电力系统两相接地短路计算与仿真毕业设计

《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（2）

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

原始资料：系统如图

各元件参数如下（各序参数相同）：

G1、G2：S N=35MVA，V N=10.5kV，X=0.33；

T1: S N=31.5MVA，Vs%=10.5， k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △Po=30kW,Io%=0.8；

YN/d-11

T2: S N=31.5MVA，Vs%=10， k=10.5/121kV,△Ps=200kW, △Po=33kW,Io%=0.9；

YN/d-11

L12:线路长70km，电阻0.2Ω/km，电抗0.41Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；L23:线路长75km，电阻0.18Ω/km，电抗0.38Ω/km，对地容纳2.98×10-6S/km；；L13: 线路长85km，电阻0.18Ω/km，电抗0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；；负荷：S3=45MVA，功率因数均为0.9.

任务要求（节点2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。

G G

G1 T1 1 L12 2 T2 G2

1:k k:1

L13 L23

3

S3

指导教

师评语及成绩

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

摘要

在电力系统的设计和运行中，必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，防止其破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。这里着重介绍简单不对称故障两相短路接地的常用计算方法。对称分量法是分析不对称故障常用方法，根据对称分量法，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。在应用对称分量法分析计算不对称故障时必须首先作出电力系统的各序网络，通过网络化简求出各序网络对短路点的输入电抗以及正序网络的等值电势，再根据不对称短路的不同类型，列出边界方程，以求得短路点电压和电流的各序分量。

本论文介绍有关电力系统故障的基本概念及故障计算中标幺值的特点，并通过短路计算对电力系统的运行状态有一初步的认识，同时对电力系统进行不对称故障的分析计算，主要内容为两相接地短路的分析计算，最后，通过Matlab软件对接地短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化。

关键词：电力系统；短路；对称分量

目录

第1章绪论 (1)

1.1电力系统短路计算概述 (1)

1.2本文设计内容 (2)

第2章电力系统不对称短路计算原理 (3)

2.1对称分量法基本原理 (3)

2.2三相序阻抗及等值网络 (5)

2.3两相接地不对称短路的计算步骤 (6)

第3章电力系统两相短路计算 (7)

3.1系统等值电路及元件参数计算 (7)

3.2系统等值电路及其化简 (8)

3.3两相接地短路计算 (9)

第4章短路计算的仿真 (12)

4.1仿真模型的建立 (12)

4.2仿真结果及分析 (14)

第5章总结 (17)

参考文献 (18)

第1章绪论

1.1电力系统短路计算概述

短路是电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。

产生短路的原因很多，主要有以下几个方面：（1）元件损坏，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等；（2）气象条件恶化，例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，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，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等；（4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。

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。

短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统地正常运行，短路的危险后果一般有以下几个方面：（1）短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械效应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。（2）短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。（3）短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大，电动机可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。（4）当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。（5）对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道通讯系统等产生严重影响。

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；（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装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；（3）在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时确定是否需要采取限制短路电流的措施等；（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等。