三相短路故障计算
电力系统三相短路电流的实用计算
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
或
节点 接入负荷,相
当于在 阵中与节点
对应的对角元素中
增加负荷导纳
。
最后形成包括所
有发电机支路和负荷
支路的节点方程如下
(6-2)
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法 二、利用节点阻抗矩阵计算短路电流
点i产生的电压,也就是短路前瞬间正常运行状态下的
节点电压,记为 。第二项是当网络中所有电流源都
断开,电势源都短接时,仅仅由短路电流 在节点i产
生的电压。这两个分量的叠加,就等于发生短路后节点
i的实际电压,即
(6-4)
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
公式(6-4)也适用于故障节点f,于是有
(6-5)
(b)所示。
•
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
4、利用网络的等值变换计算转移阻抗
(1)将电源支路等值合并和网络变换,把原网络简化 成一端接等值电势源另一端接短路点的单一支路,该支 路的阻抗即等于短路点的输入阻抗,也就是等值电势源 对短路点的转移阻抗,然后通过网络还原,算出各电势 源对短路点的转移阻抗。 (2)保留电势源节点和短路点的条件下,通过原网络 的等值变换逐步消去一切中间节点,最终形成以电势源 节点和短路点为顶点的全网形电路,这个最终电路中联 结电势节点和短路点的支路阻抗即为该电源对短路点的 转移阻抗。
•
6.3 短路电流计算曲线及其应用
(二)计算步骤 (1)绘制等值网络 选取基准功率 和基准电压 发电机电抗用 ,略去网络各元件的电阻、输电线 路的电容和变压器的励磁支路 无限大功率电源的内电抗等于零 略去负荷
电力系统三相短路的分析与计算
算算3【例1】在图1所示网络中,设8.1;;100===M av B BK U U MVA S,求K 点发生三相短路时的冲击电流、短路电流的最大有效值、短路功率?解:采用标幺值的近似计算法 ①各元件电抗的标幺值1008.03.610008.05.0222.13.03.631001004100435.0301001005.10121.01151004.0402*2**2*1=⨯⨯==⨯⨯⨯=⨯==⨯==⨯⨯=L N B R T L X I I X X X②从短路点看进去的总电抗的标幺值: 7937.1*2***1*=+++=∑L R T L X X X X X③短路点短路电流的标幺值,近似认为短路点的开路电压fU 为该段的平均额定电压avU5575.01****===∑∑XX U I f f4④短路点短路电流的有名值kA I I I Bf f113.53.631005575.0*=⨯⨯=⨯=⑤冲击电流kAI i f M 01.13113.555.255.2=⨯== ⑥最大有效值电流kAI I f M 766.7113.552.152.1=⨯==⑦短路功率MVAI I S S S B f B f f 75.551005575.0**=⨯=⨯=⨯=[例2] 电力系统接线如图2(a )所示,A 系统的容量不详,只知断路器B 1的切断容量为3500MV A ,C 系统的容量为100MV A ,电抗X C =0.3,各条线路单位长度电抗均为0.4Ω/km ,其他参数标于图中,试计算当f 1点发生三相短路时短路点的起始次暂态电流''1f I 及冲击电流i M ,(功率基准值和电压基准值取avBBU U MVA S ==,100)。
50km40kmf 1(3)A40km40km B 135kV(a)f 2(3)5X AX CX 1 X 2X 3X 4 X 5 f 1S AS C(b)S CX 9 X 7 X 8 X 10f 1X CS A(c)X 1X 11 (d)图2 简单系统等值电路(a) 系统图 (b)、(c)、(d)等值电路简化解:采用电源电势|0|''1E ≈和忽略负荷的近似条件,系统的等值电路图如图7-7(b)所示。
110kv变电站三相短路电流计算
110kv变电站三相短路电流计算110kV变电站三相短路电流计算是电力系统设计和运行中非常重要的一个问题,它关系到电气设备的选型、保护装置的设置和电力系统的可靠性。
下面我将从变电站的基本概念、短路电流的定义和计算方法进行详细介绍。
1.变电站基本概念:110kV变电站是高压输电网与用户用电网之间的一个重要环节,它起着电能转换、电能分配和电能控制的作用。
变电站通常包括变电所、开关站、变压器站等。
2.短路电流的定义:短路电流是指在电力系统中出现短路故障时,电流突然增大的情况。
短路故障是电气系统中最常见的故障之一,可能由电气设备的故障或外部因素引起。
短路电流的计算可以帮助我们确定设备的额定容量和选择合适的保护装置。
3.短路电流计算方法:短路电流的计算方法有多种,其中包括对称分量法和复功率法。
下面我将简要介绍这两种方法的基本原理。
对称分量法是一种常用的短路电流计算方法,它将三相不对称故障转化为三个对称故障处理,从而简化了计算过程。
具体计算步骤如下:(1)将系统拆分为三相,分别计算各个分支上的对称正序、对称负序和零序电流。
(2)通过对称分量叠加原理,计算各个分支上的短路电流。
(3)对计算得到的三相短路电流进行比较,确定最大值,并进行保护装置的选择。
复功率法是另一种常用的短路电流计算方法,它利用短路电流与复功率的关系进行计算。
通过计算短路电流的复功率,可以得到电流复平衡后的额定值。
具体计算步骤如下:(1)将故障前的系统视为不平衡的三相电路,通过复功率计算出平衡复功率。
(2)根据故障类型和位置确定故障电压和电流的不平衡系数,计算出故障电流的复功率。
(3)通过复功率公式计算出电流复平衡后的额定值。
在进行短路电流计算时,需要考虑系统中的各种参数,包括电源电压、电流限制器、变压器容量等。
此外,还需考虑不同故障类型对短路电流的影响,如对称短路、不对称短路和接地短路等。
在计算短路电流时,还需要注意安全和合理性。
首先,需要确定故障的类型和位置,以便准确计算短路电流。
电力系统三相短路的编程计算
电力系统分析课程专题报告学生姓名:班级:学号:指导教师:所在单位:提交日期:评分电力系统三相短路的编程计算某某某(学院, )摘要:在电力系统中,三相短路故障造成的危害是最大的,发生的几率也最高,故短路计算对电力系统的稳定运行具有十分重要的意义。
作为电力系统三大计算之一,计算三相短路故障发生时的短路电流、各节点电压、各支路电流是短路计算的基本内容。
在电力系统短路电流的工程计算中,由于快速继电保护的应用,最重要的是计算短路电流基频交流分量的初始值,即次暂态电流I ''。
在给定电源电势时,实际上就是稳态交流电路的求解。
本文基于教材例3-2应用MATLAB 编程计算三相短路故障的电流电压情况,并于例3-3进行进一步的验证和完善。
关键词:三相短路;MATLAB中图分类号:TM 713 文献标识码:A0 引言在电力系统的四种短路类型中,三相短路是其中最严重的,其短路电流可达数万安以至十几万安,随之产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破坏。
因此,计算短路电流的主要应用目的是电力系统设计中的电气设备选择,短路计算已成为电力系统运行分析、设计计算的重要环节。
实际电力系统短路电流交流分量初始值的计算,小型系统可以手算,而对于结构复杂的大型系统,短路电流计算量较大,用计算机进行辅助计算成为大势所趋。
1 解析法求三相短路电流1.1 参数说明(1) 为了元件参数标幺值计算方便,取基准容量B S 为A MV ⋅60,可设任意值,但必须唯一值参与计算。
(2) 取基准电压B U 为平均额定电压AV U ,基于例3-2中系统的额定电压等级有kv 10、kv 110,平均额定电压分别为kv 115、kv 5.10,平均额定电压与线路额定电压相差5%,为简化计算,故取平均额定电压。
(3) I ''为次暂态短路电流有效值,短路电流周期分量的初值等于时间0=t 时的有效值。
满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。
短路电流计算方法
短路电流计算方法
短路电流的计算方法有多种,以下介绍两种常用的方法:
方法一:基于对称分量法
1.利用对称分量法实现A、B、C三相网络与正、负、零三序网络的
参数转换。
2.列出正、负、零序网络方程,大多采用节点导纳矩阵方程描述序
网络中电压、电流的关系。
3.根据故障形式,推导出故障点的边界条件方程。
4.将网络方程与边界条件方程联立求解,求出短路电流及其他分量。
方法二:基于公式计算
5.三相短路电流计算: IK(3)=UN2/{√3·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}。
式中IK(3)——三相短路电流、安。
UN2变压器二次侧额定电压,对于127、380、660伏电网,分别取133、400、690伏。
∑R、∑X 短路回路内一相的电阻、电抗的总和,欧。
6.二相短路电流计算:IK(2)=UN2/{2·[(∑R)2+(∑X)2]1/2}式中。
IK(2) ——二相短路电流、安。
7.三相短路电流与二相短路电流值的换算:IK(3)=2 IK(2)/√
3=1.15 。
IK(2)或IK(2)=0.866 IK(3)。
此外,对于不同电压等级,短路电流的计算也有所不同。
例如,若电压等级为6kV,则短路电流等于9.2除以总电抗X∑;若电压等级为10kV,则等于5.5除以总电抗X∑。
两相短路和三相短路电流计算
两相短路和三相短路电流计算《两相短路和三相短路电流计算》一、引言在电力系统中,短路是一种常见的故障形式,其产生的瞬时电流可以对设备和系统造成严重的损坏。
对于电力系统的设计、运行和保护来说,正确计算两相短路和三相短路电流至关重要。
本文将从两相短路和三相短路的基本概念入手,探讨短路电流的计算方法,并结合实际案例进行深入探讨,以便读者全面理解这一重要主题。
二、两相短路和三相短路的基本概念1. 两相短路两相短路是指在电力系统中,两相之间或相对中性线出现短路故障。
这种故障可能在任何两个相之间或相对中性线产生,导致严重的故障电流。
对于两相短路电流的计算,我们需要考虑短路点的电阻、电抗、系统电压等参数,利用对称分量法或赫德—格林公式来进行计算。
2. 三相短路三相短路是指系统中所有三相同时出现短路故障。
这种故障通常会导致巨大的短路电流,对设备和系统的损坏可能会更为严重。
三相短路电流的计算通常采用瞬时对称分量法或复数法来进行计算,需要考虑系统参数、接地方式等因素。
三、两相短路和三相短路电流的计算方法1. 两相短路电流的计算在进行两相短路电流计算时,我们首先需要确定短路点的位置和相关参数,包括短路电阻、电抗等。
接下来,可以采用对称分量法来进行计算。
对称分量法是一种将非对称系统转化为对称系统进行计算的方法,通过对系统进行对称和正序分解,计算出正序、负序和零序短路电流,再将其合成得到最终的短路电流。
2. 三相短路电流的计算对于三相短路电流的计算,通常采用瞬时对称分量法或复数法来进行计算。
瞬时对称分量法是一种将三相电路转化为正序、负序和零序分量进行计算的方法,而复数法则是利用复数理论进行计算,通过计算系统的阻抗和电压来得到短路电流。
四、实际案例分析为了更好地理解两相短路和三相短路电流的计算方法,我们将结合一个实际案例进行分析。
某变电站发生了两相短路故障,需要计算短路电流来评估设备的承受能力。
我们首先确定短路点的位置和相关参数,然后利用对称分量法进行计算,最终得到了短路电流的值。
三相短路故障分析与计算的算法设计(1)
湖北民族学院“三相短路故障分析与计算的算法设计”电气工程专业课程设计论文题目: 三相短路故障分析与计算(手算或计算机算)组序:第三组指导老师:耿东山专业:电气工程及其自动化日期: 2015年6月摘要本设计主要研究目的是通过手算和计算机程序设计实现三相短路电流的计算。
电力系统发生三相短路故障造成的危害性是最大的。
作为电力系统三大计算之一,分析与计算三相短路故障的参数更为重要。
通过分析与计算三相短路故障的各参数,可以进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度,为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。
关键词:三相短路计算电力系统故障分析AbstractThe purpose of this design research is to calculate by hand and computer programming to realize three-phase short-circuit current calculation.In three-phase power system fault caused by the harmfulness is the biggest of all. As one of three power system calculation, analysis and calculates the parameters of three phase short circuit fault is more important.By analyzing and calculating the parameters of the three-phase short-circuit fault, short-circuit fault can be further improved the accuracy and speed of the analysis and calculation, for the safe operation of power system planning and design, and provide important basis equipment selection, relay protection, etc.Keywords: three phase short-circuit calculation power system Failure Analysis目录1、设计背景 (4)1.1电力系统三大计算 (4)1.1.1 潮流计算 (5)1.1.2 短路故障计算 (5)1.1.3稳定性计算 (5)1.2 电力系统短路故障概述 (5)1.2.1 短路原因及危害 (6)2、分析方法 (7)2.1 手算 (7)2.1.1 解析法 (7)2.1.2 Y矩阵法 (7)2.2 用Matlab搭建并仿真 (8)2.3 利用程序语言计算 (8)3、短路电流计算 (8)3.1 参数数据 (8)3.2电抗标幺值定义 (10)3.3短路次暂态电流(功率)标幺值计算 (12)3.4 各元件电抗标幺值 (13)3.4.1 电力系统等值电路 (13)3.4.2各元件电抗标幺值的计算 (14)3.4.3 等值简化电路图 (16)3.5三相短路电流及短路功率 (16)4、程序设计 (17)4.1 计算机算法设计流程图 (17)4.2 计算机算法设计程序清单 (18)4.3 程序结果分析 (22)5、心得 (19)参考文献 (20)1 设计背景1.1电力系统三大计算1.1.1 潮流计算研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算,常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态,如各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。
三相短路故障分析与计算的算法设计
兰州理工大学技术工程学院“三相短路故障分析与计算的算法设计”电力系统专业本科课程设计论文学生姓名:可风学号:********专业:电力系统及其自动化日期:2011年6月摘要电力系统发生三相短路故障造成的危害性是最大的。
作为电力系统三大计算之一,分析与计算三相短路故障的参数更为重要。
本设计是通过两种不同的方法进行分析与计算三相短路故障的各参数,进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度,为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。
基于Matlab最重要的组件之一Simulink中的电力元件库(SimPowerSystems)构建电力系统仿真模型,在Matlab的平台下仿真电力系统为工程设计和维修提供依据,同时也为电力研究带来大大的便利,利用Simulink中的画图工具搭建电力系统模型也是进行电力系统故障分析的常用方法,它让电力研究者从大量繁琐的理论分析及复杂的矩阵计算中解脱出来,让庞大的电力系统很直观的呈现在研究者的面前,从而将庞大的电力网搬进了计算机,为研究带来了巨大的便利。
关键词:三相短路计算,Matlab,SimPowerSystems,仿真目录1. 绪论1.1电力系统三大计算....................................1.2电力系统短路故障概述 ................................2. 短路电流计算(解析法)2.1参数数据............................................2.2电抗标幺值定义......................................2.3短路次暂态电流(功率)标幺值计算 ....................2.4各元件电抗标幺值....................................2.5三相短路电流及短路功率 ..............................3. 导纳矩阵形成与计算(Y矩阵法)3.1导纳矩阵等值电路....................................3.2导纳计算公式........................................3.3变压器变比的定义....................................3.4 导纳矩阵的形成......................................3.5三相短路电流及短路功率 ..............................4. 计算机算法设计4.1计算机编程语言......................................4.2程序流程............................................4.3程序清单及说明......................................4.4程序结果及分析......................................5. 基于Matlab电力系统模型搭建与仿真5.1 Matlab简介.........................................5.2 总体设计............................................5.2.1设计内容概述......................................5.2.2 设计方案简介......................................5.3 详细设计............................................5.3.1电力元件设计......................................5.3.2电力系统模型的搭建 ................................5.3.3电力系统模型三相短路仿真 .......................... 6.结论 ......................................................... 7.致谢 ......................................................... 8.参考文献 .................................................... 9.附录 .........................................................9.1 系统等值电路图 .............................................9.2 计算机算法设计流程图 ......................................9.3 计算机算法设计程序清单....................................9.4 Matlab电力系统模型仿真图.................................1.绪论1.1电力系统三大计算1.潮流计算研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算,常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态,如各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。
三相交流系统短路电流计算
Z∑ R∑2 X∑2 为短路电路的总阻抗[模];
k arctan( X∑ / R∑) 为短路电路的总阻抗角;
L∑/R∑ 为短路电路的时间常数;
C为积分常数,由电路初始条件(T=0)来确定.
当t=0时,由于短路电路存在着电感,因此电路电流不
计算短路电流时,电路的电容不加以考虑。
2、基准值的选择
按标么值法进行计算时,一般是先选定基准容量 Sd
和基准电压 Ud ,基准容量,工程设计中
通常取 Sd 100MVA
基准电压,通常取元件所在处的短路计算电压,
即 Ud Uc
选定了基准容量和基准电压后,基准电流按下式计
算:
一)、概述
进行短路电流计算,首先要绘制出计算电路图,在计 算电路图上,将要考虑的各元件的额定参数都表示出 来,并将各元件依次标号,然后确定短路计算点。
其次,根据选择的短路计算点绘制出等效电路图,并 计算短路电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上, 只需要将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表 示出来,并表明其序号和阻抗之值,一般是分子标序 号,分母标阻抗值。然后将等效电路化简,求出短路 电路的等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。
此外,电力系统中,发生单相短路的几率 最大,而发生三相短路的可能性最小。但 从用户这方面说,一般是三相短路的电流 最大,造成的危害也最为严重。为了使电 力系统的电气设备在最严重的短路状态下 也能可靠工作,在选择和校验电气设备用 的短路计算中,常以三相短路计算为主。
二)、采用标么制法计算高压网络系统短路电流
Ish
I I 2
2
第三章电力系统三相短路电流的实用计算
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算上一章讨论了一台发电机的三相短路电流,其阐发过程已经相当复杂,并且还不是完全严格的。
那么,对于包含有许多台发电机的实际电力系统,在进行短路电流的工程实际计算时,不成能也没有必要作如此复杂的阐发。
实际上工程计算时,只要求计算短路电流基频交流分量的初始值I ''即可。
1、I ''假设取 1.8M K =2.551.52M ch M ch i i I I I I ''==''==2、求I ''的方法:〔1〕手算 〔2〕计算机计算〔3〕运算曲线法:不单可以求0t =时刻的I ',还可以求任意时刻t 的t I 值。
§3-1I ''的计算〔I ''-周期分量起始有效值〕一、计算I ''的条件和近似1、电源参数的取用〔1〕发电机: 以101E ''和d X ''等值〔且认为d q X X ''''=,即都是隐极机〕 101101101d E U jI X ''''=+ 〔3-1〕101E ''在0t =时刻不突变。
〔2〕调相机: 与发电机一样,以101E ''和d X ''等值 但应注意:当调相机短路前为欠激运行时,∵101101E U ''< ∴不提供§3-2应用运算曲线法求任意时刻周期分量有效值tI由上章的阐发可知,即使是一台发电机,要计算其任意时刻的短路电流,也是较繁的。
首先必需知道各时间常数、电抗、电势参数,然后进行指数计算。
这对工程上的实用计算显然不适合的。
50年代以来,我国电力部分持久采用畴前苏联引进的一种运算曲线法来计算的。
此刻试行据我国的机组参数绘制的运算曲线,下面介绍这种曲线的制定和应用。
第三章:电力系统三相短路实用计算
E _
''
+
1
x '' d1
xL1
E _
''
+
2
xd'' 2
+ xL2
U f |0|
x '' d1 xL1
xd'' 2
xL2 U f |0|
正常分量
故障分量
采用
E'' |0|
1
和忽略负荷的近似后
I
'' f
1
x '' d1
xL1
1
x'' d2
x '' L2
或者应用叠加原理,直接由故障分量求的
G
G
S LD1
L1 L2
S LD 2
f (3)
K
S LD 3
SLD1 SLD 2 SLD 3 为负荷
短路发生在 K 点
发生三相短路后的等效电路图
_
+ E1''
x '' d1
_
+ E2''
xd'' 2
xL1
零点电势等效为
xL2
U f |0|
U f |0|
上图可以等效 故障后网络=正常分量+故障分量
SB
30 103
1650A
3U B 3 10.5
k (3) 115kV
50km
xd
xd
U S
2 N
N
U
2 B
xd 0.2
三相短路计算
ci
Z eq Zi
c
对于两条并联支路且短路发生在总支路上时 (c 1 )
ci
Z eq Zi
c
Z2 c1 Z1 Z 2 Z1 c2 Z1 Z 2
补充例题1
(a)
(b)
(c)
(d)
图3-9
网络及其变换过程
补充例题2
(a)
(b)
(c)
(d)
图3-10
I P
1 X
f
(4)电流有名值
IB I P I P I B X f
(5)功率的有名值
SB S X f
近似计算的应用
未知 系统
确定未知系统的电抗(已知短路电流或短路功率):
I B SB X S I S SS
例
电力系统及其等值网络
例
冲击电流 iim kim 2I kimLD 2I LD
3.3 短路电流计算曲线及其应用
作用:求任意时刻t的短路电流周期分量。 1. 计算曲线的概念 在发电机的参数和运行初态给定后,短路电流仅是电源到 短路点的距离 和时间的函数。
I f f ( X e , t)
定义计算电抗 X js
网络的变换过程
3.2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算
1. 起始次暂态电流的计算
•起始次暂态电流: 短路电流周期分量(基频分量)的初值。 •静止元件的次暂态参数与稳态参数相同。 •发电机:用次暂态电势 实用计算:
E 和次暂态电抗 X d
表示。
E 1.05 ~ 1.11
E 1
m
m
令 I 0
V E eq
( 0)
E Z eq i i 1 Z i
三相短路故障分析与计算及其程序设计
三相短路故障分析与计算及其程序设计首先,我们来介绍三相短路故障的定义和特点。
三相短路故障是指三相电源之间或三相电源与大地之间发生的短路现象。
它的特点是发生瞬间,短路电流非常大,会导致电压降低、设备损坏、线路过载和停电等问题。
针对三相短路故障,我们需要进行以下分析与计算:1.短路电流计算:短路电流是指在短路点的瞬时电流值。
它的大小直接影响到电力设备的安全性能。
短路电流的计算方法一般有阻抗法、复合法和解析法等。
其中,阻抗法是最常用的方法。
通过测量电源电压、设备电压和短路电流等参数,可以计算出短路电流的大小。
2.短路电流传播计算:短路电流传播是指短路电流在电力系统中的传输过程。
短路电流传播计算主要包括节点电位法和分布参数法等。
节点电位法是计算电力设备节点电位的方法。
通过遍历电力系统的所有节点,计算每个节点的电位差,从而得出短路电流传播的路径。
3.短路电流定位计算:短路电流定位是指确定短路故障点的位置。
短路故障点的位置对于维修和恢复电力系统的供电很关键。
常用的短路电流定位方法有追溯法、相对法和电压法等。
追溯法是通过追溯电力设备的运行状态和瞬时测量数据,推测短路故障点的位置。
在三相短路故障分析与计算的过程中,可以设计相应的程序来辅助实施。
程序设计的关键是根据电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据,实现短路电流的计算、传播和定位。
程序的具体设计需要根据实际情况进行,但一般包括以下几个步骤:1.数据输入:程序需要用户输入电力系统的拓扑结构、元件参数和测量数据等。
这些数据可以通过数据库或者手动输入的方式获取。
2.短路电流计算:根据输入的电力系统数据,程序通过相关的计算方法,计算出短路电流的大小。
3.短路电流传播计算:程序根据短路电流的大小和拓扑结构,实现短路电流传播的计算。
这可以通过节点电位法或分布参数法来实现。
4.短路电流定位计算:程序根据短路电流的传播路径,结合测量数据,实现短路电流的定位计算。
这可以通过追溯法或电压法来实现。
电力系统三相短路的分析计算
d q
X did X qiq
X adi f
f X adid X f i f
X X
d f
X ad X ad
Xa X f
∴
d q
( Xa X ad )id X qiq
X adi f
X aid
X ad (i f
id )
电力系统中某一处发生短路和 断相故障的情况
两个以上简单故障的组合
电力系统 短路故障
电力系统 断相故障
1.三相对称短路 2.单相接地短路 3.两相短路 4.两相接地短路
1.断一相故障 2.断两相故障
属
于
在各种短路故障中,单相
不
接地占大多数(65%),三
对
相短路的机会最少(5%).
称
但三相短路的短路电流最
当电源距短路点的电气距离较远时,内阻抗相对于外阻抗要小得多,且 由短路而引起的电源送出功率的变化远小于电源的容量,这时认为电源的 电压幅值和频率都不发生变化。这样,可以将该电源视为恒定电势源或无 限大容量电源。
二、恒定电势源的三相短路
2.1、三相短路的暂态过程
短路前,系统中的A相电压和电流分别为
e Em sin(t ) i Im sin(t )
因此,在有限容量系统突然发生三相短路时,短路电流的 初值将大大超过稳态短路电流。
实际电机的绕组中都存在电阻,励磁绕组中的直流分量将衰减至零。 与该分量对应的定子电流中的自由分量也将逐步衰减,定子电流最终为 稳态短路电流。
三、同步发电机三相短路的暂态过程
同步发电机的暂态电势和暂态电抗
为了便于描述同步电机突然短路的暂态过程,需要确定一个短路瞬间不突 变的电势—交轴暂态电势 (通常以暂态后电势 代替)。
6.4 电力系统三相短路的实用计算
6.4 电力系统三相短路的实用计算6.4.1 短路电流实用计算的基本假设与基本任务电力系统短路计算可分为实用的“手算”计算和计算机算法。
大型电力系统的短路计算一般均采用计算机算法进行计算。
在现场实用中为简化计算,常采用一定假设条件下的“手算”近似计算方法,短路电流实用计算所作的基本假设如下:①短路过程中发电机之间不发生摇摆,系统中所有发电机的电势同相位。
采用该假设后,计算出的短路电流值偏大。
②短路前电力系统是对称三相系统。
③不计磁路饱和。
这样,使系统各元件参数恒定,电力网络可看作线性网络,能应用叠加原理。
④忽略高压架空输电线路的电阻和对地电容,忽略变压器的励磁支路和绕组电阻,每个元件都用纯电抗表示。
采用该假设后,简化部分复数计算为代数计算。
⑤对负荷只作近似估计。
一般情况下,认为负荷电流比同一处的短路电流小得多,可以忽略不计。
计算短路电流时仅需考虑接在短路点附近的大容量电动机对短路电流的影响。
⑥短路是金属性短路,即短路点相与相或相与地间发生短接时,它们之间的阻抗是零。
在前面已介绍了在突然短路的暂态过程中,定子电流包含有同步频率周期分量、直流分量和二倍频率分量。
由于实际的同步发电机具有阻尼绕组或等效阻尼绕组,减小了、轴的不对称,使二倍频率分量的幅值很小,工程上通常可以忽略不计;定子直流分量衰减的时间常数很小,它很快按指数规律衰减到零。
因此,在工程实际问题中,主要是对短路电流同步频率周期分量进行计算,只有在某些情况下,如冲击电流和短路初期全电流有效值的计算中,才考虑直流分量的影响。
短路电流同步频率周期分量的计算,包括周期分量起始值的计算和任意时刻周期分量电流的计算。
周期分量起始值的计算并不困难,只需将各同步发电机用其次暂态电动势(或暂态电动势)和次暂态电抗(或暂态电抗)作为等值电势和电抗,短路点作为零电位,然后将网络作为稳态交流电路进行计算即可;而任意时刻周期分量电流要准确计算非常复杂,工程上常常采用的是运算曲线法,运算曲线是按照典型电路得到的的关系曲线,根据各等值电源与短路点的计算电抗和时刻t,即可由运算曲线查得。
电力系统三相短路实用算法
3 电力系统三相短路的实用计算①起始次暂态电流I"(短路电流基频交流分量的初始值)、冲击电流(短路电流最大瞬时值)、短路电流最大有效值、短路容量;(用于效验断路器开断电流、继电保护整定、电气设备动稳定效验);②采用运算曲线法近似计算电网三相短路暂态过程中,任一时刻短路电流(交流分量的有效值)3.1交流电流初始值的计算一、计算近似假设(各个元件次暂态参数的获取)1)发电机①电抗:用x d";②电动势:用E"(近似认为短路前后瞬间保持不变)相量表示:E0"=U0+jI0x d"标量表示:E0"≈U0+jI0x d"sinφ|0|其中:I|0|=P|0|−jQ|0|U0③近似计算中可取E"=1.05~1.08④不计负荷影响时(短路前空载),E"=1,且同相位。
⑤当电源远离短路点,可将发电机看作恒定电压源,取其额定电压U N。
2)线路、变压器① 并联支路:忽略线路对地电容、变压器励磁回路; ② 高压输电线路:仅考虑线路电抗,忽略电阻; ③低压输电线路或电缆:近似用阻抗模值z = 2+x 2 ④变压器变比:不考虑实际变比,用平均电压比。
3) 一般负荷①不考虑负荷(即短路前空载):基于负荷电流远小于短路电流。
②考虑负荷:恒定阻抗负荷:z i =U i|0|2P i|0|−jQ i|0|综合负荷:E "=0.8,x "=0.35远离短路点的负荷:略去不计或x "=0.354) 短路点附近的大型异步(同步)电动机负荷:①正常运行时,异步电动机的转差率很小(2%~5%),可作同步机看待。
则根据短路瞬间磁链守恒原理,可用与转子绕组总磁链成正比的E "、x "(为启动电抗)表示。
如短路瞬间的机端电压小于E ",则考虑到送短路电流,当作发电机看待。
E "、x "的确定:x "=1I st =14~7=0.14~0.25,近似x "≅0.2E 0 "≈U 0 −jI 0 x "sin φ|0|,近似E 0 "≅0.9(I "≅0.45)②如短路瞬间的机端电压大于E ",当作综合负荷看待。
三相交流系统短路电流计算标准
三相交流系统短路电流计算标准随着电力系统的发展,三相交流系统在工业、商业和家庭中得到了广泛应用。
而在电力系统中,短路电流的计算是至关重要的,它对电力设备的选择、保护和系统的可靠性起着至关重要的作用。
本文将介绍三相交流系统短路电流的计算标准,讨论其重要性和相关的计算方法。
一、短路电流的定义短路电流是指在系统中出现短路故障时,短路点处的电流。
短路故障是电气设备中最常见的一种故障,如短路发生在输电线路、变电站或电力设备上,都会导致系统中瞬时的电流激增。
短路电流的计算对于确保系统的安全运行至关重要。
二、短路电流计算的重要性1. 设备选择短路电流的计算可以帮助工程师选择合适的设备。
变压器、断路器、接地设备等需要根据系统的短路电流来选择额定容量,以确保设备在短路时能够正常运行并提供足够的保护。
2. 系统保护短路电流的计算也是设计系统保护方案的重要依据。
合理地确定短路电流可以帮助工程师选择合适的保护装置,确保在短路事件发生时及时切断电路并避免设备损坏。
3. 系统可靠性短路电流的计算结果可以帮助评估系统的可靠性。
通过分析系统中不同节点的短路电流,可以发现潜在的安全隐患,为系统的改进提供依据。
三、短路电流计算的标准1. IEC标准国际电工委员会(IEC)发布了一系列关于短路电流计算的标准,其中包括IEC 60909《交流系统的短路电流计算》。
该标准规定了短路电流计算的方法和步骤,以及相关的参数和公式。
工程师可以根据该标准进行短路电流的精确计算。
2. ANSI标准美国国家标准协会(ANSI)发布了一系列关于电力系统计算的标准,其中包括ANSI C37系列标准。
这些标准针对不同类型的电力设备和系统,规定了相应的短路电流计算方法和要求。
在美国及一些其他国家,工程师可以参考这些标准进行短路电流的计算和评估。
3. 国家标准不同国家还有自己的国家标准,针对本国的电力系统和设备,规定了相应的短路电流计算标准。
工程师在进行短路电流计算时,需要遵守并参考所在国家的标准,确保计算结果符合本国的规定和要求。
电力系统分析课程设计 三相短路故障分析计算机算法
课程设计报告题 目 三相短路故障分析计算机算法课 程 名 称 电力系统分析 院 部 名 称 龙蟠学院专 业 08电气工程及其自动化 班 级 M08电气工程及其自动化 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 C314 课程设计学时 一周 指 导 教 师金陵科技学院教务处制成绩电力系统课程设计《三相短路故障分析计算机算法设计》一. 基础资料1. 电力系统简单结构图如图25MWcos 0.8N ϕ=cos 0.85N ϕ=''0.13d X =火电厂110MW负载图1 电力系统简单结构图''0.264d X =86j MV A+•2.电力系统参数如图1所示的系统中K(3)点发生三相短路故障,分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。
(1)发电机参数如下:发电机G1:额定的有功功率110MW ,额定电压N U =10.5kV ;次暂态电抗标幺值''d X =0.264,功率因数N ϕcos =0.85 。
发电机G2:火电厂共两台机组,每台机组参数为额定的有功功率25MW ;额定电压U N =10.5kV ;次暂态电抗标幺值''d X =0.130;额定功率因数N ϕcos =0.80。
(2)变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。
变压器T1:型号SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.0,变压器额定容量10MV ·A ,一次电压110kV ,短路损耗59kW ,空载损耗16.5kW ,阻抗电压百分值U K %=10.5,空载电流百分值I 0%=1.0。
变压器T2:型号SFL7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8,变压器额定容量31.5MV ·A ,一次电压110kV ,短路损耗148kW ,空载损耗38.5kW ,阻抗电压百分值U K %=10.5,空载电流百分值I 0%=0.8。
三相交流系统短路电流计算(GBT 15544—1995 )
中华人民共和国国家标准三相交流系统短路电流计算GB/T15544—1995Short-circuit current calculation in three-phase a.c.systems 国家技术监督局1995-04-06批准1996-01-01实施本标准等效采用IEC909(1988)《三相交流系统短路电流计算》(以下简称《909标准》)。
第一篇概述1主题内容与适用范围1.1主题内容本标准规定了用等效电压源法计算三相交流系统短路电流,并提出了计算中采用的校正系数的求取方法及推荐值。
1.2适用范围本标准适用于标称电压380V~220kV,频率50Hz的三相交流系统的短路电流计算。
本标准不适用于受控条件(短路试验站)下人为短路和飞机、船舶用电气设备的短路计算。
本标准主要作为进出口设备及对外工程投标使用,在国内工程计算中逐步推广采用。
2引用标准GB156—93额定电压GB2900.1—92电工术语基本术语GB2900.25—94电工术语旋转电机3术语3.1短路short-circuit通过一个比较低的电阻或阻抗,偶然地或有意地对正常电路中不同电压下的两个或几个点之间的连接。
3.2短路电流short-circuit current在电路中,由于故障或不正确连接造成短路而产生的过电流。
注:需区别流过短路点和电网支路中的短路电流。
3.3预期(可达到的)短路电流prospective(available)short-circuit current电源不变,将短路点用阻抗可忽略的理想连接代替时,流过短路点的电流。
注:假设三相短路电流是由于三相同时短路而产生的。
由于三相不在同一瞬间短路,在短路电流中可能出现较大的非周期分量的研究不属于本标准范围。
3.4对称短路电流symmetrical short-circuit current不计非周期分量时的预期(可达到的)短路电流对称交流分量的有效值。
3.5对称短路电流初始值initial symmetrical short-circuit current系统非故障元件的阻抗保持为短路前瞬间值时的预期(可达到的)短路电流的对称交流分量有效值(见图1和图12)。
三相短路电流计算公式
三相短路电流计算公式三相短路电流计算公式通常,三相短路电流最大,当短路点发生在发电机附近时,两相短路电流可能大于三相短路电流;当短路点靠近中性点接地的变压器时,单相短路电流也有可能大于三相短路电流。
1、先计算各电源到短路点的转移电抗(在某基准容量为基准值下的标幺值表示);2、换算成各电源容量为基准值的计算电抗;3、各电源容量除以各计算电抗,即为各电源在短路点的短路电流;4、上述各短路电流相加,即为总的短路电流(次暂态值)。
三相短路电流计算是电力系统规划、设计、运行中必须进行的计算分析工作。
目前,三相短路电流超标题目已成为困扰国内很多电网运行的关键题目。
然而,在进行三相短路电流计算时,各设计、运行和研究部分采用的计算方法各不相同,这就有可能造成短路电流计算结论的差异和短路电流超标判定的差异,以及短路电流限制措施的不同。
假如短路电流计算结果偏于守旧,有可能造成不必要的投资浪费;若偏于乐观,则将给系统的安全稳定运行埋下灾难性的隐患。
因而,在深进研究短路电流计算标准的基础上,比较了不同短路电流计算条件对短路电流计算结论的影响,以期能为电网短路电流的计算和限制提供更切合实际的方法和思路。
1、短路电流计算方法经典的短路电流计算方法为:取变比为1.0,不考虑线路充电电容和并联补偿,不考虑负荷电流和负荷的影响,节点电压取1.0,发电机空载。
短路电流计算的标准主要有IEC标准和ANSI标准,中国采用的是IEC标准。
国标规定了短路电流的计算方法、计算条件。
国标推荐的三相短路电流计算方法是等值电压源法,其计算条件为:?不考虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式;?忽略线路电容和非旋转负载的并联导纳;?具有分接开关的变压器,其开关位置均视为在主分接位置;?不计弧电阻;?35kV及以上系统的最大短路电流计算时,等值电压源取标称电压的1.1(计算中额定电压的1.05pu),但不超过设备的最高运行电压。
对于电网规划、运行部分,三相最大短路电流计算是主要的计算内容。
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三相短路故障计算
1.原始数据:如图表示有五个节点的系统结构接线图,网络参数在图中标出。
在简化的
短路电流计算中,假定发电机电势的标么值等于1,试求:(1)节点1、2、3三相短路时的各支路电流及各节点的电压;(2)在支路1——2的中点发生三相短路时的各支炉电流及各节点的电压;(3)断开支路1——2时,节点发生三相短路时的各支路电流及各节点电压。
其中: 120.25x j =,130.35x j =,230.3x j =,240.015x j =,350.03x j =,''40.02d x j =,''50.02d x j =
2.程序框图:
3.结果显示:
(1)在各节点处发生短路时的值1.2.3节点分别短路时的各值:阻抗矩阵:
0 + 0.1664i 0 + 0.0205i 0 + 0.0208i 0 + 0.0117i 0 + 0.0083i 0 + 0.0205i 0 + 0.0307i 0 + 0.0061i 0 + 0.0175i 0 + 0.0025i 0 + 0.0208i 0 + 0.0061i 0 + 0.0412i 0 + 0.0035i 0 + 0.0165i 0 + 0.0117i 0 + 0.0175i 0 + 0.0035i 0 + 0.0186i 0 + 0.0014i 0 + 0.0083i 0 + 0.0025i 0 + 0.0165i 0 + 0.0014i 0 + 0.0186i
短路点电流:
各节点电压:
各支路电流:
(2) 1-2支路中线短路
阻抗矩阵:
0.1664i 0.0205i 0.0208i 0.0117i 0.0083i 0.0934i 0.0205i 0.0307i 0.0061i 0.0175i 0.0025i 0.0256i 0.0208i 0.0061i 0.0412i 0.0035i 0.0165i 0.0135i 0.0117i 0.0175i 0.0035i 0.0186i 0.0014i 0.0146i 0.0083i 0.0025i 0.0165i 0.0014i 0.0186i 0.0054i 0.0934i 0.0256i 0.0135i 0.0146i 0.0054i 0.1220i
用上述方法可以得其他各值
短路电流I f=08.1957i
各节点电压V:
0.2341 0.7903 0.8898 0.8802 0.9559 0
各支路电流Izl:
0 - 2.5057i 0 +31.5804i 0 +16.1963i 0 + 5.1223i 0 + 4.0107i 0 -30.8900i
(3) 1-2断线
阻抗矩阵:
0 + 0.3935i 0 + 0.0045i 0 + 0.0435i 0 + 0.0026i 0 + 0.0174i 0 + 0.0045i 0 + 0.0318i 0 + 0.0045i 0 + 0.0182i 0 + 0.0018i 0 + 0.0435i 0 + 0.0045i 0 + 0.0435i 0 + 0.0026i 0 + 0.0174i 0 + 0.0026i 0 + 0.0182i 0 + 0.0026i 0 + 0.0190i 0 + 0.0010i 0 + 0.0174i 0 + 0.0018i 0 + 0.0174i 0 + 0.0010i 0 + 0.0190i 同理求取其余各值
短路节点电流If: 0 + 2.5413i
各节点电压V:
0 0.9884 0.8894 0.9934 0.9558
各支路电流Izl:
0 +20.4438i 0 -21.7822i 0 + 0.2723i 0 + 3.8119i 0
4.程序清单
%B=[1 2 0.25i 0 0;1 3 0.35i 0 0;2 3 0.3i 0 0;2 4 0.015i 0 1./0.02i;3 5 0.03i 0 1./0.02i]
%B=[1 6 1./2*0.25i 0 0;1 3 0.35i 0 0;2 3 0.3i 0 0;2 4 0.015i 0 1./0.02i;3 5 0.03i 0 1./0.02i;2 6 1./2*0.25i 0 0]
%B=[1 3 0.35i 0 0;2 3 0.3i 0 0;2 4 0.015i 0 1./0.02i;3 5 0.03i 0 1./0.02i] % ½Úµãµ¼ÄÉÕóµÄÇóÈ¡
clear
n=input('½Úµã¸öÊý:n=');
nl=input('֧·Êý:nl=');
B=input('֧·²ÎÊý:B=');
Yn=zeros(n);%YÕóÇåÁã
for i=1:nl
p=B(i,1);q=B(i,2);
y=B(i,3);s=B(i,4);
t=B(i,5);
if s==0
Yn(p,p)=Yn(p,p)+1./y;
Yn(q,q)=Yn(q,q)+1./y+t;
Yn(p,q)=Yn(p,q)-1./y;
Yn(q,p)=Yn(q,p)-1./y;
end
end%ÇóÈ¡µ¼ÄÉÕó
Zn=inv(Yn); %ÇóÈ¡×迹Õó
f=input('ÊäÈë¶Ì·½ÚµãºÅ;f=');%Çó¶Ì·µãµçÁ÷
disp('×迹¾ØÕóZn:');
disp(Zn);
Zn(f,f)=Zn(f,f);
If(f)=-1./Zn(f,f);
disp('¶Ì·½ÚµãµçÁ÷If:');
disp(If(f));
for i=1:n %Çó¸÷½Úµãµçѹ
V(i)=1-(-Zn(i,f))*If(f);
end
disp('¸÷½ÚµãµçѹV:');
disp(V);
for i=1:nl %Çó֧·µçÁ÷
p=B(i,1); q=B(i,2);
k=-(Zn(p,f)-Zn(q,f))./Zn(p,q);
Izl(i)=k*1./Zn(f,f);
end
disp('¸÷֧·µçÁ÷Izl:');
disp(Izl);。