電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)--電力系統(tǒng)三相短路

1、<p><b>　　1前言2</b></p><p>　　1.1 短路的原因2</p><p>　　1.2 短路的類型2</p><p>　　1.3 短路計(jì)算的目的2</p><p>　　1.4 短路的后果3</p><p>　　2電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算4</p>

2、;<p>　　2.1電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)4</p><p>　　2.2制定等值網(wǎng)絡(luò)及參數(shù)計(jì)算5</p><p>　　2.2.1標(biāo)幺制的概念5</p><p>　　2.2.2有三級(jí)電壓的的網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算6</p><p>　　2.2.3計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值8</p><p>　　

3、2.2.4系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖8</p><p>　　2.3短路電流計(jì)算曲線的應(yīng)用9</p><p>　　2.4故障點(diǎn)短路電流計(jì)算10</p><p>　　2.4.1f1點(diǎn)三相短路10</p><p>　　2.4.2f3點(diǎn)短路12</p><p>　　3電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路電流計(jì)算15</p>&l

4、t;p>　　3.1對(duì)稱分量法的應(yīng)用15</p><p>　　3.2各序網(wǎng)絡(luò)的制定16</p><p>　　3.2.1同步發(fā)電機(jī)的各序電抗16</p><p>　　3.2.2變壓器的各序電抗16</p><p>　　3.3不對(duì)稱短路的分析17</p><p>　　3.3.1不對(duì)稱短路三種情況的分析17&

5、lt;/p><p>　　3.3.2正序等效定則20</p><p>　　3.3.3不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)電流的計(jì)算21</p><p><b>　　4結(jié)論27</b></p><p><b>　　5總結(jié)與體會(huì)28</b></p><p><b>　　6謝辭29&l

6、t;/b></p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都必須考慮到可能發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行的情況，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞對(duì)用戶的供電和電氣設(shè)備的正常工作，而且還可能對(duì)人生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生威脅。從電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況看，這些故障

7、絕大多數(shù)多數(shù)是由短路引起的，因此除了對(duì)電力系統(tǒng)的短路故障有一較深刻的認(rèn)識(shí)外，還必須熟練掌握電力系統(tǒng)的短路計(jì)算。</p><p>　　短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。</p><p><b>　　1.1 短路的原因</b></p><p>　　產(chǎn)生短路的原因很多，主要有

8、如下幾個(gè)方面：（1）元件損壞，例如絕緣材料的自然老化、設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等；（2）氣象條件惡劣，例如雷擊造成的網(wǎng)絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等；（3）違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等；（4）其他，如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。</p><p><b>　　1.2 短路的類型</b>

9、;</p><p>　　在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。三相短路也稱為對(duì)稱短路，系統(tǒng)各項(xiàng)與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)。其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。 </p><p>　　電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。三相短路雖然很少發(fā)生，但情況較嚴(yán)重，應(yīng)給予足夠的重視。況且，從短路計(jì)

10、算方法來看，一切不對(duì)稱短路的計(jì)算，在采用對(duì)稱分量法后，都?xì)w結(jié)為對(duì)稱短路的計(jì)算。因此，對(duì)三相短路的的研究是具有重要意義的。</p><p>　　1.3 短路計(jì)算的目的</p><p>　　在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備的運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列問題的不可缺少的基本計(jì)算，這些問題主要是：</p><p>　　（1）選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互

11、感器、瓷瓶、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)。這里包括計(jì)算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度；計(jì)算若干時(shí)刻的短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定度；計(jì)算指定時(shí)刻的短路電流有效值以校驗(yàn)斷路器的斷流能力等。</p><p>　?。?）為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并確定其參數(shù)，必須對(duì)電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算和分析。在這些計(jì)算中不但要知道故障支路中的電流值，還必須知道電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況。有時(shí)還要知道系統(tǒng)

12、中某些節(jié)點(diǎn)的電壓值。</p><p>　　（3）在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。</p><p>　?。?）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響等，也含有一部分短路計(jì)算的內(nèi)容</p><p>　　此外，確定輸電線路對(duì)通訊的干擾，對(duì)已發(fā)生故障進(jìn)行分析，都

13、必須進(jìn)行短路計(jì)算。</p><p>　　在實(shí)際工作中，根據(jù)一定的任務(wù)進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，必須首先確定計(jì)算條件。所謂計(jì)算條件，一般包括，短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，短路的類型好發(fā)生的地點(diǎn)，以及短路發(fā)生后所采取的措施等。從短路計(jì)算的角度來看，系統(tǒng)運(yùn)行方式指的是系統(tǒng)中投入運(yùn)行的發(fā)電、變電、輸電、用電的設(shè)備的多少以及它們之間相互聯(lián)接的情況，計(jì)算不對(duì)稱短路時(shí)，還包括中性點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于不同的計(jì)算目的，所采用的計(jì)算條件是不同的。

14、</p><p><b>　　1.4 短路的后果</b></p><p>　　隨著短路類型、發(fā)生地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的不同，短路的后果可能指破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。短路的危險(xiǎn)后果一般有以下的幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）短路故障使短路點(diǎn)附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生

15、很大的機(jī)械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。</p><p>　?。?）短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。</p><p>　?。?）短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，對(duì)用戶影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負(fù)荷是異步電動(dòng)機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩顯著減小，轉(zhuǎn)速隨之下降。當(dāng)電壓大幅度下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢，設(shè)備

16、損壞等嚴(yán)重后果。</p><p>　?。?）當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時(shí)間又較長時(shí)，并列運(yùn)行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障最嚴(yán)重后果。</p><p>　　（5）發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢，這對(duì)于架設(shè)在高壓電力線附近的通訊線路或鐵道訊號(hào)系統(tǒng)等會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。</p><p>

17、　　2電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算</p><p>　　2.1電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)</p><p>　　圖2.1 電力系統(tǒng)接線圖</p><p>　　電力系統(tǒng)接線如上圖所示。S1 ，S2 為無窮大電源系統(tǒng)，電抗為零。</p><p>　　發(fā)電機(jī)G1 -G2 為汽輪發(fā)電機(jī)，每臺(tái)400MVA，xd‘’=0.285，負(fù)序電抗x2 =0.29；<

18、/p><p>　　發(fā)電機(jī)G3 為水輪發(fā)電機(jī)，280MVA，xd‘’=0.203，負(fù)序電抗x2 =0.22；</p><p>　　變壓器T1 、T2 ，每臺(tái)410MVA，Vs %=14.6，x0 ≈x1 ；</p><p>　　T3變壓器，260MVA，Vs %=14.1，x0 ≈x1 ； </p><p>　　T4變壓器，360MVA，Vs %=

19、8.3，x0 ≈x1 ；</p><p>　　L1 線路，180km，x1 =0.405Ω/km，x0 ≈3x1 ；</p><p>　　L2 線路，220km，x1 =0.33Ω/km，x0 ≈3x1 ；</p><p>　　L3 線路，95km，x1 =0.405Ω/km，x0 ≈3x1 ；</p><p>　　2.2制定等值網(wǎng)絡(luò)及參數(shù)計(jì)

20、算</p><p>　　2.2.1標(biāo)幺制的概念</p><p>　　在一般的電路計(jì)算中，電壓、電流、功率和阻抗的單位分別用V，A，W，Ω表示，這種用實(shí)際有名單位表示物理量的方法稱為有名單位制。在電力系統(tǒng)計(jì)算中，還廣泛的使用標(biāo)幺制。標(biāo)幺制是相對(duì)單位制的一種，在標(biāo)幺制中各物理量都用標(biāo)幺值表示。標(biāo)幺值定義由下式給出：</p><p>　　標(biāo)幺值=（2-1）&l

21、t;/p><p>　　由此可見，標(biāo)幺值是一個(gè)沒有量綱的數(shù)值，對(duì)于同一個(gè)實(shí)際的有名值，基準(zhǔn)值選得不同，其標(biāo)幺值也就不同。因此，當(dāng)我們說明一個(gè)量的標(biāo)幺值時(shí)，必須同時(shí)說明它的基準(zhǔn)值，否則，標(biāo)幺值的意義是不明確的。</p><p>　　當(dāng)選定電壓、電流、功率和阻抗的基準(zhǔn)值分別為,,和時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)幺值如下：</p><p>　　2.2.2 標(biāo)幺值的選擇</p>&l

22、t;p>　　在電力系統(tǒng)分析中，主要涉及對(duì)稱三相電路計(jì)算。計(jì)算時(shí)習(xí)慣上多采用線電壓V，線電流I，三相功率S和一相等值阻抗Z，各物理量之間存在下列關(guān)系：</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　同單相電路一樣，應(yīng)使各量基準(zhǔn)值之間的關(guān)系與其有名值間的關(guān)系具有相同的方程式：</p><p><b>　　(3)&l

23、t;/b></p><p>　　選擇在標(biāo)幺制中便有：</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　由此可見，在標(biāo)幺制中，三相電路的計(jì)算公式與單相電路的計(jì)算公式完全相同，線電壓和相電壓的標(biāo)幺值相等，三相功率和單相功率的標(biāo)幺值相等。在選擇基準(zhǔn)值時(shí)，習(xí)慣上也只選VB和SB 。由此得： </p>

24、<p>　　這樣，電流和阻抗的標(biāo)幺值則為： (5)</p><p>　　采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果最后還要換算成有名值，其換算公式為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　2.2.2有三級(jí)電壓的的網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算 </p>

25、;<p>　　圖2.2有三段不同電壓等級(jí)的輸電系統(tǒng)</p><p>　　電力系統(tǒng)中有許多不同電壓等級(jí)的線路段，它們由變壓器來耦聯(lián)。圖2.2（a）表示了由三個(gè)不同電壓等級(jí)的電路經(jīng)兩臺(tái)變壓器耦聯(lián)所組成的輸電系統(tǒng)，略去各元件的電阻和變壓器的勵(lì)磁支路，可以算出各元件的實(shí)際有名值，變壓器的漏抗均按原方繞組電壓計(jì)算，這樣我們就得到各元件電抗用實(shí)際有名值表示的等值電路，如圖2.2（b）所示，圖中</p>

26、;<p><b>　　， ，</b></p><p><b>　　， ，</b></p><p>　　XL和XC分別是架空線路L和電纜線路C的實(shí)際電抗。百分值也是一種相對(duì)單位制，對(duì)于同一物理量，如果基準(zhǔn)值相同，則百分值=100×標(biāo)幺值，對(duì)于變壓器，其標(biāo)幺電抗xT(N)*常用下式計(jì)算：</p><p>

27、;　　由于三段電路的電壓等級(jí)不同，彼此間只是通過磁路耦合而沒有直接的電氣聯(lián)系，可以對(duì)各段電路分別選基準(zhǔn)電壓。假定分別選VB(Ⅰ)，VB（Ⅱ），VB（Ⅲ），至于功率，整個(gè)輸電系統(tǒng)用統(tǒng)一，所以各段的基準(zhǔn)功率都為SB。</p><p>　　選定基準(zhǔn)電壓后，可對(duì)每一元件都按各段的基準(zhǔn)電壓用公式（5）將其電抗的實(shí)際有名值換算成標(biāo)幺值，即</p><p><b>　　， ，</b>

28、;</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　， （7）</b></p><p>　　用標(biāo)幺參數(shù)表示的等值電路如圖（c）所示，其中變壓器kB（Ⅰ-Ⅱ）=VB（Ⅰ）/VB（Ⅱ）為第I段和第II段的基準(zhǔn)電壓之比，稱為基準(zhǔn)變比。</p><p>　　通常選擇適當(dāng)基準(zhǔn)電壓，使變壓器

29、電路得到簡化，比如選擇I，II段基準(zhǔn)電壓之比kB（Ⅰ-Ⅱ），等于變壓器下的變比kT1，I,II段的基準(zhǔn)電壓之比等于變壓器T2的變比kT2，則可得kT1*=1，kT2*=1，這樣在標(biāo)幺參數(shù)的電路中就不需串聯(lián)理想變壓器了。</p><p>　　在實(shí)際的計(jì)算中，總是把基準(zhǔn)電壓選得等于（或接近于）該電壓級(jí)的額定電壓。這樣可以從計(jì)算結(jié)果清晰地看到實(shí)際電壓偏離額定值的成程度。為了解決上述的困難，在工程計(jì)算中規(guī)定，各個(gè)電壓等級(jí)

30、都以其平均額定電壓Vav作為基準(zhǔn)電壓，根據(jù)我國現(xiàn)行的電壓等級(jí)，各級(jí)平均額定電壓規(guī)定為：</p><p>　　3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525（kV）</p><p>　　在分段計(jì)算中以上述平均額定電壓作為各級(jí)基準(zhǔn)電壓。</p><p>　　2.2.3計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值</p><p>　　在本次

31、實(shí)驗(yàn)中，選取SB=1000MVA，VB=Vav</p><p>　　2.2.4系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　圖2.3電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　2.3短路電流計(jì)算曲線的應(yīng)用</p><p>　　在工程計(jì)算中常利用計(jì)算曲線來確定短路后任意指定時(shí)刻短路電流的周期分量，對(duì)短路點(diǎn)的總電流和短路點(diǎn)鄰近支路的電流分布計(jì)算，計(jì)算曲線有足

32、夠的準(zhǔn)確度。</p><p>　　應(yīng)用計(jì)算曲線法的具體計(jì)算步驟如下：</p><p>　　(1)繪制等值網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　a.選取基準(zhǔn)功率SB和基準(zhǔn)電壓VB=Vav；</p><p>　　b.發(fā)電機(jī)的電抗用xd“，略去網(wǎng)絡(luò)中各元件的電阻，輸電線路的電容和變壓器的勵(lì)磁支路；</p><p>　　c.無限大功率電

33、源的內(nèi)電抗等于零；</p><p><b>　　d.略去負(fù)荷。</b></p><p>　　(2)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換。</p><p>　　將網(wǎng)絡(luò)中的電源按合并的原則合并成若干組，求出各等值電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗xfi（i=1，2，…）以及無限大功率電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗xfs。</p><p>　　(3)將求得的轉(zhuǎn)移電抗按各

34、相應(yīng)的等值機(jī)的容量進(jìn)行歸算，便得到各等值機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。</p><p>　　(i=1、2、3、…) （8）</p><p>　　式中SNi為第i臺(tái)等值機(jī)的額定容量，即由它所代表的那部分發(fā)電機(jī)的額定容量之和。</p><p>　　(4)由xjs1，xjs2，…分別根據(jù)適當(dāng)?shù)挠?jì)算曲線找出指定時(shí)刻t各等值發(fā)電機(jī)提供的短路周期電流的標(biāo)

35、幺值Ipt1*，Ipt2*，…, Iptg*。</p><p>　　(5)網(wǎng)絡(luò)中無限大功率電源提供的短路周期電流是不衰減的，并由下式確定</p><p><b>　　（9）</b></p><p>　　(6)計(jì)算短路電流周期分量的有名值。</p><p>　　第i臺(tái)等值發(fā)電機(jī)提供的短路電流為</p><

36、;p><b>　　（10）</b></p><p>　　無限大功率電源提供的短路電流為</p><p><b>　　(11)</b></p><p>　　式中，Vav為短路點(diǎn)處電壓級(jí)平均額定電壓；INi為歸算到短路點(diǎn)處電壓級(jí)第i臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的額定電流；IB為對(duì)應(yīng)于所選基準(zhǔn)功率SB在短路處電壓的基準(zhǔn)電流。</p&

37、gt;<p>　　2.4故障點(diǎn)短路電流計(jì)算</p><p>　　2.4.1f1點(diǎn)三相短路</p><p>　　f1點(diǎn)三相短路時(shí)，由系統(tǒng)的參數(shù)可知，G1，G2可以合并，另外可作星網(wǎng)變換消去f2處節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　合并G1，G2得 </p><p>　　對(duì)于f2處節(jié)點(diǎn)進(jìn)行星網(wǎng)變換，算出G3對(duì)母線f1處的電抗為：&l

38、t;/p><p>　　S2到母線f2處的電抗為：</p><p>　　合并S1，S2可得：</p><p>　　由此可得等值電路圖如圖2.4所示</p><p>　　G1，G2合并后的計(jì)算電抗為：</p><p>　　圖2.4 f1點(diǎn)三相短路等值電路</p><p>　　G3的計(jì)算電抗為： <

39、/p><p>　　由所得的計(jì)算電抗查表可得1秒時(shí)各等值電源提供的短路電流為：</p><p><b>　　又由可得：</b></p><p>　　所以變壓器高壓側(cè)電流為</p><p>　　根據(jù)變壓器的變比可得低壓側(cè)電流為</p><p>　　又因?yàn)镮fs由S1和S2提供，可得</p>

40、<p>　　所以IL3=3.928+0.6413+3.0578-2×1.964-1.1696=2.5295（kA）</p><p>　　所以T4高壓側(cè)電流為</p><p>　　############T4高壓側(cè)電流由S2和G3提供，由分流系數(shù)我們可以求得</p><p><b>　　T3高壓側(cè)電流為</b></p&g

41、t;<p><b>　　T3低壓側(cè)電流為</b></p><p>　　由此我們計(jì)算出了f1點(diǎn)處短路時(shí)各支路的電流。</p><p>　　2.4.2f3點(diǎn)短路</p><p><b>　　f3點(diǎn)短路時(shí)：</b></p><p>　　由于G1點(diǎn)直接接于短路點(diǎn)，應(yīng)單獨(dú)考慮，同樣G2單獨(dú)考慮。

42、</p><p>　　S2，G3對(duì)f1點(diǎn)的電抗同f1點(diǎn)短路時(shí)結(jié)果一樣，x36=，xs26=。</p><p>　　合并S1，S2，有Sb=。</p><p>　　由此我們得到圖2.6</p><p>　　根據(jù)星網(wǎng)變換可以分別算出G2，G3，S1,2對(duì)f3的轉(zhuǎn)移阻抗：</p><p>　　圖2.5 f3點(diǎn)三相短路等值電路

43、</p><p>　　可以分別算得電壓對(duì)f3點(diǎn)的計(jì)算電抗為：</p><p>　　查表得各電源提供的短路電流的標(biāo)幺值為：</p><p><b>　　， ， ，</b></p><p><b>　　由可得：</b></p><p>　　由等值電路圖可知，T1低壓側(cè)電流應(yīng)為：&

44、lt;/p><p>　　所以T1的高壓側(cè)電流為：</p><p>　　T2高壓側(cè)的電流為：</p><p>　　所以其低壓側(cè)電路為: </p><p>　　無限大功率電源S1，S2提供電流為：</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　由此得出f3點(diǎn)三相短

45、路時(shí)各支路的電流值。</p><p>　　3電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路電流計(jì)算</p><p>　　3.1對(duì)稱分量法的應(yīng)用</p><p>　　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)時(shí)，三相相量與其對(duì)稱分量之間的關(guān)系（如電流）為：</p><p><b>　?。?2）<

46、;/b></p><p>　　式中，運(yùn)算，且有，分別為a相電流的正序，負(fù)序，零序分量，并且有：</p><p><b>　?。?3）</b></p><p>　　由此可知，正序分量的相序與正常對(duì)稱運(yùn)行下的相序相同，而負(fù)序相量的相序則與正序相反，零序分量則三相量同相位。</p><p>　　當(dāng)已知各序?qū)ΨQ分量時(shí)，同樣

47、可以求出三相不對(duì)稱的相量，即</p><p><b>　　（14）</b></p><p>　　電壓的三相相量與其對(duì)稱分量之間的關(guān)系也與電流的一樣。</p><p>　　計(jì)算不對(duì)稱度故障的基本原則就是，把故障處的三相阻抗不對(duì)稱表示為電壓和電流相量的不對(duì)稱，使系統(tǒng)其余部分保持為三相阻抗對(duì)稱的系統(tǒng)。這樣，借助于對(duì)稱分量法并利用三相阻抗對(duì)稱電路各序具

48、有獨(dú)立性的特點(diǎn)，分析計(jì)算就可得到簡化。</p><p>　　3.2各序網(wǎng)絡(luò)的制定</p><p>　　3.2.1同步發(fā)電機(jī)的各序電抗</p><p>　　同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，只有正序電勢和正序電流。此時(shí)的電機(jī)參數(shù)就是正序參數(shù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組中通過負(fù)序基頻電流時(shí)，它產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與正序基頻電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向正好相反。因此，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)子之間有兩倍同步

49、旋轉(zhuǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。正序電抗取決于定子負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場所遇到的磁阻，由于轉(zhuǎn)子縱橫間不對(duì)稱，隨著負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)子間的相對(duì)位置的不同，負(fù)序磁場所遇到的磁阻也不同，負(fù)序電抗也就不同。</p><p>　　發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子縱橫軸間的不對(duì)稱，定、轉(zhuǎn)子繞組無論是在穩(wěn)態(tài)還是在暫態(tài)過程中，都將出現(xiàn)一系列的高次諧波電流，這就使對(duì)發(fā)電機(jī)序參數(shù)的分析變復(fù)雜了。為了使發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗具有確定的含義，取發(fā)電機(jī)負(fù)序端電壓的基頻分量與

50、負(fù)序電流基頻分量的比值，作為計(jì)算電力系統(tǒng)基頻短路時(shí)發(fā)電機(jī)的負(fù)序阻抗。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組通過基頻零序電流時(shí)，由于各相電樞磁勢大小相等，相位相同，且在空間相差120度電角度。它們在系統(tǒng)中的合成磁動(dòng)勢為零，所以，發(fā)電機(jī)的零序電抗僅由定子線圈的等位漏磁通確定。但是零序電流所產(chǎn)生的漏磁通與正序（或負(fù)序）電流所產(chǎn)生的漏磁通不同的，其差別與繞組形式有關(guān)。零序電抗的變化范圍大致是。</p>&l

51、t;p>　　3.2.2變壓器的各序電抗</p><p>　　變壓器的等值電路表征了一相原、副方繞組間的電磁關(guān)系。圖3.1反映了不計(jì)繞組電阻和鐵芯損耗時(shí)變壓器的零序等值電路。</p><p>　　圖3.1變壓器的零序等值電路</p><p>　?。╝）雙繞組變壓器（b）三繞組變壓器</p><p>　　變壓器等值電路中的參數(shù)不僅同變壓器的

52、結(jié)構(gòu)有關(guān)，有的參數(shù)也同所通過電流的序別有關(guān)。變壓器各繞組的電阻，與通過的序別無關(guān)。因此，變壓器的正序，負(fù)序，零序的等值電阻相等。</p><p>　　變壓器的漏抗，反映了原副方繞組間磁耦合的情況，磁通的路徑與所通電流的序別無關(guān)。因此變壓器的正序，負(fù)序，零序等值漏抗也相等。</p><p>　　變壓器的勵(lì)磁阻抗，取決于主磁通路徑的磁導(dǎo)，當(dāng)變壓器通以負(fù)序電流時(shí)，主磁通的路徑與正序電流時(shí)完全相同

53、，所以變壓器正序，負(fù)序和零序等值電路及參數(shù)是完全相同的。</p><p>　　對(duì)于由三個(gè)單相變壓器組成的三相變壓器組，每相的零序主磁通與正序主磁通一樣，有獨(dú)立磁路。對(duì)于三相四柱式，零序主磁通也能形成回路，磁阻很小， 所以兩種變壓器中，短路計(jì)算時(shí)可以當(dāng)做，忽略勵(lì)磁電流，把勵(lì)磁支路斷開。</p><p>　　變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接，取決于零序電流的流通路徑，因而與變壓器三相繞組

54、聯(lián)接形式及中性點(diǎn)是否接地有關(guān)。</p><p>　　（1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)三相繞組施加零序電壓時(shí)，如果能在改側(cè)產(chǎn)生零序電流，則等值電路中改側(cè)繞組與外電路接通；如果不能產(chǎn)生零序電流，則從電路等值的觀點(diǎn)，可以認(rèn)為變壓器該側(cè)繞組與外電路斷開。根據(jù)這一原則，只有中性點(diǎn)接地的星形接法才能與外電路接通。</p><p>　　（2）當(dāng)變壓器繞組只有零序電勢時(shí)，如果它能將零序電勢施加到外電路上去并能提

55、供零序電流的通路，則等值電路中改側(cè)繞組端點(diǎn)與外電路接通，否則與外電路斷開。所以也只有YN接法繞組才能與外電路接通。</p><p>　?。?）在三角形接法的繞組中，繞組的零序電勢雖不能作用到外電路去，但能在繞組中形成環(huán)流，在等值電路中改側(cè)繞組端點(diǎn)接零序等值中性點(diǎn)。</p><p>　　由于三角形接法的繞組漏抗與勵(lì)磁支路并聯(lián)，不管何種鐵芯結(jié)構(gòu)的變壓器，一般勵(lì)磁電抗總比漏抗大得多，一般近似取。

56、</p><p>　　3.3不對(duì)稱短路的分析</p><p>　　3.3.1不對(duì)稱短路三種情況的分析</p><p>　　圖3.2單相接地短路</p><p>　　單相接地短路如圖3.2所示。故障處邊界條件為：</p><p><b>　　， ，</b></p><p>　

57、　用對(duì)稱分量法表示為：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　整理后得到序分量表示的邊界條件為：</p><p><b>　?。?5）</b></p><p>　　了解得： （16）</p><p>

58、<b>　　圖3.3兩相短路</b></p><p>　　兩相短路情況如圖3.3所示。故障處的邊界條件為：</p><p><b>　　， ，</b></p><p>　　用對(duì)稱分量法表示為：</p><p><b>　　整理后得： ， ，</b></p><

59、;p>　　可以求得： ， （17）</p><p>　　圖3.4兩相短路接地</p><p>　　兩相短路接地情況如圖3.4所示。故障處的邊界條件為：</p><p><b>　　， ，</b></p><p>　　用序分量表示的邊界條件為</p><p><b>　　（1

60、8）</b></p><p><b>　　可以求得：</b></p><p>　　3.3.2正序等效定則</p><p>　　由以上所得三種簡單不對(duì)稱短路時(shí)短路電流正序分量可以統(tǒng)一寫成</p><p><b>　?。?9）</b></p><p>　　式中，表示附

61、加阻抗，其值隨短路形式而不同，(n)是代表短路形式的符號(hào)。</p><p>　　公式（19）表明：在簡單不對(duì)稱短路的情況下，短路點(diǎn)電流的正序分量，與在短路點(diǎn)每一相中加入附加電抗而發(fā)生三相短路時(shí)電流相等。這個(gè)概念稱為正序等效定則。</p><p>　　從短路點(diǎn)故障相電流算式可以看出，短路電流的絕對(duì)值與正序分量絕對(duì)值成正比，即</p><p><b>　　，&

62、lt;/b></p><p>　　式中，為比例系數(shù)，其值視短路類型而定。</p><p>　　各種簡單短路的和列于表3-1中。</p><p>　　表3-1簡單短路時(shí)的和</p><p>　　3.3.3不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)電流的計(jì)算</p><p><b>　　取</b></p>

63、<p>　　計(jì)算各序電抗的標(biāo)幺值：</p><p>　　正序網(wǎng)絡(luò)與三相短路時(shí)相同，參數(shù)也一樣，此處不再計(jì)算。</p><p><b>　　負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中：</b></p><p>　　零序網(wǎng)絡(luò)中，由于零序電流必須經(jīng)過大地才能流通，而且電流的流通與變壓器中性點(diǎn)接地情況及變壓器的形式有關(guān)，所以我們可以不考慮電機(jī)及無限大功率電源和的零序電抗。

64、</p><p>　　由此，可以制定出各序的網(wǎng)絡(luò)圖，如圖3.5。</p><p>　　圖3.5電力系統(tǒng)正(a)、負(fù)(b)、零(c)序網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　由于系統(tǒng)中的變壓器為接法，零序電流可以通過，而發(fā)電機(jī)及不提供零序電流通道，所以零序網(wǎng)絡(luò)中只包含變壓器及線路；而正序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中則各元件都包括。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)簡化，正序網(wǎng)絡(luò)中先

65、將支路合并，再將支路和支路及支路分別等效：</p><p><b>　　=1.6148</b></p><p>　　將兩側(cè)支路等效可得：</p><p><b>　　=1.6206</b></p><p>　　負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中，先合并支路：</p><p><b>　　=

66、0.5406</b></p><p>　　將與支路及與支路等效：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　將兩側(cè)支路等效可得：</p><p><b>　　#####</b></p><p>　　零序網(wǎng)絡(luò)中，等效有：</p>&l

67、t;p>　　將兩側(cè)支路等效可得：</p><p>　　由此我們可以求得各序的簡化網(wǎng)絡(luò)圖，如圖3.6所示：</p><p>　　（a） （b）</p><p><b>　?。╟）</b></p><p>　　圖3.6正序(a)、負(fù)序(b)和零序(c)網(wǎng)絡(luò)的

68、化簡</p><p>　　點(diǎn)處短路的基準(zhǔn)電流為 </p><p><b>　　單向短路時(shí)：</b></p><p><b>　　兩相短路時(shí)：</b></p><p><b>　　兩相短路接地時(shí)：</b></p><p><b>　　所以)<

69、;/b></p><p>　　至此，算出了點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)的電流值。</p><p><b>　　4結(jié)論</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)以一個(gè)典型的三相電力網(wǎng)絡(luò)為例，對(duì)系統(tǒng)中不同位置發(fā)生三相對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路故障時(shí)短路電流的計(jì)算方法、計(jì)算過程以及計(jì)算結(jié)果作了詳細(xì)的說明，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備的選擇提供了依據(jù)。</p

70、><p><b>　　5總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　從拿到課題到設(shè)計(jì)完成，從理論到實(shí)踐，忙于查找資料，構(gòu)思方案。但是卻學(xué)到很多的東西，在鞏固以前所學(xué)過的知識(shí)的同時(shí)，更是學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。例如對(duì)ISIS等軟件的應(yīng)用，特別是對(duì)于英文軟件，確實(shí)不適應(yīng)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和

71、解決實(shí)際問題、鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的具體訓(xùn)練和考察，在本次課程設(shè)計(jì)期間，又有考試。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正服務(wù)于社會(huì)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)

72、現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故，在小組成員的互相幫助下，大家共同進(jìn)步。</p><p><b>　　6謝辭</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于完成了，在此次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)得到很多電力系統(tǒng)的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中遇到了幾個(gè)自己無法解決的問題，最后在老師的耐心指導(dǎo)下，終于迎刃而解

73、。還有本次課程設(shè)計(jì)計(jì)算量較大，還得大家互相幫助，在此對(duì)幫助我老師和同學(xué)表示衷心的感謝！</p><p><b>　　7參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 何仰贊．電力系統(tǒng)分析[M]．武昌:華中科技大學(xué)出版社,1995</p><p>　　[2] 曹繩敏．電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料[M]．北京:中國電力出版社1998.3&