電力系統(tǒng)短路計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、南 昌 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) (論 文) 機(jī)械與電氣工程 學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）題目 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算 學(xué)生姓名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期 2013 年 11 月 30 日成績(jī)： 評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日南 昌 工 程 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)(論文)題目：電力系統(tǒng)短路計(jì)算二、課 程設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：1、系統(tǒng)圖及參數(shù)見附錄2、分組分別計(jì)算K1、K2、K3點(diǎn)單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地及三相短路下的短路電流:周期分量有效值的有名值、短路沖擊電流的有名值、短路容量；3、對(duì)上述情況下的短路電流

2、進(jìn)行分析比較。三、課程設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 共2周1、復(fù)習(xí)短路計(jì)算基本方法（11.1811.20）2、對(duì)各短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算（11.2111.26）3、整理設(shè)計(jì)說明書（11.2711.30）四、主要參考資料：1、電力系統(tǒng)分析孟祥萍 高等教育出版社2、電力系統(tǒng)基礎(chǔ) 陳光會(huì) 王敏 中國(guó)水利電力出版社3、電力系統(tǒng)分析（上冊(cè)） 何仰贊等 華中理工大學(xué)出版社 機(jī)械與電氣工程 學(xué)院 10電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè) 班學(xué)生： 日期：自 2013 年 11 月 18 日至 2013 年 11 月 30 日指導(dǎo)教師： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：教研室： 電 氣 工 程 教研室主任： 附錄

3、：短路點(diǎn)的設(shè)置如下，計(jì)算時(shí)橋開關(guān)和母連開關(guān)都處于閉合狀態(tài)。一、取基準(zhǔn)容量：SB=100MVA 基準(zhǔn)電壓：UB=Uav二、計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值：(1)XL=0.401km ，L1=16.582km L2=14.520km ，Xd1=Xd2=X=0.0581， 系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值X=0.0581，兩條110kV進(jìn)線為L(zhǎng)GJ-150型 線路長(zhǎng)度一條為16.582km,另一條為14.520km.。 (2)主變銘牌參數(shù)如下：1主變：型 號(hào) SFSZ8-31500/110 接 線 YN/YN/d11 變 比 11042.5%38.522.5%10.5 短路電壓（%） UK(1-2)=10.47 UK(3-1)

4、=18 UK(2-3)=6.33 短路損耗（kw） PK(1-2)=169.7PK(3-1)=181 PK(2-3)=136.4 空載電流（%） I0(%)=0.46 空載損耗（kW） P0=40.62主變：型 號(hào) SFSZ10-40000/110 接 線 YN/YN/d11 變 比 11081.25%38.522.5%10.5短路電壓（%） UK(1-2)=11.79 UK(3-1)=21.3 UK(2-3)=7.08短路損耗（kW） PK(1-2)=74.31 PK(3-1)=74.79 PK(2-3)=68.30空載電流(%) I0(%)=0.11空載損耗（kW） P0=26.71(3)

5、轉(zhuǎn)移電勢(shì)E=1目 錄第一章 電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí)1 1.1短路概述1 1.2標(biāo)幺值3第二章 電力系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算5 2.1計(jì)算的條件和近似5 2.2簡(jiǎn)單系統(tǒng)計(jì)算5 2.3計(jì)算短路電流時(shí)的簡(jiǎn)化條件6第三章 簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算7 3.1對(duì)稱分量法7 3.2電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定8 3.3對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的運(yùn)用8 3.4簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算9 3.5正序等效定則12第四章 算例14 4.1 各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算15 4.2 K1點(diǎn)短路電流計(jì)算16 4.3 K2點(diǎn)短路電流計(jì)算19 4.4 K3點(diǎn)短路電流計(jì)算22 4.5短路計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表25 4.6計(jì)算結(jié)果總結(jié)25

6、參考文獻(xiàn)27第1章 電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí)1.1 短路概述 1.1.1短路的定義及類別在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，其中大多數(shù)是短路故障。短路故障是電力系統(tǒng)除正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地之間的連接。在三相供電系統(tǒng)中，破壞供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障最為常見而且危害性最大的就是各種短路。對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)有相與相之間的短路，對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)有相與相之間的短路和相與地之間的短路。其短路的基本種類有：三相短路、兩相短路、單相短路、兩相接地短路、單相接地短路等，如圖1-1所示。發(fā)生短路故障時(shí)，電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需35秒。在這一暫態(tài)過程中，短路電流的變化很

7、復(fù)雜。在短路后約半個(gè)周波（0.01秒）時(shí)將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時(shí)值，稱為短路沖擊電流。它會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，其大小可用來校驗(yàn)電工設(shè)備在發(fā)生短路時(shí)機(jī)械應(yīng)力的動(dòng)穩(wěn)定性。 (a) (b) 圖1-1 短路的種類（a）三相短路；（b）兩相短路；（c）兩相短路接地；（e）單相接地短路 (c) (d)1.1.2 產(chǎn)生短路的原因產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的相間絕緣或相地絕緣被破壞，產(chǎn)生短路的原因既有客觀的，也有主觀的，主要如下：（1）元件損壞，例如設(shè)備絕緣材料老化，設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)不良等造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成為短路。（2）氣象條件影響，例如雷擊過后造成的閃爍放電，由于風(fēng)災(zāi)引起架空線斷線和導(dǎo)線覆冰

8、引起電線桿倒塌等。 （3）人為過失，例如工作人員帶負(fù)荷拉閘，檢修線路或設(shè)備時(shí)未拆除接地線合閘供電，運(yùn)行人員的誤操作等。（4） 其他原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸風(fēng)箏跨接在載流裸導(dǎo)體上等。1.1.3 短路的危害短路對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電氣設(shè)備有很大的危害。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時(shí)，系統(tǒng)功率分布的忽然變化和電壓的嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)解列，這時(shí)某些發(fā)電機(jī)可能過負(fù)荷，因此，必須切除部分用戶。短路時(shí)電壓下降的愈大，持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，破壞整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性愈大。為保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，減輕短路造成的影響，除在運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切原因外，還應(yīng)盡

9、快地切除短路故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。短路的主要危害如下：（1）電流的熱效應(yīng)：由于短路電流比正常工作電流大幾十倍至幾百倍，這將使電氣設(shè)備過熱，絕緣損壞，甚至把電氣設(shè)備燒毀。（2）電流的電動(dòng)力效應(yīng)：巨大的短路電流通過電氣設(shè)備將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能引起電氣設(shè)備的機(jī)械變形、扭曲甚至損壞。（3）電流的電磁效應(yīng)：交流電通過導(dǎo)線時(shí)，在線路的周圍空間產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，交變電磁場(chǎng)將在鄰近的導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行或?qū)ΨQ短路時(shí)，三相電流是對(duì)稱的，在線路的周圍空間各點(diǎn)產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)彼此抵消，在鄰近的導(dǎo)體中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，短路電流產(chǎn)生不平衡的交變磁場(chǎng)，

10、對(duì)線路附近的通訊線路信號(hào)產(chǎn)生干擾。（4）電流產(chǎn)生電壓降：巨大的短路電流通過線路時(shí)，在線路上產(chǎn)生很大的電壓降，使用戶的電壓降低，影響負(fù)荷的正常工作（電機(jī)轉(zhuǎn)速降低或停轉(zhuǎn)，白熾燈變暗或熄滅）。供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)將產(chǎn)生上述后果，故在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，應(yīng)設(shè)法消除可能引起短路的一切因素。為了盡可能減輕短路所引起的后果和防止故障的擴(kuò)大，一方面，要計(jì)算短路電流以便正確選擇和校驗(yàn)各電氣設(shè)備，保證在發(fā)生短路時(shí)各電氣設(shè)備不致?lián)p壞。另一方面，一旦供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障，應(yīng)能迅速、準(zhǔn)確地把故障線路從電網(wǎng)中切除，以減小短路所造成的危害和損失。1.1.4短路計(jì)算的目的和意義計(jì)算短路電流是為了使供電系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，減

11、小短路所帶來的損失和影響。所計(jì)算短路電流用于解決下列技術(shù)問題：（1）選擇校驗(yàn)電氣設(shè)備：校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性，確保電氣設(shè)備在運(yùn)行中不受短路電流的沖擊而損壞。（2）選擇和整定繼電保護(hù)裝置：為了確保繼電保護(hù)裝置靈敏、可靠、有選擇性地切除電網(wǎng)故障，在選擇、整定繼電保護(hù)裝置時(shí)，需計(jì)算出保護(hù)范圍末端可能產(chǎn)生的最小兩相短路電流，用于校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作靈敏度是否滿足要求。（3）選擇限流裝置：當(dāng)短路電流過大造成電氣設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可在供電線路串接限流裝置來限制短路電流。是否采用限流裝置，必須通過短路電流的計(jì)算來決定，同時(shí)確定限流裝置的參數(shù)。（4）選擇供電系統(tǒng)的接線和運(yùn)行方式：不同的接線和運(yùn)

12、行方式，短路電流的大小不同。在判斷接線及運(yùn)行方式是否合理時(shí)，必須計(jì)算出在某種接線和運(yùn)行方式下的短路電流才能確定。在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計(jì)算，比如在選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的主接線時(shí)為了比較不同方案接線圖，進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶的影響。另外，合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)等都必須進(jìn)行短路計(jì)算。1.2標(biāo)幺值1.2.1標(biāo)么值的概念： （1-1） 標(biāo)么值是一個(gè)沒有量綱的數(shù)值,對(duì)于同一個(gè)有名值,基準(zhǔn)值選得不同,其標(biāo)么值也就不同。因此，說明一個(gè)量的標(biāo)么值時(shí)，必須同時(shí)說明它的基準(zhǔn)值；否則，標(biāo)么值的意義不明確。采用標(biāo)么制易

13、于比較電力系統(tǒng)中各元件的特性和參數(shù)，易于判斷電氣設(shè)備的特征和參數(shù)的優(yōu)劣還可以使計(jì)算量大大簡(jiǎn)化。1.2.2基準(zhǔn)值的選取標(biāo)幺值的選取有一定的隨意性，但各量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)服從：功率方程： （1-2）歐姆定律： （1-3）通常選定電壓和功率的基準(zhǔn)值，則電流和阻抗的基準(zhǔn)值分別為 （1-4） （1-5）三相對(duì)稱系統(tǒng)中，不管是Y接線還是接線，任何一點(diǎn)的線電壓（或線電流）的標(biāo)么值與該點(diǎn)的相電壓（或相電流）的標(biāo)么值相等，且三相總功率的標(biāo)么值與每相的功率標(biāo)么值相等。故采用標(biāo)么制時(shí)，對(duì)稱三相電路完全可以用單相電路計(jì)算。1.2.3不同基準(zhǔn)值的標(biāo)么值之間的換算電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的阻抗參數(shù)均是

14、以其本身額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值或百分值給出的，而在進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，必須取統(tǒng)一的基準(zhǔn)值，因此要求將原來的以本身額定值為基準(zhǔn)值的阻抗標(biāo)幺值換算到統(tǒng)一的基準(zhǔn)值。換算原則是換算前后的物理量的有名值保持不變。首先要將以原有基準(zhǔn)值計(jì)算出的標(biāo)么值還原成有名值，然后再計(jì)算新基準(zhǔn)值下的標(biāo)么值。設(shè)統(tǒng)一選定的基準(zhǔn)電功率和基準(zhǔn)電壓分別為,對(duì)于發(fā)電機(jī)、變壓器，若已知其額定標(biāo)幺電抗為,電抗有名值為，則換算到統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺電抗為： (1-6)而對(duì)用于限制短路電流的電抗器，若已知它的額定標(biāo)幺電抗為,電抗有名值為,則換算到統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺電抗為： (1-7)第二章 電力系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算無限大電源供電的系統(tǒng)三相短路

15、電流的變化情形，認(rèn)為短路后電源電壓和頻率均保持不變，忽略了電源內(nèi)部的暫態(tài)變化過程，但是當(dāng)短路點(diǎn)距電源較近時(shí)，必須計(jì)及電源內(nèi)部的暫態(tài)變化過程，這個(gè)衰減變化過程主要分為三個(gè)階段即：次暫態(tài)階段、暫態(tài)階段和穩(wěn)態(tài)階段，每一階段發(fā)電機(jī)都呈現(xiàn)不同的電抗和不同的衰減時(shí)間常數(shù)，此過程的分析較復(fù)雜。而對(duì)于包含有許多臺(tái)發(fā)電機(jī)的實(shí)際電力系統(tǒng)，在進(jìn)行短路電流的工程實(shí)用計(jì)算時(shí)，沒有必要作復(fù)雜的分析。實(shí)際上，電力系統(tǒng)短路電流的工程計(jì)算在大多數(shù)情況下，只要求計(jì)算短路電流基頻交流分量的初始值，也稱為次暫態(tài)電流。工程上還用一種運(yùn)算曲線，是按不同類型發(fā)電機(jī)，給出暫態(tài)過程中不同時(shí)刻短路電流交流分量有效值對(duì)發(fā)電機(jī)與短路點(diǎn)間電抗的關(guān)系曲

16、線，它可用來近似計(jì)算短路后任意時(shí)刻的交流電流。2.1計(jì)算的條件和近似各臺(tái)發(fā)電機(jī)均用次暫態(tài)電抗作為其等值電抗，即假設(shè)直軸和交軸等值電抗均為，發(fā)電機(jī)的等值電勢(shì)則為次暫態(tài)電勢(shì)。雖然不具有和那種在突然短路前后不變的特性，但從計(jì)算角度考慮近似認(rèn)為不突變是可取的。電源的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)均取為額定電壓，其標(biāo)幺值為1。計(jì)算時(shí)還可以忽略線路對(duì)地電容和變壓器的勵(lì)磁回路，因?yàn)槎搪窌r(shí)電網(wǎng)電壓較低，這些對(duì)“地”支路的電流比正常運(yùn)行時(shí)更小，而短路電流很大。另外，在計(jì)算高壓電網(wǎng)時(shí)還可以忽略電阻，在標(biāo)幺值運(yùn)算中采用近似方法，即不考慮變壓器的實(shí)際變比，而認(rèn)為變壓器的變比均為平均額定電壓之比。2.2簡(jiǎn)單系統(tǒng)計(jì)算圖2-1（a）所示為兩

17、臺(tái)發(fā)電機(jī)向負(fù)荷供電的簡(jiǎn)單系統(tǒng)。母線1、2、3上均接有綜合性負(fù)荷，現(xiàn)分析母線3發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流交流分量的初始值。圖2-1（b）是系統(tǒng)的等值電路。在采用了和忽略負(fù)荷的近似后，計(jì)算用等值電路如圖2-1（c）所示。短路點(diǎn)的電流可以表示為式（2-1），其中，。 (2-1) 如果短路為非金屬性短路，設(shè)經(jīng)過發(fā)生短路，則短路點(diǎn)電流的形式為： （2-2）G21G11 （a）系統(tǒng)圖 （b）等值電路 （c）簡(jiǎn)化等值電路 圖2-1簡(jiǎn)單系統(tǒng)等值電路2.3計(jì)算短路電流時(shí)的簡(jiǎn)化條件因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的實(shí)際情況比較復(fù)雜。在實(shí)際的計(jì)算中常采用近似計(jì)算的方法，將計(jì)算條件簡(jiǎn)化。按簡(jiǎn)化條件計(jì)算的短路電流值偏大，其誤差為10%15%

18、。其計(jì)算條件簡(jiǎn)化如下：（1）不考慮鐵磁飽和現(xiàn)象，認(rèn)為電抗是常數(shù)；（2）變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì)；（3）除高壓遠(yuǎn)距離輸電線路外，一般不考慮電網(wǎng)電容電流；（4）計(jì)算短路電流時(shí)忽略負(fù)荷電流；（5）當(dāng)短路系統(tǒng)中的電阻值小于電抗值的1/3時(shí)，電阻值忽略；（6）在低壓電網(wǎng)中發(fā)生短路時(shí)，認(rèn)為變壓器的一次側(cè)電壓不變。第三章 簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算3.1 對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法是分析不對(duì)稱故障的常用方法，根據(jù)對(duì)稱分量法，一組不對(duì)稱的三相量可以分解為正序、負(fù)序和零序三相對(duì)稱的三相量。在三相電路中，對(duì)于任意一組不對(duì)稱的三相相量（電流或電壓），可以分解為三組三相對(duì)稱的相量，當(dāng)選擇a相作為基準(zhǔn)相時(shí)，三相相量與其對(duì)稱分

19、量之間的關(guān)系（如電流）為 （3-1）式中，運(yùn)算子，且有；分別為相的正序、負(fù)序和零序分量。三相量的三組對(duì)稱分量如圖3-1所示。 (a)正序分量 (b)負(fù)序分量 (c)零序分量 圖3-1 三相量的對(duì)稱分量三相的正序分量大小相等，三相相位順時(shí)針互差；三相的負(fù)序分量大小相等，三相相位逆時(shí)針互差；三相的零序分量大小相等，相位相同，三相的零序分量同時(shí)達(dá)到最大值。于是三相不對(duì)稱量可做如下分解 （3-2） 這樣根據(jù)式（3-2）可以把三組三相對(duì)稱向量合成三個(gè)不對(duì)稱向量，而根據(jù)式（3-1）可以把三個(gè)不對(duì)稱向量分解成三組對(duì)稱量。3.2 電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定利用對(duì)稱分量法分析電力系統(tǒng)的各種不對(duì)稱故障，首先應(yīng)該繪出與

20、系統(tǒng)各序阻抗相對(duì)應(yīng)的序網(wǎng)絡(luò)，利用序網(wǎng)絡(luò)依次求得待求電量的各序分量之后，再進(jìn)行合成，求得最終結(jié)果。序網(wǎng)絡(luò)分為正序，負(fù)序，零序網(wǎng)絡(luò)。正序網(wǎng)絡(luò)：流過正序電流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。正序網(wǎng)絡(luò)首先在短路點(diǎn)加入短路點(diǎn)電壓的正序分量，正序分量電流流經(jīng)的原件，用相應(yīng)的正序阻抗表示，電源中性點(diǎn)與負(fù)荷中性點(diǎn)等電位，直接用導(dǎo)線相連，設(shè)為等電位。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)：與正序網(wǎng)絡(luò)相似，在短路點(diǎn)加上短路點(diǎn)電壓的負(fù)序分量，發(fā)電機(jī)沒有負(fù)序電動(dòng)勢(shì)，中性點(diǎn)阻抗不計(jì)入負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的負(fù)序電勢(shì)為零，所以負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中電源支路負(fù)序阻抗的終點(diǎn)不接電勢(shì)，而與零電位相連，并作為負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)，短路點(diǎn)就是該網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)。零序網(wǎng)絡(luò)：在零序網(wǎng)絡(luò)中，

21、不包含電源電勢(shì)。只在短路點(diǎn)存在有由故障條件所決定的不對(duì)稱電勢(shì)源中的零序分量。各元件的阻抗均應(yīng)以零序參數(shù)表示。零序電流實(shí)際上是一個(gè)流經(jīng)三相電路的單相電流，經(jīng)過地或與地連接的其它導(dǎo)體（例如地線、電纜包皮等），再返回三相電路中。只有當(dāng)和短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中至少具有一個(gè)接地中性點(diǎn)時(shí)，才可以形成一個(gè)零序回路。如果與短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中有好幾個(gè)接地的中性點(diǎn)，那么有幾個(gè)零序電流的并聯(lián)支路。在繪制等值網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只能把有零序電流通過的元件包括進(jìn)去，而不通過零序電流的元件應(yīng)舍去。作出系統(tǒng)的三線圖，在短路處將三相連在一起，接上一個(gè)零序電勢(shì)源，并從這一點(diǎn)開始逐一的查明零序電流可能通行的回路。零序電流只能在本電壓等級(jí)

22、流通，在同一電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)中，必須要有兩個(gè)接地點(diǎn)才能構(gòu)成零序電流的通路。3.3 對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行一般是對(duì)稱的，它的三相電路的參數(shù)相同，各相的電流，電壓對(duì)稱，這就是說只有正序分量存在。當(dāng)電力系統(tǒng)的某一點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，三相電路的對(duì)稱條件受到破壞，三相對(duì)稱電路就成為不對(duì)稱的了。此時(shí)，可用對(duì)稱分量法，將實(shí)際的故障系統(tǒng)變成三個(gè)互相獨(dú)立的序分量系統(tǒng)，而每個(gè)序分量系統(tǒng)本身又是三相對(duì)稱的，從而就可以用進(jìn)行電路計(jì)算了。如圖3-2所示的簡(jiǎn)單系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障。應(yīng)用對(duì)稱分量法，可繪出三序網(wǎng)圖（三序等值電路圖），如圖3-3所示為最簡(jiǎn)化的三序網(wǎng)圖。 圖3-2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)單相接

23、地故障圖 （a）正序 （b）負(fù)序 （c）零序圖3-3簡(jiǎn)化三序網(wǎng)圖根據(jù)以上序網(wǎng)圖，列出電壓方程如下 （3-3） （3-4） （3-5）由此可見，應(yīng)用對(duì)稱分量法進(jìn)行不對(duì)稱故障計(jì)算時(shí)，其關(guān)鍵問題是先求出各序網(wǎng)絡(luò)的等效電抗（即要求出系統(tǒng)中各主要原件發(fā)電機(jī)，變壓器，線路等的各序電抗值），然后根據(jù)短路的類型，邊界條件，把正，負(fù)，零序網(wǎng)連接成串，并聯(lián)的形式，從而可求出電流，電壓的各序分量，再應(yīng)用對(duì)稱分量法即可求出各相電流和電壓。3.4簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，短路點(diǎn)的電壓，電流出現(xiàn)不對(duì)稱，利用對(duì)稱分量法將不對(duì)稱的電流電壓分解為三組對(duì)稱的序分量，由于每一序系統(tǒng)中三相對(duì)稱，則在選好一相

24、為基準(zhǔn)后，每一序只需要計(jì)算一相即可，用對(duì)稱分量法計(jì)算電力系統(tǒng)的不對(duì)稱故障。其大概步驟如下：（1）計(jì)算電力系統(tǒng)各個(gè)原件的序阻抗；（2）制定電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)；（3）由各序網(wǎng)絡(luò)和故障列出對(duì)應(yīng)方程；（4）從聯(lián)立方程組解出故障點(diǎn)電流和電壓的各序分量，將相對(duì)應(yīng)的各序分量相加，以求得故障點(diǎn)的各相電流和電壓；（5）計(jì)算各序電流和各序電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布，進(jìn)而求得各指定支路的各相電流和指定節(jié)點(diǎn)的各相電壓。3.4.1單相接地短路如圖3-4短路點(diǎn)的邊界條件為(假定A相單相接地短路) ， （3-6）用序分量表示的短路點(diǎn)邊界條件為 （3-7） （3-8）-+-+可得 （3-9）因此短路點(diǎn)的故障相電流為 （3-10）復(fù)合

25、序網(wǎng)如圖3-5 圖3-4 a相接地短路示意圖 - 圖3-5單相接地短路復(fù)合序網(wǎng)3.4.2兩相短路設(shè)系統(tǒng)處發(fā)生兩相（相）短路，如圖3-6所示。短路點(diǎn)的邊界條件為 （3-11）用序分量表示的短路點(diǎn)邊界條件為 （3-12）復(fù)合序網(wǎng)如圖3-7 + -+- 圖3-6 b,c兩相短路示意圖 圖3-7 b,c兩相短路復(fù)合序網(wǎng)由復(fù)合序網(wǎng)可得 （3-13）3.4.3 兩相短路接地設(shè)系統(tǒng)處發(fā)生兩相（相）短路接地，如圖3-8所示。短路點(diǎn)的邊界條件為 （3-14） 用序分量表示的短路點(diǎn)邊界條件為 （3-15） （3-16） 圖3-8 b,c兩相短路接地示意圖 復(fù)合序網(wǎng)如圖3-9-+-+ 由復(fù)合序網(wǎng)可得： （3-17）

26、= （3-18）= （3-19） 圖3-9 b,c兩相短路接地復(fù)合序網(wǎng)解出故障點(diǎn)電流的各序分量后，可由式（3-3）、（3-4）、（3-5）解得電壓的各序分量，將相對(duì)應(yīng)的各序分量相加，即可求得故障點(diǎn)的各相電流和電壓。不對(duì)稱短路的計(jì)算過程一般都是先根據(jù)序網(wǎng)絡(luò)求得序阻抗，再根據(jù)不同短路類型的邊界條件畫出復(fù)合序網(wǎng)，由復(fù)合序網(wǎng)可求得故障點(diǎn)電流的各序分量，進(jìn)而求得電壓各序分量，最后由對(duì)稱分量法的合成可得故障點(diǎn)的各相電流和電壓。3.5正序等效定則所謂正序等效定則，是指在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的情況下，短路點(diǎn)電流的正序分量與短路點(diǎn)各相中接入點(diǎn)附加電抗而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。所有短路類型短路電流的正序分量可以統(tǒng)一寫

27、成： （3-20） 表示附加電抗，上角標(biāo)（n）代表短路類型。短路電流的絕對(duì)值與正序分量的絕對(duì)值成正比，即 （3-21） 式中為比例系數(shù)，其值由短路類型而定見表3-1。短路類型 兩相短路接地三相短路01兩相短路單相短路 3表3-1 各類短路類型及取值第四章 算例如圖5-1，短路點(diǎn)的設(shè)置如下：計(jì)算時(shí)橋開關(guān)和母連開關(guān)都處于閉合狀態(tài)。各元件參數(shù)見附錄，分組分別計(jì)算K1、K2、K3點(diǎn)單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地及三相短路下的短路電流:周期分量有效值的有名值、短路沖擊電流的有名值、短路容量；并對(duì)上述情況下的短路電流進(jìn)行分析比較。圖4-1 短路電流計(jì)算算例圖4.1各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算4.1.1取基準(zhǔn)

28、容量：SB=100MVA 基準(zhǔn)電壓：UB=Uav4.1.2計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值：(1)對(duì)三繞組變壓器T1：UK1%=UK(1-2)%+UK(3-1)%-UK(2-3)% =(10.47186.33)=11.07 UK2%=UK(1-2)%+UK(2-3)%-UK(3-1)% =(10.476.3318)=-0.6 UK1%=UK(2-3)%+UK(3-1)%-UK(1-2)% =(6.331810.47)=6.93 對(duì)三繞組變壓器T2：UK1%=UK(1-2)%+UK(3-1)%-UK(2-3)% =(11.7921.37.08)=13.005 UK2%=UK(1-2)%+UK(2-3)%-U

29、K(3-1)% =(11.797.0821.3)=-1.125 UK1%=UK(2-3)%+UK(3-1)%-UK(1-2)% =(7.0821.311.79)=8.295（2）各元件電抗標(biāo)幺值： 對(duì)發(fā)電機(jī)：XG1=XG2=0.0581 轉(zhuǎn)移電勢(shì)：E=1 對(duì)線路：XL1=XLL1=0.40116.582=0.0503 XL2=XLL2=0.40114.520=0.044 對(duì)變壓器T1：XT11=0.351 XT12=0.019 XT13=0.22 對(duì)變壓器T2： XT21=0.325 XT22=0.03 XT23=0.2074.2 K1點(diǎn)短路電流計(jì)算4.2.1作序網(wǎng)圖，求序網(wǎng)絡(luò)的等值電抗，K1

30、點(diǎn)短路時(shí)各序序網(wǎng)圖如圖4-2。XL21XG21E2UK11XL11XG11E1XL22UK12XL12XG22XG12XT130XT110UK10正序負(fù)序零序圖4-2 K1點(diǎn)短路各序序網(wǎng)圖K1點(diǎn)短路時(shí)，其正序、負(fù)序、零序總電抗分別記為X11、X12和X10，則有X11=X12=（XG11XL11）（XG21XL21） = = = 0.0526X10= XT110XT130= 0.3510.22=0.5714.2.2當(dāng)K1發(fā)生單相接地短路時(shí):單相接地短路正序電流的標(biāo)幺值為：= =1.479單相接地短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為：=3= 31.479= 4.437單相接地短路電流周期分量有效值的

31、有名值為： = =4.437=2.228（kA）取沖擊系數(shù)KM =1.80,單相接地短路沖擊電流的有名值為：=KM= 1.82.228=5.672（kA）短路容量為： = SB=4.437100 =443.7（MVA）4.2.3當(dāng)K1發(fā)生兩相短路時(shí)兩相相間短路正序電流的標(biāo)幺值為：= =9.506兩相相間短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為： =9.506=16.465兩相相間短路電流周期分量有效值的有名值為：= =16.465=8.266（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80, 兩相相間短路沖擊電流的有名值為：=KM= 1.88.266=21.042 （kA）短路容量為：= SB =16.465100=

32、1646.5（MVA）4.2.4當(dāng)K1發(fā)生兩相接地短路時(shí)兩相接地短路正序電流的標(biāo)幺值為： = = =9.921兩相接地短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為 =17.184 兩相接地短路電流周期分量有效值的有名值為：=17.184=8.627（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80, 兩相接地短路沖擊電流的有名值為： =KM= 1.88.627=21.961 （kA）短路容量為：= SB=17.184100=1718.4（MVA）4.2.5當(dāng)K1發(fā)生三相短路時(shí)三相接地短路正序電流的標(biāo)幺值為：= =19.011三相接地短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為：=19.011三相接地短路電流周期分量有效值的有名值為：=

33、 =19.011=9.544（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80, 三相接地短路沖擊電流的有名值為：=KM= 1.89.544=24.295（kA）短路容量為：= SB=19.011100=1901.1（MVA）4.3 K2點(diǎn)短路電流計(jì)算4.3.1作序網(wǎng)圖，求序網(wǎng)絡(luò)的等值電抗，K2點(diǎn)短路時(shí)各序序網(wǎng)圖如圖4-3。UK21正序XT221XT211XL11XG11XG21XL21XT111XT121E2E1UK22XT222XT212XT122XT112XL21XL11XG22XG12負(fù)序圖4-3 K2點(diǎn)短路各序序網(wǎng)圖K2點(diǎn)短路時(shí)，其正序、負(fù)序、零序總電抗分別記為X21、X22和X20，則有X21=X2

34、2=（XG11XL11）（XG21XL21）+（XT111+XT121）（XT211+XT221） = + = 0.234因?yàn)樽儔浩?5KV側(cè)星型中性點(diǎn)未接地，所以其零序電抗為無窮大，即：X20=4.3.2當(dāng)K2發(fā)生單相接地短路時(shí)單相接地短路正序電流的標(biāo)幺值為： = 0 單相接地短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為：=3= 30 =0單相接地短路電流周期分量有效值的有名值為： = =0=0（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80,單相接地短路沖擊電流的有名值為： =KM= 1.80 =0（kA）短路容量為： = SB=0100 =0（MVA）4.3.3當(dāng)K2發(fā)生兩相短路時(shí)兩相相間短路正序電流的標(biāo)幺值為：=

35、2.137兩相相間短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為： =2.137=3.701兩相相間短路電流周期分量有效值的有名值為：= =3.701=5.775（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80, 兩相相間短路沖擊電流的有名值為：=KM= 1.85.775=14.701（kA）短路容量為：= SB=3.701100=307.1（MVA）4.3.4當(dāng)K2發(fā)生兩相接地短路時(shí)兩相接地相相間短路正序電流的標(biāo)幺值為： = =2.137兩相接地短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為： =3.701兩相接地短路電流周期分量有效值的有名值為：= =3.701=5.775（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80, 兩相接地短路沖擊電流的有

36、名值為：=KM= 1.85.775=14.701（kA）短路容量為：= SB =4.784100=307.1（MVA）4.3.5當(dāng)K2發(fā)生三相短路時(shí)三相接地短路正序電流的標(biāo)幺值為：= =4.274三相接地短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為： =4.274三相接地短路電流周期分量有效值的有名值為：= =4.274=6.669（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80, 三相接地短路沖擊電流的有名值為：=KM= 1.86.669=16.977（kA）短路容量為：= SB=4.274100=427.4（MVA）4.4 K3點(diǎn)短路電流計(jì)算4.4.1作序網(wǎng)圖，求序網(wǎng)絡(luò)的等值電抗，K3點(diǎn)短路時(shí)各序序網(wǎng)圖如圖4-4所示

37、。UK31正序負(fù)序XT231XT211XL11XG11XG21XL21XT111XT131E2E1UK32XT232XT212XT132XT112XL21XL11XG22XG12圖4-4 K3點(diǎn)短路各序序網(wǎng)圖 K3點(diǎn)短路時(shí)，其正序、負(fù)序、零序總電抗分別記為X31、X32和X30，則有X31=X32=（XG11XL11）（XG21XL21）+（XT111+XT131）（XT211+XT231） = + = 0.328因?yàn)樽儔浩?5KV側(cè)接成三角形，所以其零序電抗為無窮大，即：X20=4.4.2當(dāng)K3發(fā)生單相接地短路時(shí)單相接地短路正序電流的標(biāo)幺值為： = 0單相接地短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為：=3= 30=0單相接地短路電流周期分量有效值的有名值為： = =0=0（kA）取沖擊系數(shù)KM=1.80,單相接地短路沖擊電流為： =KM= 1.80 =0（kA）短路容量為：= SB=0100 = 0（MVA）4.4.3當(dāng)K3發(fā)生兩相短路時(shí)兩相相間短路正序電流的標(biāo)幺值為：= =1.524兩相相間短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值為：=1.524=2.640兩相相間短路電流周期分量有效值的有名值為