不对称短路计算与分析
不对称故障的分析与计算
《电力系统分析》
不对称故障的分析与计算
水利与建筑工程学院
电气与动力实验室
1、不对称短路分析与计算
一、实验目的
1、掌握运用Matlab进行电力系统仿真实验的方法；
2、理解导纳矩阵、阻抗矩阵及其求解方法；
3、掌握不对称短路的分析和计算方法；
4、学会编写程序分析不对称故障。
二、预习与思考
1、用Matlab对基本的矩阵进行运算。
2、导纳矩阵、阻抗矩阵有何关系，如何求取阻抗矩阵？
3、不对称短路有哪些，它们的边界条件分别是什么，如何形成它们的复合序网络图？
4、如何用程序实现不对称短路的计算？
三、系统网络及参数
图1 系统网络图
表1 元件参数及阻抗
四、实验步骤和要求
1、根据以上网络和参数，编写程序进行下列故障情况下的故障电流、节点电压和线路电流的计算。
（1）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u., 节点3发生三相短路；
（2）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生单相接地短路；
（3）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生相间短路；
（4）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生两相接地短路。
五、实验报告
1、完成下表2-表9。
表2 节点3发生三相对称短路时的故障电流
表3 节点3发生三相对称短路时各节点电压
表4 节点3发生单相短路时的故障电流
表5 节点3发生单相短路时各节点电压
表6 节点3发生相间短路时的故障电流
表7 节点3发生相间短路时各节点电压
表8 节点3发生两相接地短路时的故障电流
表9 节点3发生两相接地短路时各节点电压
2、书面解答本实验的思考题。
电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计
电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计电力系统是现代社会不可或缺的组成部分。
在电力系统中，不对称故障是一种严重的故障，其影响可以导致电力系统的瘫痪。
因此，不对称故障分析与计算非常重要，是电力系统维护的基础工作之一。
本文将重点讨论电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计。
1. 不对称故障的概念不对称故障是指在电力系统中，一侧电源与另一侧负载不对称导致的故障。
不对称故障通常包括短路故障和开路故障两种情况。
短路故障是指两个相之间或者相与地之间的短路，导致电路异常加热、设备损坏、电压降低等问题。
开路故障是指电路中出现的缺失和断路，导致电流无法正常流动，使电力系统无法正常运行。
2. 不对称故障分析与计算在出现不对称故障时，需要进行分析和计算。
基本的不对称故障分析和计算包括以下内容：（1）不对称故障电流的计算。
不对称故障电流是指出现不对称故障时电路中的电流。
不同类型的故障电流计算方法不同，需要根据具体情况进行计算。
不对称故障电流的计算非常关键，可以为后续的故障处理提供依据。
（2）故障影响分析。
不对称故障会对电力系统产生不同程度的影响，包括电压降低、设备故障、负荷损失等。
需要进行故障影响分析，为后续处理提供依据。
（3）电力系统稳态分析。
在不对称故障发生时，需要进行电力系统的稳态分析，分析电力系统受故障干扰后的运行情况，为后续处理提供可靠的指导。
3. 不对称故障计算程序设计对于电力系统不对称故障计算，可以设计相应的计算程序，以提高计算效率和准确性。
根据不同的故障情况和计算需求，可以设计不同的计算程序。
一般而言，不对称故障计算程序应包括以下部分：（1）输入信息。
输入信息主要包括电路图、电力系统参数、故障类型等。
输入信息的准确性对计算结果具有重要的影响。
（2）故障电流计算。
根据输入的电路图和电力系统参数，计算不对称故障电流。
不对称故障电流是不对称故障计算的基础。
（3）故障影响分析。
根据不对称故障电流，计算电力系统电压降低、设备故障等影响，预测故障对电力系统的影响程度。
电力系统不对称短路的分析与计算
本章内容
1 不对称短路的特征 2 对称分量法 3 不对称短路的计算原理 4 各元件的正序、负序、零序参数（阻抗、
导纳） 5 各种不对称短路的短路电流和短路电压的
计算方法
第27页/共116页3 不对称路的计算原理在任意某系统某点f 发生不对称短路时
特征：短路点元件参数不对称 （三相阻抗不等） 运行参量不对称
第43页/共116页
4.2 变压器的序参数及等值电路
注意：变压器的电阻一般较小，因此在短路 计算时常予忽略不计！
（1）正序电抗X（1）
定义：变压器通过正序电流时的电抗
Xm：值很大， 忽略不计。
正序单相等值电路
第44页/共116页
（2）负序电抗X（2）
定义：变压器通过负序电流时的电抗
由于：三相变压器为静止元件，改变相序并不改变各绕 组相互之间的互感和自身的漏感。
转子d轴，一会掠过转子q 轴，使励磁绕组和d轴阻尼 绕组中的磁链总要变动；
第40页/共116页
4）根据磁链守恒原则，励磁 绕组和阻尼绕组均要产生 感应电流，将负序磁链挤 出，使之通过漏磁路构成通 路；这与对称三相突然短路 时暂态过程开始的情况相似；
5）负序磁链通过d轴磁路时，负序电抗相当于 ； 负序磁链通过q轴磁路时，负序电抗相当于 ； 介于二者之间时，通常取二者的平均值：
负序电压波形图
AC B
相序：
A—>C—>B：1200
第11页/共116页
三相负序电压向量
理解：正序和负序时相对而言的！
若为发电机
如：取XX’绕组为A相，则必 取YY’绕组为B相，ZZ ’绕组 为C相，则转子逆时针旋转时 产生的电压、电流的相序为 A—>B—>C：1200 则：此时，若转子反转，产 生的电压和电流的相序为： A—>C—>B：1200
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的根底设施之一。
然而，由于各种原因，电力系统可能会发生不对称故障，导致电力系统的正常运行受到严重影响甚至导致短路事故。
因此，对电力系统不对称故障进行分析和计算是非常重要的。
本文将分析电力系统不对称故障的原因、特点以及进行相应计算的方法，并使用Markdown文本格式进行输出。
2. 不对称故障的原因和特点不对称故障是指电力系统中出现相序不对称的故障。
其主要原因包括：单相接地故障、双相接地故障以及两相短路故障等。
不对称故障的特点如下：1.电流和电压的相位不同：在不对称故障中，电流和电压的相位不同，通常表现为电流和电压波形的不对称。
2.非对称系统功率：由于不对称故障，电力系统中的功率将变得非对称。
正常情况下，三相电流和电压的功率应该平衡，但在不对称故障中，这种平衡被破坏。
3.对称分量的存在：在不对称故障中，由于相序的不同，电流和电压中会存在对称正序分量、对称负序分量和零序分量。
3. 不对称故障的分析计算方法对于不对称故障的分析计算，一般可以采用以下步骤：3.1 系统参数获取首先，需要获取电力系统的各项参数，包括发电机、变压器、线路和负载的参数等。
这些参数将用于后续的计算。
3.2 故障状态建模根据故障的类型和位置，对故障状态进行建模。
常见的故障状态包括单相接地故障、双相接地故障和两相短路故障等。
3.3 网络方程建立基于故障状态的建模，可以建立电力系统的节点方程或潮流方程。
通过求解节点方程或潮流方程，可以得到电流和电压的分布情况。
3.4 不对称故障计算根据网络方程的求解结果，可以计算不对称故障中电流、电压和功率的各项指标，包括正序分量电流、负序分量电流、零序电流等。
3.5 故障保护和控制根据不对称故障的计算结果，可以对故障保护和控制系统进行设计和优化。
通过故障保护和控制系统的响应，可以及时检测和隔离故障，保证电力系统的平安运行。
4. 结论电力系统不对称故障的分析计算是确保电力系统平安运行的重要步骤。
不对称短路故障分析与计算(电力系统课程设计)
不对称短路故障分析
02
不对称短路故障类型
单相接地短路
其中一相电流通过接地电阻，其余两 相保持正常。
两相短路
两相接地短路
两相电流通过接地电阻，另一相保持 正常。
两相之间没有通过任何元件直接短路。
不对称短路故障产生的原因
01
02
03
设备故障
设备老化、绝缘损坏等原 因导致短路。
外部因素
如雷击、鸟类或其他异物 接触线路导致短路。
操作错误
如误操作或维护不当导致 短路。
不对称短路故障的危害
设备损坏
短路可能导致设备过热、烧毁或损坏。
安全隐患
短路可能引发火灾、爆炸等安全事故。
停电
短路可能导致电力系统的局部或全面停电。
经济损失
停电和设备损坏可能导致重大的经济损失。
不对称短路故障计算
03
方法
短路电流的计算
短路电流的计算是电力系统故障分析中的重要步骤，它涉及到电力系统的 运行状态和设备参数。
不对称短路故障分析与 计算(电力系统课程设计)
contents
目录
• 引言 • 不对称短路故障分析 • 不对称短路故障计算方法 • 不对称短路故障的预防与处理 • 电力系统不对称短路故障案例分析 • 结论与展望
引言
01
课程设计的目的和意义
掌握电力系统不对称短路故障的基本原理和计算 方法
培养解决实际问题的能力，提高电力系统安全稳 定运行的水平
故障描述
某高校电力系统在宿舍用电高峰期发生不对称短路故障，导致部 分宿舍楼停电。
故障原因
经调查发现，故障原因为学生私拉乱接电线，导致插座短路。
解决方案
加强学生用电安全教育，规范用电行为；加强宿舍用电管理，定 期检查和维护电路。
不对称短路故障分析与计算(电力系统课程设计)
课程设计报告书
题目：不对称短路故障分析与计算
专 业:电气工程及其自动化
班 级：YYYYYYY班
学 号:YYYYYYYYY
学生姓名：YYY
指导教师:YYY老师
20XX年X月X日
电力系统分析课程设计
题目：不对称短路故障分析与计算（手算或计算机算)
一、原始资料
T4
T3
T2
T1
1、发电机参数已经给定。
4
短路点正序标幺值为：
短路点负序标幺值为：
短路点零序标幺值为：
不对称短路的短路电流正序分量标幺值：
短路电流的标幺值：
短路电流的幅值：
短路冲击电流幅值:
短路点非故障相对地电压：
5 结果分析
5.1
电力系统产生短路的主要原因是供电系统中的绝缘被破坏。在绝大多数情况下，电力系统的绝缘的破坏是由于未及时发现和消除设备中的缺陷和维护不当所成的。例如过电压、直接雷击、绝缘材料的老化、绝缘配合不当和机械损坏等,运行人员错误操作，如带负荷断开隔离开关或检修后未撤接地线就合断路器等;设备长期过负荷,使绝缘加速老化或破坏；小电流系统中一相接地，未能及时消除故障;在含有损坏绝缘的气体或固体物质地区。此外在电力系统中的某些事故也可能直接导致短路,如电杆倒塌、导线断线等也会造成短路。
短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害，引起的后果是破坏性的，具体表现在:（1)短路点的电弧有可能烧坏电气设备，同时很大的短路电流通过设备会使发热增加，当短路持续时间较长时，可能使设备过热而损坏;（2）很大的短路电流通过导体时,要引起导体间很大的机械应力，有可能使设备变形或遭到不同程度的破坏。（3）短路时，系统电压大幅度下降，对用户工作影响很大（4）发生接地短路时，会产生不平衡电流及磁通，将在领近的平行线路内感应出很大的电动势。（5）短路发生后，有可能使并列运行发电机组失去同步，破坏系统的稳定，使电力系统瓦解，引起大片地区的停电。
不对称短路的分析和计算
不对称短路的分析和计算Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】目录摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。
在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。
短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。
其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。
电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。
求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。
然后制定各序网络。
根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。
关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵1电力系统短路故障的基本概念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的停电事故，这是最危险的后果。
20不对称短路分析(新)
一、单相短路接地f(1)
以a相为特殊相（a相发生单相接地短路）
1、边界条件： b、c相没有接地，其接地电流
a b
c
Ua
Ub
Uc
Ib 0, Ic 0
Ia Ib Ic
a相短路点的对地电压 Ua 0
f
2、用对称分量表示的边界条件
Ua 0 Ua Ua1 Ua2 Ua0 0
Ia1 Ia2 Ia0 Ia / 3 相当于各序网络相串联
Ua1
n1
jX 2 f2
Ia2 Ua2 n2
jX 0 f0
Ia0
Ua 0
n0
4、短路点各相的电流和电压
Ia 3Ia1 Ib 0 Ic 0 Ua 0 Ub a2Ua1 aUa2 Ua0 Uc aUa1 a2Ua2 Ua0
5.相量图：以 Ia1 为参考相量画电流、电压相量图
Ic 2 Ib1
0
即:Ua1 Ua2 Ua0 0
又 : Ia1 Ia2 Ia0 0
表明：正序网与负序网相并联，零序网络开路，没有 零序电流分量。
3、复合序网 两相短路的复合序网=正序网与负序网络相并联
jX 1
E
Ia1
f1
Ua1
n1
jX 2
Ia 2
f2
Ua 2
n2
由复合序网可求出短路点处的a相的电流和电压的对
Uc2 Ub1
Ua1 Ua 2
Ua
6、结论：
1）短路电流、电压中无零序分量。
2）两相短路电流中的正、负序分量大小相等，方向相反；
两故障相的电流大小相等（幅值=
）3I，a 方向相反。
3）短路点处两故障相的电压大小相等、相位相同，幅值
为非故障相的电压的一半，相位与非故障相电压相反。
不对称短路计算与分析
题目: 电力系统不对称短路计算与分析初始条件：系统接线如以下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。
已知各元件参数为：发电机G： SN =60MVA, VN=10.5KV，Xd″=0.2, X2=0.25，E″=11KV；变压器T-1： SN =60MVA, Vs〔%〕=10.5， KT1=10.5 / 115kV；变压器T-2： SN =60MVA, Vs〔%〕=10.5， KT2=115 / 10.5kV；线路L：长L=90km, X1=0.4Ω/km, X01；负荷LD：SLD =40MVA，X1=1.2, X2=0.35。
要求完成的主要任务:选取基准功率S B=60MV A，基准电压为平均额定电压，要求：〔1〕制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。
〔2〕计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。
〔3〕计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。
〔4〕计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。
时间安排：指导教师签名：年月日系主任〔或责任教师〕签名：年月目录摘要 (I)1设计内容 (1)初始条件 (1)设计要求 (1)设计分析 (1)2电力系统短路及其计算的基本概念 (3)短路原因及后果 (3)短路的类型 (3)短路计算的目的 (4)3电力系统元件的序阻抗和等值电路 (5)对称分量法的应用 (5)序阻抗 (5)序阻抗的基本概念 (5)同步发电机的序阻抗 (6)输电线路的序阻抗 (6)变压器的序阻抗 (7)综合负荷的序阻抗 (7)各序网路的等值电路 (8)4两相短路接地故障的分析与计算 (9)正序等效定则 (9)两相短路接地 (9)5计算和分析 (11)制定正、负、零序网络，计算网络各元件序参数标幺值 (11)计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网 (12)计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值 (14)计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值............................. 错误!未定义书签。
5.3不对称短路时短路点电流和电压的分析及...
第5 章电力系统不对称短路的计算分析5.1 基本认识5.2 元件的序阻抗及系统序网络的拟制及化简5.3 不对称短路时短路点电流和电压的分析及计算前言：1. 不对称短路时短路点的电流和电压出现不对称，短路点电流和电压的计算关键是求出其中一相的各序电流、电压分量。
2. 各序电流、电压分量分量的计算方法：解析法——解方程：上述 5.1 中三序网的基本式+三个补充方程（据不同类短路型的边界条件列出。
——繁，不用有两种复合序网法——将三个序网适当连接———组成复合序网法，求各序电流、电压（该法易记，方便，故广泛用——实际上是由解析法推导出的）3. 何谓“复合序网’——将三个序网适当连接，体现 a 相各序电流、电压关系的网络图。
4. 设对短路点各序网络图以简化到最简单的形式（见下图）——且表达形式有三种正序网E jX1 I a1E jX 1Ia1(n) f ++Ua1X1Ua1__G表达1 表达2 表达3 jX jX2 2I Ia 2a2+(n)f+Ua2Ua 2X2__表达1 表达2 表达3零序网jX jXIIa0a0+(n)f+Ua0Ua 0X_—表达1 表达2 表达3一、复合序网图及相量图（一）单相接地(1)f （如下图所示）a—E+aa 相——故障相，特殊相—E b +bc 相——非故障相—E c +I I b I ca分析：边界条件：I (1)b I (1)cU (1) a 0据对称分量法, 得：I1 1(1) (1) (1) 2 (1) (1) (1)a (I aI a I ) I I I1 3a b c a a23(1)a0——即三序电流相等U (1) (1) (1)a U U Ua1 a2 (1)a0三序电流、电压可用下图5-30 体现，称为复合序网。
E jX1Ia1+Ua1_jX2Ia2+Ua 2jXIa0+Ua 0图5-30 f (1) 复合序网注：(1) 复合序网，体现了三序电流、电压的关系I (1) (1) (1)a I I1 a2a0U (1) (1) (1)a U U1 a2a0(2) 由复合序网, 可直接写出短路点 f (1) 点的各序电流、电压IE(1) (1)aa I I1 ( ) a2j X X X1 2 3(1)a0U (1) (1) (1) (1)a E jI X (U U1 a a1 a2 a01 )(1) (1) U a20 jI a X2 2(1) (1)U a00 jI a X0（3）短路点故障相电流( 31) (1) (1) (1) (1)I a I I I I ——即为正序电流a1 a 2 a0 a1(1)I 的3 倍a1(1) (1) o2. 相量图（设I a I 0 )1 a1注：（1）由相量图可见，短路点:(1) 故障相电压U 0a I (1) 3a I(1)a1非故障相电压(1) (1) 但相位差(1) (1) 0OIb IU b U , 120c c （2）作相量图方法A 先作各相各序分量B 再作各相U、I 相量（二）两相短路( 2)f （如下图所示）b,cbc 相——故障相—E a +a 相——非故障相，特殊相—E +b—E+cI I b I ca分析：边界条件：I (2) a 0I (2)b I ( 2) cU ( 2)b U ( 2)c 0据对称分量法, 得：(2) (2)I a U （无零序网）0, 0 0a0I (2) (2)a I1 a2U (2) ( 2)a U1 a2三序电流、电压可用下图5-31 体现，称为复合序网。
不对称短路的分析和计算
不对称短路的分析和计算不对称短路是指电路中的短路现象不对称地分布在电路中的其中一侧。
简单来说，不对称短路是指电路中其中一侧的短路现象比另一侧更为严重，或者在电路中其中一侧出现了短路而另一侧没有出现短路的情况。
这种情况会导致电压和电流在电路中的分布不平衡，可能会破坏电路元器件，甚至引起火灾事故。
因此，对不对称短路进行分析和计算是非常重要的。
1.电路拓扑分析：首先，对电路的拓扑结构进行研究，分析电路中各个元器件的连接方式和途径，确定电路的供电路径和负载分布，找出可能导致不对称短路的因素。
2.元器件参数分析：对电路中的元器件进行参数分析，包括电阻、电容、电感等参数。
如果在电路中存在不对称短路现象，可能是一些元器件的参数偏离正常范围，导致该侧电流增加，从而引发不对称短路。
3.测试测量：通过使用合适的测试工具和仪器对不对称短路的存在与程度进行测试和测量。
常用的测试仪器包括数字万用表、示波器、短路测试仪等。
通过测试测量可以准确地了解不对称短路的情况，有助于后续的计算和处理。
1.电流计算：根据电路的拓扑结构和元器件参数，计算各个分支电路中的电流大小。
通过电路中的欧姆定律和基尔霍夫定律等电路定律，可以求解各个分支电路的电流。
2.电压计算：根据电路中的电源电压和各个分支电路的电流，计算各个节点处的电压大小。
通过电路中的基尔霍夫定律和电压分压定律等电路定律，可以求解各个节点处的电压。
3.规范检查：对计算得到的电流和电压进行规范检查。
根据电路的设计和规范要求，检查计算结果是否符合规范，包括各个元器件的额定电流、电压、功率等。
4.不对称短路分析：对计算得到的电流和电压进行分析，确定是否存在不对称短路现象。
如果其中一侧的电流明显偏高，而另一侧的电流较小或接近零，可能存在不对称短路。
5.故障诊断：根据不对称短路的分析结果，进行故障诊断，并采取合适的措施进行处理。
可能的处理方法包括更换元器件、调整电路连接方式、增加保护元器件等。
电力系统发生不对称短路故障分析
摘要电力系统发生不对称短路故障的可能性是最大的，本课题要求通过对电力系统分析不对称短路故障进行分析与计算，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择和继电保护等提供重要的依据。
关键字：标么值；等值电路；不对称故障目录一、基础资料 (3)二、设计内容 (3)1.选择110kV为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。
并求出各序元件的参数。
(3)2.化简各序等值电路并求出各序总等值电抗。
(6)3.K处发生单相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。
求出短路电流。
(7)4.设在K处发生两相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。
求出短路电流。
(9)5.讨论正序定则及其应用。
并用正序定则直接求在K处发生两相直接短路时的短路电流。
(11)三、设计小结 (12)四、参考文献 (12)附录 (12)一、基础资料1. 电力系统简单结构图如图1所示。
图1 电力系统结构图在K 点发生不对称短路，系统各元件标幺值参数如下：（为简洁，不加下标*） 发电机G1和G2：S n =120MV A ，U n =10.5kV ，次暂态电动势标幺值1.67，次暂态电抗标幺值0.9，负序电抗标幺值0.45；变压器T1：S n =60MV A ，U K %=10.5 变压器T2：S n =60MV A ，U K %=10.5线路L=105km ，单位长度电抗x 1= 0.4Ω/km ，x 0=3 x 1, 负荷L1：S n =60MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 负荷L2：S n =40MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 取S B =120MV A 和U B 为所在级平均额定电压。
二、设计内容1.选择110kV 为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。
并求出各序元件的参数（要求列出基本公式，并加说明）在产品样本中，电力系统中各电器设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的都是标么值，即以本身额定值为基准的标么值或百分值。
不对称短路计算与分析
题目: 电力系统不对称短路计算与分析初始条件：系统接线如下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。
已知各元件参数为：发电机G： SN =60MVA, VN=10.5KV，Xd″=0.2, X2=0.25，E″=11KV；变压器T-1： SN =60MVA, Vs（%）=10.5， KT1=10.5 / 115kV；变压器T-2： SN =60MVA, Vs（%）=10.5， KT2=115 / 10.5kV；线路L：长L=90km, X1=0.4Ω/km, X=3.5X1；负荷LD：SLD =40MVA，X1=1.2, X2=0.35。
要求完成的主要任务:选取基准功率S B=60MV A，基准电压为平均额定电压，要求：（1）制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。
（2）计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。
（3）计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。
（4）计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。
时间安排：熟悉设计任务 5.27收集相关资料 5.28选定设计原理 5.29计算分析及结果分析 5.30 --6.6撰写设计报告 6.7指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月目录摘要 (I)1设计内容 (1)1.1初始条件 (1)1.2设计要求 (1)1.3设计分析 (1)2电力系统短路及其计算的基本概念 (3)2.1短路原因及后果 (3)2.2短路的类型 (3)2.3短路计算的目的 (4)3电力系统元件的序阻抗和等值电路 (5)3.1对称分量法的应用 (5)3.2序阻抗 (5)3.2.1序阻抗的基本概念 (5)3.2.2同步发电机的序阻抗 (6)3.2.3输电线路的序阻抗 (6)3.2.4变压器的序阻抗 (7)3.2.5综合负荷的序阻抗 (7)3.3各序网路的等值电路 (8)4两相短路接地故障的分析与计算 (9)4.1正序等效定则 (9)4.2两相短路接地 (9)5计算和分析 (11)5.1制定正、负、零序网络，计算网络各元件序参数标幺值 (11)5.2计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网 (12)5.3计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值 (14)5.4计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值....................... 错误!未定义书签。
短路电流的计算与影响分析
短路电流的计算与影响分析在电力系统中，短路电流是指由于线路或设备出现故障导致的电流异常增大的现象。
短路电流的计算与影响分析是电力系统运行与规划中关键的一环。
本文将从计算方法和影响分析两个方面来深入探讨短路电流的相关问题。
一、短路电流的计算方法短路电流的计算是建立在电力系统的拓扑结构和电气参数的基础上进行的。
一般来说，短路电流可以分为对称短路电流和不对称短路电流两种情况，下面将介绍它们的计算方法。
1. 对称短路电流的计算对称短路电流是指系统中的三相电流均相等的情况。
在计算对称短路电流时，我们常用的方法是采用对称分解法。
首先，根据系统的拓扑结构和电气参数，我们可以得到系统的节点导纳矩阵Y和节点电压向量U。
然后，通过对称分解法，我们可以将节点导纳矩阵Y分解为正序分量矩阵Y0、负序分量矩阵Y1和零序分量矩阵Y2。
最后，利用节点电压向量U和分解得到的矩阵Y0，我们可以计算得到对称短路电流。
2. 不对称短路电流的计算不对称短路电流是指系统中的三相电流不相等的情况。
在计算不对称短路电流时，我们常用的方法是采用正序不对称分量法。
首先，根据系统的拓扑结构和电气参数，我们可以得到系统的节点导纳矩阵Y和节点电压向量U。
然后，通过正序不对称分量法，我们可以将节点导纳矩阵Y分解为正序分量矩阵Y0、负序分量矩阵Y1和零序分量矩阵Y2。
最后，利用节点电压向量U和分解得到的矩阵Y0、Y1和Y2，我们可以计算得到不对称短路电流。
二、短路电流的影响分析短路电流的异常增大会对电力系统的设备和运行产生一系列的影响，下面将对其进行分析。
1. 设备保护与安全短路电流的计算可以为设备保护提供重要依据。
通过计算得到的短路电流，可以确定合适的保护器件的额定电流和动作时间，从而保护设备免受过载和短路故障的损害。
另外，短路电流的异常增大还可能导致设备的温升过高，进而影响设备的正常运行和寿命。
2. 动态稳定性短路电流的异常增大会对电力系统的动态稳定性产生影响。
电力系统不对称故障的分析-PPT
a1
.
Uc
.
.
aU a1 a 2 U a2
.
U a1
jX 2
. I a1
短路点得电流、电压相量图
Ua
IC
Ia2 Ia1 0
Ub Uc Ua
电压向量图
Ib
电流向量图
三、两相短路接地
Ua Ub Uc
a b c
Ia
Ib
Ic
jX f
➢短路点得边界条件为
U
b U c
Ia 0 j(Ib
.
Ib
.
I a0 a2
.
I a1 a
.
I a2
(a2
X 2 aX 0 X2 X0
)
.
I
a1
.
Ic.Leabharlann I a0.a I a1
a2
.
I a2
(a
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. ) I a1
X2 X0
.
.
.
.
.
U a U a0 U a1 U a2 3U a1 j3
X 2 X 0
.
I a1
X 2 X 0
X 0 X1
E1
1.5
X 0 X1
2
X 0 X1
j
3 2
E1
Uc
j [(a
a2 ) X1
(a 1) X 0 ]
E12 j (2 X1
X0 )
(a
a2) 2
(a 1)
X 0 X1
X 0 X1
E1
1.5
X 0 X1
2 X0 X1
j
3 2
E1
➢非故障相电压得绝对值为
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题目: 电力系统不对称短路计算与分析初始条件：系统接线如下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。
已知各元件参为：发电机G：S N=60MV A, V N=10.5KV，X d″=0.2, X2=0.25，E″=11KV；变压器T-1：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T1=10.5 / 115kV；变压器T-2：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T2=115 / 10.5kV；线路L：长L=90km, X1=0.4Ω/km, X0=3.5X1；负荷LD：S LD=40MV A，X1=1.2, X2=0.35。
要求完成的主要任务:选取基准功率S B=60MV A，基准电压为平均额定电压，要求：（1）制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。
（2）计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。
（3）计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。
（4）计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。
时间安排：熟悉设计任务 5.27收集相关资料 5.28选定设计原理 5.29计算分析及结果分析 5.30 --6.6撰写设计报告 6.7指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本次课程设计的步骤为先进行正、负、零序参数的标幺值转化，再分别用戴维南定理做出各序等值电路得到各序的短路电抗，然后根据两相接地短路的边界条件绘制复合网络电路，并求出各序短路电流、总短路电流和A相电压，最后根据电力系统的具体电路计算发电机侧的相电流。
根据标幺值计算出有名值。
本文最后还总结了各种简单短路情况的短路电流的计算方法。
关键词：标幺值两相接地短路复合网络电路目录摘要 (I)1题目分析 (1)1.1问题一的分析 (1)1.2问题二的分析 (1)1.3问题三的分析 (1)1.4问题四的分析 (1)2题目求解 (2)2.1问题一的求解 (2)2.2问题二的求解 (3)2.3问题三的求解 (6)2.4问题四的求解 (7)3求解方法拓展 (9)4总结.......................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献..................................................................... 错误!未定义书签。
电力系统不对称短路计算与分析1题目分析本题的关键是“线路f处发生的是金属性的B、C相接地短路”。
“金属性”表明是理想状态的短路，而“B、C相接地短路”则是一种典型的短路形式。
1.1问题一的分析问题一是为了后面三个问题做的基础准备。
关键是要正确理解正、负、零序网络绘制的规则，以及按题中给定的功率和电压的基准值，正确计算在正、负、零序网络下的各元器件的参数标幺值。
1.2问题二的分析问题二要先根据问题一计算出的参数值，在各序网络电路图中，分别计算出各序的短路阻抗Zff（标幺值），以及正序时的等效电源电势（标幺值）。
然后再根据计算得到的各序短路阻抗和正序等效电源电势绘制出复合序网络图。
1.3问题三的分析问题三需根据问题而所得的复合序网络图及其参数，求得入地电流以及A 相（没有短路接地的一相）电压的标幺值，再转换成有名值。
1.4问题四的分析问题四中短路时的发电机各相的电流与短路点的电流有关。
从任务书所给的电路图可看出，f点两侧是并联关系，由此可计算出发电机侧的相电流的标幺值。
再计算有名值。
2题目求解2.1问题一的求解搭建正序网络时，变压器的中性点接地阻抗、空载线路、空载变压器不接入正序网络中。
发电机、调相机在正序网络中用电势加上阻抗表示，而普通负荷只需用阻抗表示即可。
负序网络除了发电机和调相机不需用电势表示外，其余与正序网络的搭建规则相同。
搭建零序网络时要注意：变压器Y 型接法一侧电路只有当其中性点接地时才能算入零序网络中，否则将整路都舍弃；两相变压器Δ型接法一侧电路不计入零序网络中，但三相变压器 Δ 型接法一侧电路要接入零序电路中。
根据以上规则，可绘制系统的正、负、零序电路。
如图1所示。
（a ）电力系统接线图（b ）正序网络（c ）负序网络（d ）零序网络图1 电力系统接线图及其正、负、零序网络电路图E1- +X 1(1)X 2(1)X 3(1)X 4(1)X 5(1)X 6(1)f X 1(2)X 2(2)X 3(2)X 4(2)X 5(2)X 6(2)f X 2(0)X 3(0)X 4(0)f图中1x 为发电机内抗，2x 为变压器T1等值电抗,3x 为前2/3段线路等效电抗，4x 为后1/3段线路等效电抗，5x 为变压器T2等值电抗，6x 为负荷等效电抗。
接着分别求出正、负、零序网络的等值电路参数。
功率和电压基准值分别为：60,B B av S MV A V V =⋅=。
（1）正序网络等值参数：1(1)2(1)3(1)122%22600.2,0.105,0.4900.10910033115S B B Bd N N B V S S S x x x x x L S S V ''===⋅==⋅=⨯⨯⨯=4(1)15(1)6(1)122%11600.4900.054,0.105, 1.833115100S BB B B N N V S S S x x L x x x V S S =⋅=⨯⨯⨯==⋅===（2）负序网络等值参数：1(2)22(2)3(2)122%22600.25,0.105,0.4900.10910033115S B B B N N B V S S S x x x x x L S S V ===⋅==⋅=⨯⨯⨯=4(2)15(2)6(2)222%11600.4900.054,0.105,0.52533115100S BB B B N NV S S S x x L x x x V S S =⋅=⨯⨯⨯==⋅===（3）零序网络等值参数：2(0)3(0)0224(0)02%22600.105, 3.50.4900.3811003311510.1913S B B N B B B V S S x x x L S V S x x L V =⋅==⋅=⨯⨯⨯⨯===2.2问题二的求解各序组合电抗，即各序短路电抗。
将各序电路化成如图2所示的等效电路，即可求得各序的短路电抗以及正序的等效电势。
（a ）正序等效网络eq（b ）负、零序等效网络图2 正、负、零序等效网络根据计算可得正、负、零序的短路电抗：1(1)2(1)3(1)4(1)5(1)6(1)ff (1)1(1)2(1)3(1)4(1)5(1)6(1)()()0.342x x x x x x X x x x x x x ++++==+++++1(2)2(2)3(2)4(2)5(2)6(2)ff (2)1(2)2(2)3(2)4(2)5(2)6(2)()()0.276x x x x x x X x x x x x x ++++==+++++ 2(0)3(0)4(0)ff (0)2(0)3(0)4(0)()0.137x x x X x x x +==++再根据并联电路的特点，求得等效电动势：*4(1)5(1)6(1)1(1)2(1)3(1)4(1)5(1)6(1)()0.865eq E x x x E x x x x x x ''++==+++++三序中只有正序有电动势存在，而题中只有一个发电机，已知其次暂态电动势E ''，先求其标幺值：*11 1.04810.5B E kV E V kV ''''=== （2-1）要做出电力系统的复合序网络图，需要对两相（b 相和c 相）短路接地的情况进行分析。
两相短路接地时故障处的情况示于图3。
故障处的三个边界条件为fa fc fa 0,0,0I V V ===（2-2）图3 两相短路接地用对称分量表示边界条件为fa fa(1)fa(2)fa(0)fa fa(1)fa(2)fa(0)2fc fa(1)fa(2)fa(0)000I I I I V V V V V aV a V V ⎧=++=⎪⎪=++=⎨⎪=++=⎪⎩ （2-3）其中a 表示120j e 。
经化简得到fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)fa(2)fa(0)0I I I V V V ⎧++=⎪⎨==⎪⎩ （2-4）之后根据边界条件，即可做出系统的复合序网络图如图4所示。
其中电源组合电势为：(0)0.865f eq V jE j ==abcfa 0I =fb I fc I fc 0V =fb 0V =图4 电力系统复合序网络图2.3问题三的求解根据电力系统复合序网络图（图4），以及图中的参数值，可计算出短路点接地电流以及A 相电压。
由图可得(0)f fa(1)ff(1)ff(2)ff(0)j(+//)V I X X X = （2-5）以及 ff(0)fa(2)fa(1)ff(2)ff(0)ff(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)ff(2)ff(0)fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)++j +X I I X X X I I X X X X V V V I X X ⎧=-⎪⎪⎪⎪=-⎨⎪⎪⎪===⎪⎩ （2-6）jX +-jX jX (0)f V fa(1)V fa(2)V fa(0)V I fa(2)I fa(0)Iff(2)ff(0)22fb fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)2ff(2)ff(0)2fc fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)()()X aX I a I aI I a I X X X a X I aI a I I a I X X +⎧=++=-⎪+⎪⎨+⎪=++=-⎪+⎩（2-7） 短路点故障相的电流为根据上式可求得两相短路接地时故障相电流的绝对值为ff(2)ff(0)(1.1)f fb fc fa(1)2ff(2)ff(0)31()X X I I I I X X +===-+（2-8）短路点非故障电压为ff(2)ff(0)fa fa(1)fa(1)ff(2)ff(0)33j X X V V IX X ==+ （2-9）将ff(1)X、ff(2)X 、ff(0)X 、(0)f V 的值带入式（2-5）、（2-8）、（2-9）可求出短路点入地电流和A 相电压的标幺值：(1.1)fa(1)f fa 1.993, 3.045,0.550I I V ===计算有名值，需先求出短路点出电流电压（相电压）的标准值0.301,66.395B B I kA V kV '====== 将标幺值与标准值相乘即得到有名值(1.1)(1.1)f f fa fa 0.917,36.451B B I I I kA V V V kV '=⋅==⋅=2.4问题四的求解计算发电机侧电流有名值，同样还是先求出标幺值，再求有名值。