电力系统不对称短路计算

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1、摘要随着电力事业的快速发展，电力电子新技术得到了广泛应用；出于技术、经 济等方面的考虑，500kV及以上的超高压输电线路普遍不换位，再加上大量非线 性元件的应用，电力系统的不对称问题日益严重。因此电力系统不对称故障分析 与计算显得尤为重要。基于对称分量法的基本理论，对称分量法采取的具体方法之一是解析法，即 把该网络分解为正，负，零序三个对称序网，这三组对称序分量可分别按对称的 三相电路分解。计算机程序法。通过计算机形成三个序网的节点导纳矩阵，然后 利用高斯消去法通过相应公式对他们进行数据运算，即可求得故障端点的等值阻 抗。最后根据故障类型选取相关公式计算故障处各序电流，电压，进而合成三相 电流

2、电压。进行了参数不对称电网故障计算方法的研究。通过引计算机算法，系 统介绍电网参数不对称的计算机算法方法。根据断相故障和短路故障的特点，通 过在故障点引入计算机算法，给出了各种断相故障和短路故障的仿真计算。此 方法以将故障电网分为对称网络和不网络两部分，在程序法则下建立起不对称电 网故障计算统一模型，根据线性电路的基本理论，并借助于相序参数变换技术完 成故障计算。关键词：参数不对称电网故障计算1短路故障的概述在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。所谓短路： 是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。 除中性点外，相与相或相与地之间都是绝缘的。电

3、力系统短路可分为三相短路， 单相接地短路。两相短路和两相接地短路等。三相短路的三相回路依旧是对称的， 故称为不对称短路。其他的几种短路的三相回路均不对称，故称为不对称短路。 电力系统运行经念表明，单相短路占大多数，上述短路均是指在同一地点短路， 实际上也可能在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点接地短路。依照短路发生的地点和持续时间不同，它的后果可能使用户的供电情况部分 地或全部地发生故障。当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时，其后果 更为严重，由于短路造成电网电压的大幅度下降，可能导致并行运行的发电机失 去同步，或者导致电网枢纽点电压崩溃，所有这些可能引起电力系统瓦解而造成 大面积

4、的停电事故，这是最危险的后果。产生短路的原因很多主要有如下几个方面（1）原件损坏，例如绝缘材料的 自然老化，设计，安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。（2 ）气象条件 恶化，例如雷电造成的闪络放电或避雷针动作，架空线路由于大风或导线覆冰引 起电杆倒塌等。（3）违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸。（4）其他，例如挖沟 损伤电缆。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，比如在选择发电厂和电力系统的主接线时为比较不同方案 接图，进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户的影响。合理配置各种继电 保护和自动装置并正确整定其参数都必须进行短路的计算和分

5、析。2标幺制在短路计算中，各电气量如电流.电压.电阻.电抗.功率等数值可以用名值表示， 也可以用标幺值表示，为了计算方便，通常在1KV以下的低压系统用有名值，而 高压等级中有多个电压等级，存在电抗换算问题，宜采用标幺值。所谓标幺制，就是把各个物理量均用标幺值来表示的一种相对单位制。某一物理量的标幺值A *，等于它的实际值A与所选定的基准值气的比值，即:Ad在进行标幺值计算时，首先选定基准值。基准值原则上可以任意选定，但因物理 量之间有内在的必然联系，所以并非所有的基准值都可以任意选取。在短路计算 中经常用到的四个物理量容量S，电压U，电流I，和电抗X。通常选定基准容量Sd和基准电压U d 则基

6、准电流和基准电抗Xd分别为:U U 2 = d-为了计算方便Td Sd常取基准容量S =100MV.A，基准电压用各级线路的平均额定电压， d3电力系统各原件电抗标幺值的计算3.1发电机电抗标幺值:_X% S100 X SN式中XG% 发电机电抗百分数，有发电机名牌参数的X, X100% = XSB -已设定的基准容量（基准功率），MV.A ； SN -发电机额定容量。3.2负载电抗标幺值：U 2X =一 QU 2-原件所在网络的电压标幺值;S LS -负载容量标幺值；Q -负载无功率L*L*标幺值3.3变压器电抗标幺值:X = U% x4T 100 SNT在变压器中电抗XT Rt，即Rt忽略

7、，因此在变压器中阻抗主要是指电抗，由变压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为：=% X U 2 X UK%U 2 nt 100B式中UK %-变压器阻抗百分数；SB -基准容量，MV.A; SNTUNT 变 压器铭牌参数给定额定容量,MV.A; UB基准电压Ub取平均电压U , KV。3.4线路电抗标幺值：式中：x0 -线路单位长度电抗；L-线路单位长度，KM。Sb -基准容 量.MV.A UB一线路额定平均电压。基准电压UB = U , kv输电线路的等值电路 有四个参数，一般电抗X R，故R = 0。由于不做特殊说明，故电导.电纳一般不计，故而只求电抗标幺值。4电力系统不对称短路的分析与计算

8、4.1计算电力系统各个原件的阻抗设Sb=60MVA,Vb = V。下面求各元件标幺值:E = e”/Vn=11/10.5=1.048发电机X :GX =x” b=0.2 x - =0.2g(1)d S60NXG(2) = X2 SNj.25 x 60 =0.25变压器Xt1，Xt2XT1x 工=炬 x 60 =0.105 Sn 10060X M x SbT2 100 SN=0.105一 21线路 |xl，3xl：S Xl=xLb=0.4 x 90 x _6L =0.163V21152B2 23 Xl=0.163x 3=0.109;123 Xl=0.054;3 Xl(0)=3.5x0.109=0

9、.382负荷 X :X = x ：b =1.2x 40 =1.8ldX = x H =0.35 x 60 =0.525LD(2)2 S40LD4.2制定电力系统的各序网络4.2.1正序网络正序网络即使通常计算对称短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。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负荷，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。正序网络图正序戴维南等效4.2.2负序网络负序电流能流通的元件

10、与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。 因此，把正序网络中的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。负序网络图负序戴维南等效4.2.3零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，它们必须经过大地（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接法有密切的关系。.2零序网络图零序戴维南等效4.3计算短路点短路电流:根据正序等效定则:/（1,1）_Vf（0），J（Xff（1）+x）/ （1，1L m（1，1）/（ 1,1）f=mfa（

11、1）（1,1）门0.487x0.276 .m（1，1）.-3 x 1 Xff（）XXff（2）23x |_xff（0）+xff（2）_因为 xA=xff（2）ff（0）= o.487+o.276=。.1760.487x0.2761-=寸3 x 0.877=1.519【0.487+0.276 F0.865I(1,1)、.= =1670所以 fa (D* (0.342 +0.176 )/(1,1) _/(1,1) x / _/(1,1) 七士1 fa (1)Tfa (D*XIB一1 fa (D *有名值：=1.670x _6 =0.530KA 3x115畋占入吊出声，I(1,1)=I(1,1) x

12、Xm(1,1)=1.519x0.503=0.764KA短路点人地电流为：fa(1) fa(1)则*a (1)=jXff (0)xxff (2)xfa (Dxff (0)+xff (2)=j0.487x0.276x1.6700.487+0.276=0.294jKVA 相电压有名值Mfa=31)xM=3xj0.294x115=58.56jKV根据边界条件有：或fa (2)或fa (0)4.4计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值5(1)1.048-0.2941.8210.2+0.105 + 0.109由正序网络可得，1 faG (D2XG(1)+XT 1+3X L由负序网络可得，”(2)2+X

13、 r3 LI =1 faG (2)XG(2)+XT1-0.294=0.6340.25+0.105+0.109由零序网络可得，faG (0)=01 faG=(4aG (faG (2)+IfaG (0)IfbG= (a2faG (1)+aIfaG (2)+IfaG=(1.821-0.634)x _60 =3.30x1.187=3.917KA3x10.5一 2虫 (0)xIb = (-0.5+j)2x1.821+(0.5+j)x(-0.634)x3.30=(-1.960-7.01j)KA(0) B222* a+a+人DfcG faG ( 1) faG (2) faG (0) B(-0.5+马*1.8

14、21+(-0.5+弓)2x(-0.634)x3.30=(-1.960+7.016j)KA225小结这次的电力系统分析课程设计让我对自己以往的学习有了很深的认识。电力系统分析专业课的系统学习刚刚结束，但是由于电力系统分析课程本身 较难，在学习过程中没有做到足够的理解学习以及在以后的时间没有做到充 分的温习，因此在这次设计作业的解题过程中感遇到了很大的阻力。通过此次的课程设计，让我认识到自身的不足，我们的学习不扎实。我们就 对已经学过的知识没有留下深刻的印象，这主要是因为没有理解性学习。所 以，在以后的学习中，一定要学的扎实，学的牢靠，并且能学以致用，活学 活用。参考文献1何仰赞温增银电力系统分析（第三版）武汉：华中科技大学出版社 邱关源电路北京：等教育出版社3 万顺系统故障分析.北京：中国电力出版社4 孙丽华.电力工程基础.北京：机械工业出版社