電力系統(tǒng)分析課程設計報告完整版

1、課程設計報告書題目：電力系統(tǒng)分析課程設計院 （系）電氣工程學院專業(yè) 電氣工程及其自動化學生姓名學生學號指導教師課程名稱電力系統(tǒng)課程設計課程學分1起始日期2020.1.2 2020.1.6教師評語教師簽名：日期：成績評定備注2電力系統(tǒng)分析課程設計任務書3一、設計目的和要求1、設計目的通過課程設計， 使學生加強對電力體統(tǒng)分析課程的了解，學會查尋資料、 以及分析計算等環(huán)節(jié)，進一步提高分析解決實際問題的能力。2、設計要求（1）培養(yǎng)學生認真執(zhí)行國家法規(guī)、標準和規(guī)范及使用技術資料解決實際問題的能力；（2）培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，努力思考問題的能力；（3）進一步理解所學知識，使其鞏固和深化，拓寬知識視野，提高

2、學生的綜合能力；（4）懂得電力系統(tǒng)分析設計的基本方法，為畢業(yè)設計和步入社會奠定良好的基礎。二、設計課題和內(nèi)容各元件參數(shù)標幺值如下（各元件及電源的各序阻抗均相同）：T1：電阻 0，電抗 0.2 ，k=1.1 ，標準變比側 YN接線，非標準變比側接線；T2：電阻 0，電抗 0.15 ，k=1.05 ，標準變比側 YN 接線，非標準變比側接線；L24: 電阻 0.03 ，電抗 0.08 ，對地容納 0.04 ；L23: 電阻 0.023 ，電抗 0.068 ，對地容納 0.03 ；L34: 電阻 0.02 ，電抗 0.06 ，對地容納 0.032 ；4G1和 G2：電阻 0，電抗 0.15 ，電壓

3、1.1 ；負荷功率： S1=0.5+j0.2 ；任務要求：當節(jié)點2 發(fā)生 B、 C 兩相金屬性接地短路時，1 計算短路點的 A、B 和 C 三相電壓和電流；2 計算其它各個節(jié)點的 A、B 和 C 三相電壓和電流；3 計算各條支路的電壓和電流。三、設計工作要求1、理解設計任務書，原始設計資料。3、掌握以下設計內(nèi)容及方法：電力系統(tǒng)組成、標幺制的原理、短路類型、短路原因、短路危害與短路計算的目的； 同步發(fā)電機暫態(tài)過程、系統(tǒng)元件各序（正、負和零）參數(shù)計算、對稱分量法原理、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡、不對稱故障邊界條件確定以及正序等效定理。最后撰寫設計報告，繪圖工程圖，考核。4、 認真獨立完成課程設計， 若有抄襲

4、他人設計課程設計或找他人代畫設計圖紙、代做等行為的弄虛作假者一律按不及格記成績，并依據(jù)學校有關規(guī)定進行處理。5、在設計周內(nèi)完成所規(guī)定的設計任務，提交課程設計報告書一份。四、成績評定1、考核辦法：提交課程設計報告；回答教師所提出的問題；考勤情況。2、成績構成：平時考核20%，口試考核占 40%，設計報告書占40%。3、成績評定：成績評定采取五級記分制，分為優(yōu)、良、中、及格和不及格。由指導教師根據(jù)學生在設計中的綜合情況和評分標準確定成績。4、評分標準（1）優(yōu)秀：遵守紀律，設計報告詳實、內(nèi)容認真，報告內(nèi)容條理清晰，認識深刻、具體；（2）良好：遵守紀律，設計報告完整，內(nèi)容完整無缺，報告充實，分析較具體

5、；（3）中等：遵守紀律，設計報告較完整，內(nèi)容比較詳細，分析較具體；（4）及格：遵守紀律，設計報告完整，內(nèi)容簡單，分析粗淺；5（5）不及格：不遵守紀律，設計報告不完整，內(nèi)容簡單，分析粗淺。五、參考文獻1、何仰贊、溫增銀 . 電力系統(tǒng)分析 . 武漢：華中科技大學出版社，2002.32、劉宗岐、郭家驥 . 電力系統(tǒng)分析學習指導 . 北京：中國電力出版社，20053、熊信銀、張步涵 . 電氣工程基礎 . 武漢：華中科技大學出版社，2005.94、 美 H.Wayne Beaty 主編 . 電力計算手冊 .北京：中國電力出版社， 2007。5、短路電流實用計算方法. 西安交通大學等編著北京：電力工業(yè)出版

6、社19826、楊淑英等 . 電力系統(tǒng)分析復習指導與習題精解. 北京 : 中國電力出版社 ,20027、劉天琪等 .電力系統(tǒng)分析理論 . 北京 : 科學出版社 ,20118、陳衍 . 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 .北京 : 中國電力出版社 ,20159、李光琦 . 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 .北京 : 中國電力出版社 ,20076電力系統(tǒng)分析課程設計報告書7目錄摘要9一、緒論101 、電力系統(tǒng)組成以及各種運行方式102 、研究內(nèi)容12二、電力系統(tǒng)短路概述121 、短路的類型122 、短路的原因133 、短路的危害13三、對稱分量法在電力系統(tǒng)中應用131、對稱分量法132、對稱分量法在不對稱故障中應用15四、電力系

7、統(tǒng)元件數(shù)據(jù)模型161、同步發(fā)電機162、異步電機一綜合負荷183、變壓器184、輸電線路19五、電力系統(tǒng)不對稱短路分析171、單相接地短路172、兩相短路203、兩相短路接地204、正序等效定則21六、 兩相接地短路實例211、兩相接地短路各序網(wǎng)絡的制定222、其他接地電壓電流的計算27七、總結27八、參考文獻288摘要從電氣革命到當代，電力系統(tǒng)的規(guī)模和發(fā)展水平成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一。至今人類文明的主流發(fā)展方向依然與電力有著不可分割的聯(lián)系。電能是現(xiàn)代社會中最重要、 最方便的能源。 電能具有許多優(yōu)點， 它可以方便地轉化為別的形式的能，例如機械能、熱能、光能和化學能等。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)使

8、高效、無污染、使用方便易于調控的電能得到廣泛應用， 推動了社會生產(chǎn)各個領域的變化，開創(chuàng)了電力時代， 開啟了第二次科技革命。 電力系統(tǒng)的故障可分為簡單故障和復雜故障，簡單故障一般是指某一時刻只在電力系統(tǒng)的一個地方發(fā)生的故障；復雜故障一般是指某一時刻在電力系統(tǒng)兩個及兩個以上的地方同時發(fā)生故障。電力系統(tǒng)的故障通常有短路故障和斷線故障。 一般情況下， 短路故障比斷線故障發(fā)生的幾率大，也比斷線故障嚴重。作為電力系統(tǒng)分析和計算的基礎，電力系統(tǒng)元件參數(shù)及其數(shù)學模型是至關重要的。電力系統(tǒng)不對稱故障包括單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地、單相斷開和兩相斷開等。 系統(tǒng)中發(fā)生不對稱故障時， 三相電流和電壓將不再對

9、稱， 除了基頻分量外，還會感應產(chǎn)生非周期分量以及一系列的諧波分量。 要準確分析不對稱故障的暫態(tài)過程是相當復雜的。 電力系統(tǒng)分析和計算的一般過程是： 首先將待求物理系統(tǒng)進行分析簡化， 抽象出等效電路， 然后確定其數(shù)學模型， 也就是說把待求物理問題變成數(shù)學問題， 最后用各種數(shù)學方法進行求解， 并對結果進行分析。由此來看數(shù)學模型在電力系統(tǒng)分析和計算中非常重要的。9一、緒論1、電力系統(tǒng)組成以及各種運行方式（ 1）、電力系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、 輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉換成電能并輸送和分配到用戶的一個統(tǒng)一系統(tǒng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。發(fā)電廠將一次

10、能源轉換成電能，經(jīng)過電網(wǎng)將電能輸送和分配到電力用戶的用電設備，從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個過程。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運行的繼電保護裝置、安全自動裝置、 調度自動化系統(tǒng)和電力通信等相應的輔助系統(tǒng)。（ 2）、三相電力系統(tǒng)中性點的各種運行方式1 ）、中性點不接地方式圖 1-1 中性點不接地方式中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的原理示意圖如圖1-1 。假設 C相接地，則 C 相自然就成了地電位。此時中性點對地電壓位移為 VN=-V C, 如圖 1-1 （ b）所示。由此可見，此時 A 相對地電壓向量為 VA=V A+V N, 其大小為 1.73VA，相當于線電壓；同理， B 相對地電壓也升高

11、為 VB=1.73VB。即發(fā)生 C相接地時，中性點對地電壓升高為相電壓， 而非故障相對地電壓升高為線電壓， 但三相之間的電壓不變。同理，分析可得單相接地時接地點的電容電流是正常運行時一相對地電10容電流的 3 倍。2 ）、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)圖 1-2 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在中性點不接地的電力系統(tǒng)中， 發(fā)生單相接地短路時， 如果接地電流比較大并且發(fā)生斷續(xù)電弧，將引起線路的電壓諧波。電力系統(tǒng)中規(guī)定，當10KV 電網(wǎng)接地電流大于 30A、35KV 電網(wǎng)接地電流大于10A 時，中性點宜用經(jīng)消弧線圈接地。圖 1-2 是中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的電路圖和向量圖。消弧線圈實際上

12、就是帶氣隙鐵心的線性電感線圈， 其電阻很小，感抗很大。在中性點經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)與中性點不接地的系統(tǒng)一樣， 在發(fā)生單相接地時，非接地相的對地電壓要升高根號三倍， 即成為線電壓， 此時應發(fā)預告信號，并允許繼續(xù)運行兩小時。在此期間值班人員應采取措施尋找接地點。3 ）中性點直接接地方式圖 1-3 中性點直接接地方式中性點直接接地方式如圖1-3 所示，在發(fā)生單相接地短路時， 因可形成電源的短路回路， 繼電保護、熔斷器或自動開關將立即動作切除故障，使系統(tǒng)的其他部分恢復正常運行。 這是直接接地方式的優(yōu)點之一， 即快速切除故障，安全性好。中性點直接接地方式的缺點之一是系統(tǒng)供電可靠性較差。因為單相接地是

13、四11種短路故障中發(fā)生幾率最高的故障， 而此接地方式下系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障就會在繼電保護作用下使故障線路的斷路器跳閘， 因此容易發(fā)生供電中斷， 降低了供電可靠性。中性點直接接地的另一缺點是一相短路電流太大， 通常用調整全網(wǎng)的中性點接地點使一相接地短路電流不超過三相短路電流。2、研究內(nèi)容由原始資料及各元件參數(shù)標幺值求發(fā)生兩相金屬性接地短路時求1 ） 計算短路點的 A、B 和 C 三相電壓和電流；2 ）計算其它各個節(jié)點的 A、 B 和 C 三相電壓和電流；3 ） 計算各條支路的電壓和電流。二電力系統(tǒng)短路概述1、短路的類型電力系統(tǒng)簡單短路故障共有四種類型：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短

14、路。 其中三相短路又稱為對稱短路，其他三種類型的短路都稱為不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，單相接地短路發(fā)生的幾率最大，約占70%左右；兩相短路較少；三相短路發(fā)生的幾率最少。三相短路發(fā)生的幾率雖然少，但后果較嚴重，所以要給以足夠的重視，況且，從短路計算的方法來看，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法后，都歸結為對稱短路的計算。因此，對三相短路的研究具有重要的意義。2 、短路的原因發(fā)生短路的原因很多， 既有主觀原因也有客觀原因， 但其根本的原因還是電氣設備載流部分相與相之間或相與地之間的絕緣受到損壞。主要有以下幾個方面：（ 1）、絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良所帶來的設備缺陷發(fā)展

15、成短路。（ 2）、雷擊造成的閃絡放電或避雷器動作，架空線路由于大風或導線覆冰引起電桿倒塌。（ 3）、人為誤操作，如運行人員帶負荷拉刀閘，線路或設備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。（ 4）、挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。123、短路的危害短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行和電氣設備有很大的危害。 短路的類型、發(fā)生的地點和持續(xù)的時間不同， 其后果也不相同。可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運行。短路的危險后果一般有以下幾個方面：（1）、發(fā)生短路時，由于電源供電回路的總阻抗突然減小以及由此產(chǎn)生暫態(tài)過程，使短路電流急劇增加， 可能超過額定值的許多倍。短路點距發(fā)電機的電氣距

16、離越近，短路電流越大。短路電流流過電氣設備時，使發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時間較長， 可能使設備過熱甚至損壞。由于短路電流的電動力效應，導體間還將產(chǎn)生很大的機械應力，致使導體變形甚至損壞。（2）、短路會引起系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負荷是異步電動機，它的電磁轉矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時，電動機的電磁轉矩逐漸減小，轉速隨之下降。 當電壓大幅下降時， 電動機甚至可能停轉，造成產(chǎn)品報廢，設備損壞等嚴重后果。（ 3）、當短路發(fā)生地點離電源不遠而持續(xù)時間又較長時，并列運行的發(fā)電機可能失去同步， 破壞系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性， 造成大面積停電， 這是短路最嚴重的后果。（ 4）、發(fā)生不

17、對稱短路時，線路的三相不平衡電流所產(chǎn)生的總磁通會在相鄰的通訊線路上感應出很大的電動勢，干擾通訊系統(tǒng)的正常運行。三、對稱分量法在電力系統(tǒng)中應用1、對稱分量法電力系統(tǒng)正常運行時可認為是對稱的， 即各元件三相阻抗相同， 各自三相電壓、電流大小相等， 具有正常相序。 電力系統(tǒng)正常運行方式的破壞主要與不對稱故障或者斷路器的不對稱操作有關。 由于整個電力系統(tǒng)中只有個別點是三相阻抗不相等，所以一般不使用直接求解復雜的三相不對稱電路的方法， 而采用更簡單的對稱分量法進行分析。對稱分量法（ method of symmetrical components）電工中分析對稱系統(tǒng)不對稱運行狀態(tài)的一種基本方法。 廣泛應

18、用于三相交流系統(tǒng)參數(shù)對稱、 運行工況不對稱的電氣量計算。13對稱分量法是指在三相電路中，任意一組不對稱的三相相量Fa,Fb, Fc，可以分解為三組三相對稱的分量，如圖3-1 所示。這三組對稱分量分別為：正序分量 ( Fa1， Fb1， Fc1): 三相量大小相等，相位相差120 度，且與系統(tǒng)正常對稱運行時的相序相同。負序分量 ( Fa2， Fb2， Fc2): 三相量大小相等，相位相差120 度，且與系統(tǒng)正常對稱運行時的相序相反。零序分量 ( Fa0， Fb0， Fc0): 三相量大小相等，相位一致。圖 3-1 對稱分量法示意圖各組序分量的三相量之間的關系可表示為：b12a1，F(xiàn)c1a1(3-

19、1)F =a F=aFFb2=aF a2， Fc2=a 2Fa2(3-2)Fb0=F c0=F a0(3-3)將各相相應的正、負、零序分量合成可得三個不對稱分量Fa、Fb、Fc，可表示為 :Fa=F a1+F a2+F a0（ 3-4 ）Fb=F b1+F b2+F b0=a 2Fa1+aF a2+F a0（3-5 ）Fc=F c1+F c2+F c0=aF a1+a 2Fa2+F a0（ 3-6 ）在三相參數(shù)對稱的線性電路中， 各序對稱分量具有獨立性。 也就是說，當電路通以某序許對稱分量的電流時， 只產(chǎn)生同一序對稱分量的電壓降。 反之，當電路施加某序對稱分量電壓時，電路中也只產(chǎn)生同一序的對稱

20、分量電流。14元件的序阻抗， 是指元件三相參數(shù)對稱時， 元件兩端某一序的電壓降與通過該元件同一序電流的比值，即：Z1= Va1/I a1（3-7 ）Z2= Va2/I a2（3-8 ）Z0= Va3/I a3（3-9 ）Z1、 Z2 和 Z0 分別稱為該元件的正序阻抗、負序阻抗和零序阻抗。2、對稱分量法在不對稱故障中應用現(xiàn)以圖 3-2 所示簡單電力系統(tǒng)為例， 求說明應用對稱分量法計算不對稱短路的一般原理。一臺發(fā)電機接于空載輸電線路，發(fā)電機中性點經(jīng)阻抗 ZN接地。在線路某處發(fā)生單相短路，是故障點出現(xiàn)了不對稱的情況。 a 相對地阻抗為 0，a 相對地電壓為 0，而 b、 c 兩相的電壓 VB 不等

21、于 0，VC 不等于 0，圖 5- （ a）. 此時，故障的以外的系統(tǒng)其余部分的參數(shù)仍然是對稱的。 因此，在計算不對稱短路時， 應設法把故障點的不對稱轉化為對稱， 使被短路破壞了對稱性的三相電路轉化為對稱電路，然后就可以用單相電路進行計算。現(xiàn)在原短路點人為地接入一組三相不對稱的電勢源， 電勢源的各相電勢與上述各相不對稱電壓大小相等方向相反，圖 3-2 （b），這種情況與發(fā)生不對稱故障時等效的， 也就是說，網(wǎng)絡中發(fā)生的不對稱故障， 可以用在故障點接入一組不對稱的電勢源來代替。應用對稱分量法將這組不對稱電勢源分解成正序、負序和零序三組對稱分量，如圖 3-2 （c）。根據(jù)疊加原理，圖 3-2（ c）

22、所示的狀態(tài)，可以當作是（ d）、（ e）、（ f ）三個圖所示狀態(tài)的疊加。圖 3-2 （d）的電路稱為正序網(wǎng)絡，其中只有正序電勢在作用，網(wǎng)絡中只有正序電流，各元件呈現(xiàn)的阻抗就是正序阻抗。圖 3-2 （e）以及（ f ）的電路分別稱為負序網(wǎng)絡和零序網(wǎng)絡。因為發(fā)電機只產(chǎn)生正序電勢，所以，在負序和零序網(wǎng)絡中， 只有故障點的負序和零序分量電勢在作用，網(wǎng)絡中也只有同一序的電流，元件也呈現(xiàn)同一序的阻抗。15在正序網(wǎng)絡中，當以a 相為基準相時，有：Ea-I a1(ZG1+Z L1)-(I a1+a 2I a1+aI a1)Zn=V a1(3-10)由于 Ia2+I b2+I c2=I a2+aI a2+a2

23、Ia2=0 , 而且發(fā)電機的負序電勢為零，因此，負序網(wǎng)絡的電壓方程為：0-I a2(ZG2+ZL2)=V a2(3-11)對于零序網(wǎng)絡， 由于 Ia0+Ib0+Ic0=3Ia0 ，在中性點接地阻抗中將流過3 倍的零序電流，產(chǎn)生電壓降。計及發(fā)電機的零序電視為零，零序網(wǎng)絡的電壓方程為：0-Ia0G0L0a0 na0(3-12)(Z +Z)-3IZ =V根據(jù)以上所得的各序電壓方程式，可以繪出各序的一相等值網(wǎng)絡，如圖3-2 。圖 3-2 各序等值網(wǎng)絡計算不對稱故障的基本原則就是， 把故障處的三相阻抗不對稱表示為電壓和電流相量的不對稱， 使系統(tǒng)其余部分保持為三相阻抗對稱的系統(tǒng)。 這樣借助于對稱分量法，并

24、利用三相阻抗對稱電路中各序分量具有獨立性的特點， 將各序分量分開，分別制定各序等值電路，就可以使分析計算得到簡化。四、電力系統(tǒng)元件數(shù)據(jù)模型1、同步發(fā)電機作發(fā)電機運行的同步電機。 是一種最常用的交流發(fā)電機。 在現(xiàn)代電力工業(yè)中，它廣泛用于水力發(fā)電、 火力發(fā)電、 核能發(fā)電以及柴油機發(fā)電。 由于同步發(fā)電機一般采用直流勵磁， 當其單機獨立運行時， 通過調節(jié)勵磁電流， 能方便地調節(jié)發(fā)電機的電壓。若并入電網(wǎng)運行，因電壓由電網(wǎng)決定，不能改變，此時調節(jié)勵磁電流的結果是調節(jié)了電機的功率因數(shù)和無功功率。16同步發(fā)電機的定子、 轉子結構與同步電機相同， 一般采用三相形式， 只在某些小型同步發(fā)電機中電樞繞組采用單相。V

25、GVGVGjX dI GjX dj X dE(a) 正序電動勢源(b)正序電流源(c)負序等值電路圖 4-1 各序等值網(wǎng)絡2、異步電機一綜合負荷異步電動機，又稱感應電動機，是 1885 年由意大利物理學家和電氣工程師費拉里斯發(fā)明。它是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產(chǎn)生電磁轉矩，從而實現(xiàn)機電能量轉換為機械能量的一種交流電機。3、變壓器在電力系統(tǒng)分析計算中， 雙繞組變壓器的近似等值電路如圖 7 所示。與電機學不同，該等值電路常將勵磁支路前移到電源側， 且將變壓器二次側繞組的阻抗折算到一次側與一次繞組的阻抗合并，用等值阻抗 RT+JXT來表示。圖 4-2. 變壓器的等值電路4、輸電線路輸電

26、線路分為架空輸電線路和電纜線路。架空輸電線路由線路桿塔、導線、17絕緣子、線路金具、拉線、桿塔基礎、接地裝置等構成，架設在地面之上。按照輸送電流的性質， 輸電分為交流輸電和直流輸電。輸電線路在綜合考慮技術、 經(jīng)濟等各項因素后所確定的最大輸送功率，稱為該線路的輸送容量。 輸電線路的保護有主保護與后備保護之分。五、電力系統(tǒng)不對稱短路分析1、單相接地短路相線俗稱火線，三相就是三個火線，他們電壓相等，頻率相當，但是相位不同。 單相接地就是沒有零線用大地代替零線。相間短路就是火線與火線之間短路，相當危險，瞬時電流很大。相指的是交流電勢的相位角度，三相指的是三個相位角度不同的交流電勢。 單相接地是指三相交

27、流供電系統(tǒng)中一根相線與大地成等電位狀態(tài)了，也就是該相線的電位與大地的電位相等，都是“零”。相間短路是指三相交流供電系統(tǒng)中兩根相線之間的絕緣被破壞，從而發(fā)生電接觸的現(xiàn)象，此時會有很大的短路電流，屬于嚴重的電力事故。圖 5-1 單相接地短路示意圖2、兩相短路兩相短路的情況如圖5-2 ，故障處的三個邊界條件為:Ia=0 (5-1)Ib+Ic=0(5-2)18Vb=Vc (5-3)用對稱分量法表示后經(jīng)整理可得：Iao=0（5-4 ）Ial+Ia2=0（5-5 ）Val=Va2（5-6 ）圖 5-2 兩相短路示意圖3、兩相短路接地b、c 兩相短路接地的情況如圖5-3 所示，故障處的三個邊界條件為：Ia=

28、0 （5-7 ）Vb=0（5-8 ）Vc=0（5-9 ）19圖 5-3 兩相短路接地示意圖兩相短路接地時故障相電流的絕對值為：Ib=Ic0.520)/(X2+X020.5a1(5-10)=(3)1-(XX) I短路點非故障相電壓為：aa120/(X2+X0)Ia1（5-11 ）V =3V=j(3XX4、正序等效定則所謂正序等效定則， 是指在簡單不對稱短路的情況下，短路點電流的正序分量與在短路點各相中接入附加電抗而發(fā)生三相短路時的電流相等。這就是不對稱短路的正序等效定則。20表 5-4 簡單短路時的 X?和 m?六、兩相接地短路實例計算原始資料：系統(tǒng)如圖21各元件參數(shù)標幺值如下（各元件及電源的各

29、序阻抗均相同）：T1：電阻 0，電抗 0.2 ，k=1.1 ，標準變比側 YN 接線，非標準變比側接線；T2：電阻 0，電抗 0.15 ，k=1.05 ，標準變比側 YN 接線，非標準變比側接線；L24:電阻 0.03 ，電抗 0.08 ，對地容納 0.04 ；L23:電阻 0.023 ，電抗 0.068 ，對地容納 0.03 ；L34:電阻 0.02 ，電抗 0.06 ，對地容納 0.032 ；G1 和 G2：電阻 0，電抗 0.15 ，電壓 1.1 ；負荷功率： S1=0.5+j0.2；任務要求 ：當節(jié)點 2 發(fā)生 B、 C 兩相金屬性接地短路時：1) 計算短路點的 A、 B 和 C 三相

30、電壓和電流；2) 計算其它各個節(jié)點的 A、 B 和 C 三相電壓和電流；3) 計算各條支路的電壓和電流。1、兩相短路接地各序網(wǎng)絡的制定應用對稱分量法分析計算不對稱故障時，首先必須作出電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡。為此，應根據(jù)電力系統(tǒng)的接線圖、中性點接地情況等原始資料，在故障點分別施加各序電勢， 從故障點開始， 逐步查明各序電流流通的情況。 凡是某一序電流能流通的元件，都必須包括在該序網(wǎng)絡中， 并用相應的序參數(shù)和等值電路表示。圖 6-1 電力系統(tǒng)接線圖（ 1）正序網(wǎng)絡：正序網(wǎng)絡就是通常計算對稱短路時所用的等值網(wǎng)絡。除了中性點接地阻抗、空載線路（不計導納）以及空載變壓器（不計勵磁電流）外，電力系統(tǒng)各元件均應

31、包括在正序網(wǎng)絡中， 并且用相應的正序參數(shù)和等值電路表示。此外，還須在短22路點引入代替故障條件的不對稱電勢源中的正序分量。正序網(wǎng)絡中的短路點用f1表示，零電位點用 o1 表示。從 f1o1 即故障端口看正序網(wǎng)絡， 它是一個有源網(wǎng)絡。根據(jù)星網(wǎng)變換和戴維寧簡化正序圖：.Va 1jXT1jL24jXT2.jXG21jXG11jL23.jL34E1E2S1. . .圖 6-2正序網(wǎng)絡ZAL23 L24(0.023j 0.068)(0.03j 0.08)0.0037 + j0.0213L23L24L340.023j 0.0680.03j 0.080.02j 0.06ZBL23 L34(0.023j 0.

32、068)(0.02j 0.06)0.0048 + j0.0186L23L24L340.023j 0.0680.03j 0.080.02j 0.06ZCL24 L34(0.03j 0.08)(0.02j 0.06)0.0075+ j0.0178L23L24L340.023j 0.0680.03j 0.080.02j 0.06將正序等值電路圖化簡求出正序等值阻抗：Z1( Z1Z2 )1.05( j 0.2j 0.15)1.05j0.3675Z2( Z3Z4 )1.05( j 0.15 j 0.15)1.05j0.315Z1xZ1Z Aj0.36750.0037j 0.02130.0037 + j0

33、.3888Z2 xZC0.0075j 0.0178Z3 xZBZ50.0048j 0.02182.5j0.83 2.5053 - j0.8081ZLZ1x / Z3xZ 2x0.0488+ j0.1745X ff(1)ZL / Z20.0456 + j0.732.23正序等效電勢源為：Eq0.0651j 0.002（ 2）負序網(wǎng)絡：負序電流能流通的元件與正序電流的相同， 但所有電源的負序電勢為零。 因此，把正序網(wǎng)絡中各元件的參數(shù)都用負序參數(shù)代替， 并令電源電勢等于零， 而在短路點引入代替故障條件的不對稱電勢源中的負序分量， 便得到負序網(wǎng)絡。 在負序網(wǎng)絡中，各電源支路的中性點與負荷的中性點也可以

34、直接連接起來。.Va 0圖 6-3 負序網(wǎng)絡.jXT1jL24jXT2jXG10.jXG20將負序等值電路圖化簡求出負序等值阻抗：jL34jL23.Z1( Z1Z2 )1.05( j 0.2j 0.15)1.05j0.3675Z2( Z3Z4 )1.05( j 0.15 j 0.15)1.05S1j0.315Z1xZ1Z Aj0.36750.0037j0.0213 0.0037 j0.3888. .Z2 xZC0.0075j 0.0178. . .Z3 xZBZ50.0048 j 0.02192.5j 0.83 2.5053- j0.8081.ZLZ1x / Z3xZ 2x0.0488+ j0

35、.1745X ff(2)ZL / Z20.0456j0.73224（ 3）零序網(wǎng)絡：在短路點施加代表故障邊界條件的零序電勢時，由于三相零序電流大小及相位相同，他們必須經(jīng)過大地（或架空地線、電纜包皮等）才能構成通路，而且電流的流通與變壓器中性點接地情況及變壓器的接法有密切的關系。將零序等值電路圖化簡求出零序等值阻抗：Va0jX T1jL24jX T2jL23jL34S1.圖 6-4 零序網(wǎng)絡Z1 xZ 2Z Aj 0.150.0037 j 0.02130.0037 j0.1713Z2 xZ C0.0075j 0.0178Z3 xZ B0.0048j0.0186ZLZ1x/ Z3 xZ 2x0.0

36、126 + j 0.0414X ff(0)ZLZ 20.0126 + j0.0414 0.0083j 0.0218 0.0209 + j0.0632正序、負序及零序網(wǎng)絡化簡如圖6-5 ：.If a(1)If a(2)If a(0)Z ff(1 )U (a) 1Zff(2)U(a)2Zff(0)U(a) 0.圖 6-5 最簡電路圖兩相短路接地原始條件為： I fa 0 ； V fb 0； V fc 0 。25即： I fa(1)I fa ( 2 ) I fa (0) 0 V fa (1) V fa ( 2) V fa ( 0)根據(jù)原始邊界條件組成的兩相短路接地的復合序網(wǎng)如圖16 所示：.Ifa(

37、1)Z ff ( 0 )U (a) 0+E eq-Ifa(2)Z ff (2 )U (a) 2Ifa(1)Z ff (1 )U(a)1.圖 6-5 兩相短路接地的復合序網(wǎng)應用對稱分量法分析各種簡單不對稱短路時，都可以寫出各序網(wǎng)絡故障點的電壓方程式：EeqZ*ff (1) I fa (1)V fa (1)Z *ff (2 ) I fa ( 2)V fa (2)Z *ff (0 ) I fa (0)V fa (0)其中 EeqV f(0 ) ，通過計算可以得出：Eeq 0.0783j0.003根據(jù)上面方程可以得出：IIV f(0 )fa (1)X ff (2)/ X ff (0 )X ff (1)

38、X ff (0)I fa (1)fa (2 )X ffX ff ( 0)(2)26X ff ( 2)I fa (0 )I fa (1)X ff ( 0)X ff (2)V fa (1)V fa (2 )X ff (0 ) X ff ( 2)V fa (0 ) =I fa(1)X ff (0 )X ff ( 2)可以解出I fa (1) 、 I fa ( 2 ) 、 I fa ( 0) 、 V fa (1) ：I fa (1) =0.0213 - j0.0957I fa (2 ) =0.0007 + j0.0215I fa (0 ) =-0.0171 + j0.1043V fa (1)V fa

39、(2 )V fa (0 ) =0.0069 - j0.0011短路點故障相電流為：IIfba 2 I fa (1)aI fa( 2)fcaI fa(1)a2 I fa( 2)IIfa( 0)fa ( 0)(a2Z *ff(2)aZ ff ( 0) )IZ ff (2 )Z ff ( 0)Z *ff (2 )a 2 Z ff ( 0)(a)IZ ff(2)Z ff (0)fa (1)fa (1)根據(jù)以上式子可以求得兩相短路接地時故障相電流的絕對值為：I (f1,1)I fb I fc3 1Z *ff ( 0) Z *ff ( 2)2 I fa(1) =3.105 - 0.3538j*)( Z f

40、f ( 0)Z ff ( 2)短路點非故障相電壓為：V fa 3V fa (1)3Z *ff (2 ) Z *ff ( 0)I fa (1) =0.0569 - 0.0039j*Z ff (2 )Z ff (0 )2、其他節(jié)點電壓電流的計算：節(jié)點 3 的相電流為：I L1(1)(Z3 x /(Z1xZI L1(2)(Z3 x /(Z1xZI L1(0)(Z3 x /(Z1xZ3 x3 x3 x)I)I)Ifa(1)fa( 2)fa( 0)0.0024 - j0.12840.0018 + J0.03660.0001 + j0.0318節(jié)點 4 的相電流為：27IIIL 2(1)(Z1x /(Z1xZ3 x )I fa (1)0.0103 + j0.0025L 2( 2)(Z1 x /(Z1xZ3 x )