电力系统短路课程设计

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1、教学网点：惠州学院电力系统分析课程设计电气工程及其自动化 入学年份:姓名:学号:课程设计（论文）任务及评语原始资料：1电力系统图见附页。2参数的标幺值如下：z = j0.115， k = 1.025，z = j0.180，k =0.98，z24= 0.03 + j0.08，Z23= 0.024 + j0.065，膈=0.020 + j1221454534课程设计论文任务J240 = J420 = j0,02，J = J = j0.015，y = y = j0.012。230320340430节点1和节点5为电源节点，电势为1，内阻抗为z = j0.14 , z = j0.20变压器电源侧均为y

2、n接线，另一侧均为接线。3各元件及电源的各序阻抗均相同。任务要求：忽略对地支路1，当节点2发生单相金属性短路时，计算短路点的电压和电流。2, 当节点2发生两相金属性短路时，计算短路点的电压和电流。3, 当节点2发生三两相金属性接地短路时，计算短路点的电压和电流。指导教师评语及成绩5,对上述计算结果进行比较分析，得出结论。指导教师签字：年 月 日第1章课程设计目的与要求11.1故障发生原因11.2短路类型11.3短路发生的原因21.4短路故障的危害21.5短路故障分析的内容和目的21.6限制短路故障危害的措施31.7限制短路故障危害的措施3第二章短路计算2.1系统的等值网络12.2系统的正序负序

3、零序等效电路图42.3短路计算52.4计算短路点各相电压62.5对所计算结果进行比较后得出结论7第三章总结7参考文献9第一章课程设计内容：1.1故障发生原因：电力系统在正常运行时，除中性点以外，相与相、相与地之间是绝缘的，所谓短路是指 相与相或相与地之间发生短路。1.2短路类型：简单短路故障共有四种类型: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,其他三种短路都是不对称的.在四种短路类型中，单相短路接地 故障发生的概率最高，可达65%,两相短路约占10%,两相短路接地约占20%,三相短路约占 5%.虽然三相短路发生的概率最小，但他对电力系统的影响最严重。1.3短路发生的原

4、因：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、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。电力系统短路故障发生的原因很多，既有客观的，也有主观的，而且由 于设备的结构和安装地点的不同，引发短路故障的原因也不同。但是，根本原因是电气 设备载流部分相与相之间或相与地之间的绝缘遭到破坏。例如，架空线路的绝缘子可能 由于受到雷电过电压而发生闪络，或者由于绝缘子表面的污秽而正常工作电压下放电。 再如发电机、变压器、电缆等设备中载流部分的绝缘材

5、料在运行中损坏。有时因鸟兽跨 接在裸露的载流部分，或者因为大风或在导线上覆冰，引起架空线路杆塔倒塌而造成短 路。此外，线路检修后，在未拆除地线的情况下运行人员就对线路送电而发生的误操作， 也会引起故障。1.4短路故障的危害：短路对电气设备和电力系统的正常运行都有很大的危害。（1）在发生短路后，由于电源供电回路阻抗的减小以及产生的暂态过程，使短路回路中 的电流急剧增加，其数值可能超过该回路额定电流的许多倍。短路点距发电机的电气距 离愈近，短路电流越大。例如，在发电机端发生短路时，流过定子绕组的短路电流最大 瞬时值可能达到发电机额定电流的1015倍。在大容量的电力系统中，短路电流可达几 万安甚至几

6、十万安。（2）在短路点处产生的电孤可能会烧坏设备，而且短路电流流过导体时，所产生的 热量可能会引起导体或绝缘损坏。另外，导体可能会受到很大的电动力冲击，致使其变 形甚至损坏。（3）短路将引起系统电网中的电压降低，特别是靠近短路点处的电压下降最多，使 部分用户的供电受到影响。例如，负荷中的异步电动机，由于其电磁转矩与电压的平方 成正比，当电压降低时，电磁转矩将显著减小，使电动机转速变慢或甚至完全停转，从 而造成废品及设备损坏等严重后果。（4）短路故障可能引起系统失去稳定，这一方向的情况。（5）不对称接地短路所引起的不平衡电流将在线路周围产生不平衡磁通，结果在邻 近的通信线路中可能感应出相当大的感

7、应电动势，造成对通信系统的干扰，甚至危及通 信设备和人身安全。1.5短路故障分析的内容和目的：短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量的计算、故障后系统中 各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如故障时线路电流与电压之间的相位关系 等。短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结果进行继电保护设计和整定值 计算，开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的设计，制定限制短路电流的 措施和稳定性分析等。1.6限制短路故障危害的措施：电力系统设计和运行时，都要采取适当的措施来降低发生故障的概率，例如采用合 理的防雷设施、降低过电压水平、使用结构完善的配电装置和加强运行维护管理等。

8、同 时，还要采取减少短路危害的措施，其中，最主要的是迅速将发生短路的元件从系统中 切除，使无故障部分的电网继续正常运行。在发电厂、变电所及整个电力系统的设计和运行中，需要合理地选择电气接线、恰 当地用配电设备和断路器、正确地设计继电保护以及选择限制短路电流的措施等，而这 些都必须以短路故障计算结果作为依据。短路故障的计算与分析，主要是短路电流的计算和分析。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，而且与电源特性、网络元件的电磁参数有关。1.7限制短路故障危害的措施：短路故障的计算与分析，主要是短路电流的计算和分析。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，而且与电源特性

9、、网络元件的电磁参数有关。在发电厂、变电所及整个电力系统的设计和运行中，需要合理地选择电气接线、恰当地用配点设备和断路器、正确地设计继电保护以及选择限制短路电流的措施等，而这 些都必须以短路故障计算结果作为依据。电力系统设计和运行时，都要采取适当的措施来降低发生故障的概率，例如采用合理 的防雷设施、降低过电压水平、使用结构完善的配电装置和加强运行维护管理等。同时， 还要采取减少短路危害的措施，其中，最主要的是迅速将发生短路的元件从系统中切除， 使无故障部分的电网继续正常运行。第二章短路计算2.2系统的正序、负序和零序等效网络:（一）正序网络所谓正序网络就是通常计算对称短路时所用的等值网络.处于

10、中性点接地阻抗、空载线路以及空载变压器以外，电力系统各元件均包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，三个网络图中仅正序包括电源。Vaf(1 )（二）负序网络负序电流能流通的元件与正序电流的全相同，但是所有电源的负序电势为零。（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，它们必须经过大地才能构成通路。孔=X6 +七X X3 X + X + X 3(0.065 + 0.05) x 0.08=0.0470.065 + 0.05 + 0.08_ (X1 + x2 )x (x/3 + x4 + X5) _ 0.109 _ 0 16fX + X+ X

11、 / + X + X0.682E _ 1eqX _X_0.16f (2)fXf(0)_ 0（四）复合序网2.3短路计算:1jjXff （0 ）计算短路点各相电流 基准电流:120=0.6 KA1.732 X115（1）a相短路时:X（1） = X f + X f（0）= 0.16IB = 0.64 KA1 fa=1.875I f = 5.625（2）b,c相短路时:X A = X f =0.16m（2） =1.732I（2）= 一Qf0I =1= 1.8752a1X f + X（2）A B 0.16 + 0.16I % =小I %1 =732 X 1.875 = 3.248(3) b,c相接地

12、短路时:X(i,i)= X 竹 Xf =0m(i,i)= J3J1 Xf X f(0)/( X f + X f(0)2 = 1.732 x1 = 1.732I =fxo1 =1= 3.752fl1Xf + X (i)A b 0.16 + 0.16I(i.i)2. m()i.i I (i.y = 1.732 x 4.732 = 6.495(4) 三相短路：X (3) = 0Am(3) = 1I (3)=/(01 = 1 = 3.752MX f + X (3) A B 0.16 + 0I 2a = m I 2a1 = 1 乂 3.75 = 3.752.4计算短路点各相电压：(1) a相短路时:U

13、2a1 = U f (0) X f I 2a1 = 1 0.16 x 0.23 = 0.7U=X2 a 2ff I 2a 2= 0.16 x 2.134 = 0.337=XI ff (0) 2 a 0U(1) = a 22b力 汁U 2 ai+ aU 2 a 2 +=(0.5 j0.866) x 0.693 + (0.5 + j0.866)(0.297) = 0.198 j 0.8573 (1)U 2 c = -0.198 + j 0.857(i)(i)U 2b = U 2c =0.879U : = 0(2) b,c相短路时:(2)Ua 1= U2a2(2)-Xf (2) 12a1(2) =

14、0.337-0.16x 1.875 = 0.373U 2 a =U 2 a1 + U 2 彼=0.337 + 0.337 = 0.674-(2)- (2)U = (a + a 2)U=0.6742b,2 al(3) b,c相接地短路时：U (1.1)2al = U La2 = Ua0 = O 乂 M39 = 0.6.(i.i). (i.i)U = 3U = 3 x0.6 = 1.82 a2 alu (1,1)=u (1,1)=02b2 c2.5对所计算结果进行比较后得出结论:当节点3发生各种金属性短路时，计算短路点的电压和电流小于忽略对地支路时节点 2发生各种金属性短路时所计算短路点的电压和电流。第三章总结此课程的课程设计实际是作为电气工程及其自动化专业学生学习完电力系统分析 课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对电力系统短路基础理论和基本 知识的理解，掌握运用电力系统短路基础合理论知识解决一些简单的基本电路的短路方 法。虽说整个课设过程很辛苦，可是我们从中找到了乐趣、接触了