电力系统课程设计短路电流计算.pdf

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成都学院（成都大学）课程设计报告I三相短路故障和单相短路故障分析摘要：

电网短路故障的短路计算是为提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的对话设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。

本课题设计任务是分析与计算短路故障的参数，即计算两种短路故障-对称短路（三相短路）和不对称短路（单相接地短路）下的短路电流。

关键词：

电网短路故障短路电流ShortcircuitcurrentcalculationofshortcircuitfaultinpowersystemAbstract:

thecalculationofshort-circuitfaultistoimprovetheanalysisandfaultcalculationprecisionandspeedforthepowersystemdesign,dialoguesafeoperation,equipmentselectionandrelayprotection,provideanimportantbasisfor.Thetaskofthisprojectistoanalyzeandcalculatetheparametersofshort-circuitfault,thatis,tocalculatetheshort-circuitcurrentoftwokindsofshortcircuitfaultssymmetricalshortcircuit（three-phaseshortcircuit）andunsymmetricalshortcircuit（singlephaseearthfault）.Keywords:

short-circuitfaultshort-circuitcurrent成都学院（成都大学）课程设计报告II目录第第1章章引言引言.11.1背景.11.2选题的目的和意义.11.3本课程设计的主要内容.1第第22章章设计内容设计内容.22.1基础资料.22.1.1电力系统简单结构图.22.1.2电力系统参数.22.2短路次暂态电流（功率）标幺值计算.3第第33章章短路计算短路计算.53.1电力系统等值电路.53.1.1各元件电抗标幺值计算.53.1.2电路简化.63.2三相短路计算.63.3单相短路计算.73.3.1各序网络制定及化简.83,3.2单相短路电流计算.11第第四四章章结束语结束语.13致谢致谢.14参考文献参考文献.15附录附录.14成都学院（成都大学）课程设计报告1第第11章章引言引言1.1背景随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。

短路的危险后果一般有以下的几个方面：

1、短路故障使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。

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、短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。

系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。

当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。

4、当短路发生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，造成大片地区停电。

这是短路故障的最严重后果。

5、发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。

因此，短路计算就显得特别重要，为电力系统设计与安全运行提供可靠依据。

1.2选题的目的和意义电力系统发生短路故障造成的危害性是最大的，作为电力系统三大计算之一，分析与计算短路故障的参数更为重要，本课程设计是计算两种短路故障-对称短路（三相短路）和不对称短路（单相接地短路）下的短路电流。

提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的对话设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。

1.3本课程设计的主要内容计算图中K点发生三相短路、单相接地时的短路次暂态电流的标幺值、实际值、冲击电流、短路容量。

成都学院（成都大学）课程设计报告2第第22章章设计内容设计内容2.1基础资料2.1.1电力系统简单结构图图21电力系统简单结构图2.1.2电力系统参数如图21所示的系统中K（3）点发生三相短路故障，分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。

（1）发电机参数由表1查的。

发电机G1：

额定有功功率110MW，额定电压UN=10.5KV；次暂态电抗标幺值X/=0.264，功率因素COSN=0.85。

发电机G2：

火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率25MW；额定电压UN=10.5KV；次暂态电抗标幺值X/=0.130；额定功率因素COSN=0.80。

（2）变压器铭牌参数由表1或参考文献新编工厂电气设备手册中查的。

变压器T1：

型号SFL7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，变压器额定容量10MV.A，一次电压110KV，短路损耗59KW，空载损耗16.5KW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=1.0。

变压器T2：

型号SFL7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，变压器额定容量31.5MV.A，一次电压110KV，短损耗148KW，空载损耗38.5KW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=0.8。

变压器T3：

型号SFL7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，变压器额定容量16MV.A，一次电压110KV，短损耗86KW，空载损耗23.5KW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=0.9。

（3）线路参数由表2和表3或参考文献新编工厂电气设备手册中查的。

线路1：

钢芯铝绞线LGJ-120,截面积120mm2，长度为100Km，每条线路单位长度的正序电抗X0

（1）=0.408/km；每条线路单位长度的对地电容b0

（1）=2.79x10-6S/km。

下标说明X0

（1）=X单位长度（正序）；X0

（2）=X单位长度（负序）。

线路2：

钢芯铝绞线LGJ-150,截面积150mm2，长度为100Km，每条线路单位长度的正序电抗X0

（1）=0.401/km；每条线路单位长度的对地电容b0

（1）=2.85x10-6S/km。

成都学院（成都大学）课程设计报告3线路1：

钢芯铝绞线LGJ-185,截面积185mm2，长度为100Km，每条线路单位长度的正序电抗X0

（1）=0.394/km；每条线路单位长度的对地电容b0

（1）=2.90x10-6S/km。

（4）负载L：

容量为8+j6（MV.A），负载的电抗标幺值XL*=（U2*/S2L*）QL*；电动机为2MW，启动系数为6.5，功率因素为0.86。

2.1.3参数数据设基准容量SB=100MV.A，基准电压UB=UavKV。

（1）SB的选取是为了元件参数标幺值计算方便，取SB=100MV.A。

（2）UB的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110KV、6KV、10KV，而平均额定电压分别为115、6.3、10.5KV。

平均电压Uav与线路额定电压相差5%的原则，故取UB=Uav。

（3）I为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量在时间t等于初值（零）时有效值。

满足产生最大短路电流的三个条件的最大次暂态短路电流作为计算依据。

（4）Mi为冲击电流，即为短路电流的最大瞬时值（满足产生最大短路电流的三条件及时间tK=0.01s）。

一般取冲击电流IKiMM2。

（5）KM为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数和故障的时刻。

其范围为21MK，高压网络一般取冲击系数KM=1.8。

2.2电抗标幺值计算

（1）发电机电抗标幺值NNBGGPSXXcos100（2-1）式中XG%为发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的%100GdXX；SB为已设定的基准容量（基准功率），MV.A；PN为发电机额定的有功功率，MV；COSN为发电机额定有功功率因素。

（2）负载电抗标幺值LLLQSUX22（2-2）式中U为元件所在网络的电压标幺值；SL为负载容量标幺值；QL为负载无功功率标幺值。

（3）变压器电抗标幺值NTBKTSSUX100%（2-3）变压器中主要是电抗，因其电抗，即忽略，由变压器电抗有名值推出电压器电抗标幺值为100%22*KNTNTBBTiUSUUSX（2-4）式中X*Ti为某一变压器电抗标幺值成都学院（成都大学）课程设计报告4为变压器电抗百分数；为基准容量，；、为变压器铭牌参数给定容量，、额定电压，；为基准电压取平均电压，。

（4）线路电抗标幺值lxUSXBBW02（2-5）式中X0为线路单位长度电抗；L为线路长度，；SB为基准容量，；UB为输电线路额定平均电压，基准电压，。

（5）电动机电抗标幺值（近似取值）NNBMLPSXcos5.61（2-6）式中SB为基准容量，；PN为发电机额定的有功功率，MV；COSN为发电机额定有功功率因素。

2.2短路次暂态电流（功率）标幺值计算

（1）短路次暂态电流标幺值（*I）*KXEI（2-7）BBUSII3*（2-8）式中取E=1；基准容量SB=100MV.A；基准电压UB=Uav（kV）。

（2）冲击电流（Mi）的计算IIIeIKiTMM55.28.12）1（22/01.0（2-9）（3）短路容量计算）（3*AMVIUISSBKB（2-10）成都学院（成都大学）课程设计报告5第第33章章短路计算短路计算3.1电力系统等值电路由图2-1可画出其等值电路图，将发电机等效为一阻抗与理想发电力串联，电动机等效为电抗与理想电动力串联，变压器等效为电抗如下图图3-1电力系统等值电路图3.1.1各元件电抗标幺值的计算设基准变压UB=Uav（KV），基准容量SB=100MV.A。

（1）发电机电抗标幺值416.08.0/2510013.0cos100%;204.085.0/110100264.0cos100%22*11*NNBGNNBGPSXXPSXX

（2）变压器电抗标幺值05.1101001005.10;33.05.311001005.10;656.0161001005.10100%1*2*3*TTNTBKTXXSSUX（3）线路电抗标幺值298.0115115100100394.0;303.0115115100100401.0;309.0115115100100408.03*2*021*LLBBLXXlxUSX成都学院（成都大学）课程设计报告6（4）负载电抗标幺值61006100/1122*LLLQSUX（5）电动机电抗标幺值62.686.0/25.61001cos5.61*NNBMPSX3.1.2电路简化先将图3-1各支路串联电抗相加得如下电路图（a）（a）（b）成都学院（成都大学）课程设计报告7（c）图3-2简化等值电路图将图（a）中理想电动机、发电机去掉的图（b）,利用串并联知识将各支路电抗化简（注意将短路点当作支路处理）的图（c）。

化简过程如下169.1309.0656.0204.01*3*1*11*LTGXXXX373.0）33.0416.0（5.0）（212*2*12*TGXXX348.1298.005.13*1*13*LTXXX303.60.6303.0*2*14*LLXXX283.0373.0169.1373.0169.1/12*11*15*XXX271.0303.6283.0303