运行时一样仍出入对称状 态.其他类型的短路都是不对称短路。两相（b相和c相）短路接地故障处的三个边界条件为小二。，
