电力系统两相短路计算与仿
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辽宁工业大学
《电力系统计算》课程设计（论文）
题目：电力系统两相短路计算与仿真（1）
院（系）：电气工程学院
专业班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：
起止时间：13-07-01至13-07-12
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
(2-2）
展开（2-2）有
电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流一样。
两相不对称短路的计算步骤
确定计算条件，画出计算电路图
1.计算条件：系统运行方式，短路地点、短路类型和短路后采取的措施。
2.运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。
3.画等值电路，计算参数
（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）当短路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，造成大片区停电。
短路计算的目的
（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。
（2）合理配置继电保护和自动装置并确定其参数。
（3）研究短路对用户的影响
三相序阻抗及等值网络
在三相电路中，对于任意一组不对称的三相量（电流或电压），可以分解为三相三组对称的相量，当选择a相作为基准时，三相相量与其对称分量之间的关系。
图2.1 系统等值电路图
分别为a相电流的正序、负序和零序分量并且有：
（2-1）
当已知三相补对称的相量时，可由上式求得各序对称分量，已知各序对称分量时，也可以求出三相不对称的相量，即：
； ； （2-5）
应当注意，AC相短路时选基准相为B相，故障点基准相的序电流、序电压才有式（2-5）的关系，B相和C相的序电流、序电压就没有这样的关系。当然AC相短路时选B相为基准相，AB相短路时选C相为基准相，其故障点的序电流、序电压同样有这一关系。
与 之间的相位差为：
（2-6）
由此可知， 等于系统负序阻抗的阻抗角。
各元件参数如下（各序参数相同）：
G1、G2：SN=30MVA，VN=10.5kV，X=0.26；
T1: SN=31.5MVA，Vs%=9.5， k=10.5/121kV,△Ps=220kW, △Po=33kW,Io%=0.9；YN/d-11
T2: SN=31.5MVA，Vs%=10.5， k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △Po=30kW,Io%=0.8；YN/d-11
本文设计内容
为了保护电力系统运行正常，本文模拟了一组电力系统两相短路的过程，采用了对称分量法计算各元件参数。首先对设计要求中的电路图画出等值电路，忽略对地支路分别计算短路点A、B、C三相的电压和电流并对在正常运行方式下不同时刻的AC短路进行仿真。
第2章
对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量，这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为3组三相对称的分量。
关键词：两相短路；电力系统计算；对称分量法
第1章
电力系统短路计算概述
短路的一般概念
短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是之一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。
短路的危害
（1）短路故障时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应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。
短路点的各序复数功率按下列式进行计算：
正序功率： （2-7）
负序功率： （2-8）
式中 、 短路点的正序及负序电流的共轭值。
故障处的各相电流、电压序分量计算。如果故障点的 （故障点远离电源），则两侧短路电流等于该点三相短路电流的 倍。
图2.2A,C两相短路复合序网络
从以上的分析计算可知，两相短路有以下几个基本特点：
L1:线路长80km，电阻0.17Ω/km，电抗0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；
L2:线路长75km，电阻0.2Ω/km，电抗0.42Ω/km，对地容纳2.88×10-6S/km；；
L3: 线路长80km，电阻0.17Ω/km，电抗0.4Ω/km，对地容纳3.08×10-6S/km；；
（1）短路电流及电压中不存在零序分量。
（2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，而方向相反，数值上为正序电流的 倍。
（3）当 时，两相短路的故障相电流为同一点发生三相短路时的短路电流的 倍，因此可以通过对序网进行三相短路计算来近似求两相短路的电流。
4.网络化简，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗
分别画出各段路点对应的等值电路，星角变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
两相短路时，假定在K点发生AC两相短路。这种情况下以相量表示的边界条件方程如下：
； ； （2-1）
转换为对称分量：
（2-2）
可得： ， （2-3）
即： （2-4）
于是，以序分量表示的AC相短路的边界条件为：
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。
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
生产、输送、分配、消费电能的各种电器设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。在电力系统和电力网的实际运行中，由于雷击、温度等意外情况的存在，电力系统短路时有发生，极大的破坏电力系统设备，影响电网及用户的生产生活。对称分量法是电力系统短路计算的常用方法，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文主要采用了对称分量法对电力系统两相短路的情况进行分析和计算。
负荷：S3=45MVA，功率因数均为0.9.
任务要求（节点3发生AC相金属性短路时）：
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两相短路进行Matlab仿真；
《电力系统计算》课程设计（论文）
题目：电力系统两相短路计算与仿真（1）
院（系）：电气工程学院
专业班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：
起止时间：13-07-01至13-07-12
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
(2-2）
展开（2-2）有
电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流一样。
两相不对称短路的计算步骤
确定计算条件，画出计算电路图
1.计算条件：系统运行方式，短路地点、短路类型和短路后采取的措施。
2.运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。
3.画等值电路，计算参数
（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）当短路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，造成大片区停电。
短路计算的目的
（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。
（2）合理配置继电保护和自动装置并确定其参数。
（3）研究短路对用户的影响
三相序阻抗及等值网络
在三相电路中，对于任意一组不对称的三相量（电流或电压），可以分解为三相三组对称的相量，当选择a相作为基准时，三相相量与其对称分量之间的关系。
图2.1 系统等值电路图
分别为a相电流的正序、负序和零序分量并且有：
（2-1）
当已知三相补对称的相量时，可由上式求得各序对称分量，已知各序对称分量时，也可以求出三相不对称的相量，即：
； ； （2-5）
应当注意，AC相短路时选基准相为B相，故障点基准相的序电流、序电压才有式（2-5）的关系，B相和C相的序电流、序电压就没有这样的关系。当然AC相短路时选B相为基准相，AB相短路时选C相为基准相，其故障点的序电流、序电压同样有这一关系。
与 之间的相位差为：
（2-6）
由此可知， 等于系统负序阻抗的阻抗角。
各元件参数如下（各序参数相同）：
G1、G2：SN=30MVA，VN=10.5kV，X=0.26；
T1: SN=31.5MVA，Vs%=9.5， k=10.5/121kV,△Ps=220kW, △Po=33kW,Io%=0.9；YN/d-11
T2: SN=31.5MVA，Vs%=10.5， k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △Po=30kW,Io%=0.8；YN/d-11
本文设计内容
为了保护电力系统运行正常，本文模拟了一组电力系统两相短路的过程，采用了对称分量法计算各元件参数。首先对设计要求中的电路图画出等值电路，忽略对地支路分别计算短路点A、B、C三相的电压和电流并对在正常运行方式下不同时刻的AC短路进行仿真。
第2章
对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量，这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为3组三相对称的分量。
关键词：两相短路；电力系统计算；对称分量法
第1章
电力系统短路计算概述
短路的一般概念
短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是之一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。
短路的危害
（1）短路故障时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应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。
短路点的各序复数功率按下列式进行计算：
正序功率： （2-7）
负序功率： （2-8）
式中 、 短路点的正序及负序电流的共轭值。
故障处的各相电流、电压序分量计算。如果故障点的 （故障点远离电源），则两侧短路电流等于该点三相短路电流的 倍。
图2.2A,C两相短路复合序网络
从以上的分析计算可知，两相短路有以下几个基本特点：
L1:线路长80km，电阻0.17Ω/km，电抗0.4Ω/km，对地容纳2.78×10-6S/km；
L2:线路长75km，电阻0.2Ω/km，电抗0.42Ω/km，对地容纳2.88×10-6S/km；；
L3: 线路长80km，电阻0.17Ω/km，电抗0.4Ω/km，对地容纳3.08×10-6S/km；；
（1）短路电流及电压中不存在零序分量。
（2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，而方向相反，数值上为正序电流的 倍。
（3）当 时，两相短路的故障相电流为同一点发生三相短路时的短路电流的 倍，因此可以通过对序网进行三相短路计算来近似求两相短路的电流。
4.网络化简，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗
分别画出各段路点对应的等值电路，星角变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
两相短路时，假定在K点发生AC两相短路。这种情况下以相量表示的边界条件方程如下：
； ； （2-1）
转换为对称分量：
（2-2）
可得： ， （2-3）
即： （2-4）
于是，以序分量表示的AC相短路的边界条件为：
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。
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
生产、输送、分配、消费电能的各种电器设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。在电力系统和电力网的实际运行中，由于雷击、温度等意外情况的存在，电力系统短路时有发生，极大的破坏电力系统设备，影响电网及用户的生产生活。对称分量法是电力系统短路计算的常用方法，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文主要采用了对称分量法对电力系统两相短路的情况进行分析和计算。
负荷：S3=45MVA，功率因数均为0.9.
任务要求（节点3发生AC相金属性短路时）：
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两相短路进行Matlab仿真；