電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)---電力系統(tǒng)短路計(jì)算

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容</p><p>　　掌握比較復(fù)雜的電網(wǎng)進(jìn)行電力系統(tǒng)三相短路起始次暫態(tài)電流的計(jì)算，短路后指定時(shí)刻短路電流周期分量的計(jì)算。</p><p>　　給短路點(diǎn)處賦予平均額定電壓及基準(zhǔn)容量，求解等值網(wǎng)絡(luò)數(shù)值并根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)畫出等值網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　不對稱

2、短路時(shí)短路點(diǎn)故障相電流和非故障相電壓的計(jì)算。</p><p>　　對稱和不對稱短路后任意支路故障電流和節(jié)點(diǎn)電壓的計(jì)算。</p><p>　　書寫課程設(shè)計(jì)說明書（電子版），并打印紙質(zhì)版上交。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作</p><p>　　按照規(guī)

3、范的格式，獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫；</p><p>　　完成電力系統(tǒng)三相短路電流、對稱短路電流、不對稱短路電流的計(jì)算三相短路起始次暫態(tài)電流的計(jì)算，短路后指定時(shí)刻短路電流周期分量的計(jì)算。</p><p><b>　　完成計(jì)算的手算過程</b></p><p><b>　　運(yùn)用計(jì)算機(jī)的計(jì)法。</b></p>

4、<p>　　四、課程設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排</p><p>　　五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] 科技創(chuàng)新報(bào)導(dǎo)[J]．武昌:華中科技大學(xué)出版社,2010年第9期</p><p>　　[2] 何仰贊．電力系統(tǒng)分析題解[M]．武漢:華中科技大學(xué)出版社2008.7</p><p>　　[3] 蔣春敏.電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5、與分析計(jì)算[M].北京:中國水利水電出版社,2011.2</p><p>　　[4] 戈東方.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國電力出版社,1998.12</p><p>　　[5] 李梅蘭、盧文鵬. 電力系統(tǒng)分析 [M] 北京:中國電力出版社,2010.12．</p><p>　　發(fā)出任務(wù)書日期： 2012 年 6 月 1 日 指導(dǎo)教師簽名：<

6、/p><p>　　計(jì)劃完成日期： 2012 年 6 月 20 日 教學(xué)單位責(zé)任人簽章：</p><p>　　電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障造成的危害性是最大的。作為電力系統(tǒng)三大計(jì)算之一，分析與計(jì)算三相短路故障的參數(shù)更為重要。設(shè)計(jì)示例是通過兩種不同的方法進(jìn)行分析與計(jì)算三相短路故障的各參數(shù)，進(jìn)一步提高短路故障分析與計(jì)算的精度和速度，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全運(yùn)行、設(shè)備選擇、繼電保護(hù)等提供重要

7、依據(jù)。</p><p><b>　　一、基礎(chǔ)資料</b></p><p>　　1．電力系統(tǒng)簡單結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　電力系統(tǒng)簡單結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。</p><p><b>　　2．電力系統(tǒng)參數(shù)</b></p><p>　　如圖1所示的系統(tǒng)中K（3）點(diǎn)發(fā)生三相短路故障，分

8、析與計(jì)算產(chǎn)生最大可能的故障電流和功率。</p><p>　　（1）發(fā)電機(jī)參數(shù)如下：</p><p>　　發(fā)電機(jī)G1：額定的有功功率110MW，額定電壓=10.5kV；次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值=0.264，功率因數(shù)=0.85 。</p><p>　　發(fā)電機(jī)G2：火電廠共兩臺機(jī)組，每臺機(jī)組參數(shù)為額定的有功功率25MW；額定電壓UN=10.5kV；次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值=0.130；額

9、定功率因數(shù)=0.80。</p><p>　?。?）變壓器銘牌參數(shù)由參考文獻(xiàn)《新編工廠電氣設(shè)備手冊》中查得。</p><p>　　變壓器T1：型號SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，變壓器額定容量10MV·A，一次電壓110kV，短路損耗59kW，空載損耗16.5kW，阻抗電壓百分值UK%=10.5，空載電流百分值I0%=1.0。</p><

10、p>　　變壓器T2：型號SFL7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，變壓器額定容量31.5MV·A，一次電壓110kV，短路損耗148kW，空載損耗38.5kW，阻抗電壓百分值UK%=10.5，空載電流百分值I0%=0.8。</p><p>　　變壓器T3：型號SFL7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，變壓器額定容量16MV·A，一次電壓110kV，短

11、路損耗86kW，空載損耗23.5kW，阻抗電壓百分值UK%=10.5，空載電流百分值I0%=0.9。</p><p>　?。?）線路參數(shù)由參考文獻(xiàn)《新編工廠電氣設(shè)備手冊》中查得。</p><p>　　線路1：鋼芯鋁絞線LGJ-120，截面積120㎜2，長度為100㎞，每條線路單位長度的正序電抗X0（1）=0.408Ω／㎞；每條線路單位長度的對地電容b0(1)=2.79×10﹣6S

12、／㎞。</p><p>　　對下標(biāo)的說明 X0(1)=X單位長度（正序）；X0（2）=X單位長度（負(fù)序）。</p><p>　　線路2：鋼芯鋁絞線LGJ-150，截面積150㎜2，長度為100㎞，每條線路單位長度的正序電抗X0（1）=0.401Ω／㎞；每條線路單位長度的對地電容b0(1)=2.85×10﹣6S／㎞。</p><p>　　線路3：鋼

13、芯鋁絞線LGJ-185，截面積185㎜2，長度為100㎞，每條線路單位長度的正序電抗X0（1）=0.394Ω／㎞；每條線路單位長度的對地電容b0(1)=2.90×10﹣6S／㎞。</p><p>　　（4）負(fù)載L：容量為8＋j6（MV·A），負(fù)載的電抗標(biāo)幺值為；電動機(jī)為2MW，起動系數(shù)為6.5，額定功率因數(shù)為0.86。</p><p><b>　　3．參數(shù)數(shù)據(jù)

14、</b></p><p>　　設(shè)基準(zhǔn)容量SB=100MV·A；基準(zhǔn)電壓UB=UavkV。</p><p>　?。?）SB的選取是為了計(jì)算元件參數(shù)標(biāo)幺值計(jì)算方便，取SB-100MV·A，可任意設(shè)值但必須唯一值進(jìn)行分析與計(jì)算。</p><p>　　（2）UB的選取是根據(jù)所設(shè)計(jì)的題目可知系統(tǒng)電壓有110kV、6kV、10kV，而平均額定電壓

15、分別為115、6.3、10.5kV。平均電壓Uav與線路額定電壓相差5%的原則，故取UB=Uav。</p><p>　?。?）為次暫態(tài)短路電流有效值，短路電流周期分量的時(shí)間t等于初值（零）時(shí)的有效值。滿足產(chǎn)生最大短路電流的三個(gè)條件下的最大次暫態(tài)短路電流作為計(jì)算依據(jù)。</p><p>　?。?）為沖擊電流，即為短路電流的最大瞬時(shí)值（滿足產(chǎn)生最大短路電流的三個(gè)條件及時(shí)間=0.01s）。一般取沖

16、擊電流=××=2.55。</p><p>　?。?）為短路電流沖擊系數(shù)，主要取決于電路衰減時(shí)間常數(shù)和短路故障的時(shí)刻。其范圍為1≤≤2，高壓網(wǎng)絡(luò)一般沖擊系數(shù)=1.8。</p><p><b>　　二、電抗標(biāo)幺值定義</b></p><p>　　（1）發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　

17、　公式①</b></p><p>　　式中 ——發(fā)電機(jī)電抗百分?jǐn)?shù)，由發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)的；</p><p>　　——已設(shè)定的基準(zhǔn)容量（基值功率），；</p><p>　　——發(fā)電機(jī)的額定有功功率，MW</p><p>　　——發(fā)電機(jī)額定有功功率因數(shù)。</p><p>　?。?）負(fù)載電抗標(biāo)幺值</p&

18、gt;<p><b>　　公式②</b></p><p>　　式中 U——元件所在網(wǎng)絡(luò)的電壓標(biāo)幺值；</p><p>　　——負(fù)載容量標(biāo)幺值；</p><p>　　——負(fù)載無功功率標(biāo)幺值。</p><p>　?。?）變壓器電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　公式③<

19、;/b></p><p>　　變壓器中主要指電抗，因其電抗，即可忽略，由變壓器電抗有名值推出變壓器電抗標(biāo)幺值為</p><p><b>　　公式④</b></p><p>　　式中 %——變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)；</p><p>　　——基準(zhǔn)容量，MVA</p><p>　　、——變壓器銘牌

20、參數(shù)給定額定容量，MVA、額定電壓，kV；</p><p>　　——基準(zhǔn)電壓取平均電壓，kV。</p><p>　?。?）線路電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　公式⑤</b></p><p>　　式中 ——線路單位長度電抗；</p><p>　　——線路長度，km；</p>

21、<p>　　——基準(zhǔn)容量，MVA；</p><p>　　——輸電線路額定平均電壓，基準(zhǔn)電壓，kV。</p><p>　　輸電線路的等值電路中有四個(gè)參數(shù)，一般電抗，故0。由于不做特殊說明，故電導(dǎo)、電納一般不計(jì)，故而只求電抗標(biāo)幺值。</p><p>　?。?）電動機(jī)電抗標(biāo)幺值（近似值）</p><p>　　cos

22、 公式⑥</p><p>　　式中 ——設(shè)定的基準(zhǔn)容量，MVA；</p><p>　　——電動機(jī)額定的有功功率，MW；</p><p>　　cos——電動機(jī)額定有功功率因數(shù)。</p><p>　　三、短路次暫態(tài)電流（功率）標(biāo)幺值計(jì)算</p><p>　?。?）短路次暫態(tài)電流標(biāo)幺值（）</p>

23、<p><b>　?。ㄈ。?lt;/b></p><p>　　（kA） 公式⑦基準(zhǔn)容量；基準(zhǔn)電壓(kV)。</p><p>　?。?）沖擊電流（）的計(jì)算</p><p>　　（kA） 公式⑧</p><p>　　

24、（3）短路容量的計(jì)算</p><p>　　（） 公式⑨</p><p>　　四、各元件電抗標(biāo)幺值</p><p>　　1.電力系統(tǒng)等值電路如圖2</p><p>　　2.各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)算</p><p>　　設(shè)基準(zhǔn)容量； 基準(zhǔn)電壓。</p><p>　?。?）發(fā)

25、電機(jī)電抗標(biāo)幺值由公式①得</p><p><b>　　;</b></p><p>　?。?）變壓器電抗值標(biāo)幺值由公式③得</p><p><b>　　；；</b></p><p>　?。?）線路電抗標(biāo)幺值由公式④得</p><p><b>　?。?；</b>

26、;</p><p>　?。?）負(fù)載電抗標(biāo)幺值由公式②得</p><p>　　（5）電動機(jī)電抗標(biāo)幺值由公式⑥得</p><p><b>　　3.等值簡化電路圖</b></p><p>　　等值電路簡化過程如圖2和圖3所示。</p><p>　　考慮電動機(jī)的影響后，短路點(diǎn)的等值電抗為</p>

27、;<p>　　五、三相短路電流及短路功率</p><p>　　短路次暫態(tài)電流標(biāo)幺值 </p><p>　　短路次暫態(tài)電流有名值 </p><p><b>　　沖擊電流 </b></p><p><b>　　短路功率 </b></p><p>　　六、Y矩陣形

28、成于計(jì)算</p><p>　　計(jì)算機(jī)編程計(jì)算中，考慮了對地電容標(biāo)幺值和變壓器實(shí)際變比標(biāo)幺值。</p><p>　　導(dǎo)納矩陣等值電路如圖4所示，節(jié)點(diǎn)數(shù)為⑥，電抗標(biāo)幺值參考圖2。</p><p>　　(2)導(dǎo)納計(jì)算公式為：</p><p><b>　　公式⑩</b></p><p><b>

29、　　式中 </b></p><p>　?。?）變壓器變比的定義</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　變壓器變比標(biāo)幺值</b></p><p>　?。?）Y矩陣的形成。</p><p><b>　　對地電納</

30、b></p><p><b>　　Y=</b></p><p>　　短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值為</p><p>　　短路點(diǎn)次暫態(tài)短路電流為</p><p>　　短路點(diǎn)次暫態(tài)短路電流有名值為(kA)</p><p>　　短路點(diǎn)沖擊電流為(kA)</p><p>　　短路點(diǎn)短路

31、功率為(MVA)</p><p>　　兩種算法的次暫態(tài)短路電流比較誤差為ΔI=10.08-9.22=0.86(kA)</p><p><b>　　七、結(jié)論</b></p><p><b>　　1．解析法</b></p><p>　　短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值為</p><p>　　短

32、路點(diǎn)的次暫態(tài)短路電流為</p><p><b>　　2.Y矩陣</b></p><p>　　短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值為</p><p>　　短路點(diǎn)的導(dǎo)納標(biāo)幺值為</p><p>　　短路點(diǎn)的次暫態(tài)短路電流為</p><p><b>　　3.優(yōu)缺點(diǎn)</b></p>&l