课程设计(论文)
题目名称短路计算课程设计
课程名称电力系统暂态分析
学生姓名
学号
系、专业
指导教师
2014年6月28 日
邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业学生姓名学号
题目名称短路计算课程设计设计时间2014.6.16-6.2 8
课程名称电力系统暂态分析课程编号121202307 设计地点
一、课程设计（论文）目的
1.掌握电力系统短路计算的基本原理；
2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB语言或FORTRAN或C语言或C++语言）；
3.采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程计算。
二、已知技术参数和条件
如下图，已知发电机G1参数s=50mw，功率因数为0..9.。发电机G2参数s=40mw，功率因数为0.95.。线路：z45=0.2+j0.62，z46=0.1+j0.2.，z56=0.2+j0.4。负荷：Sl3=90mw，功率因数为0.92.。
三、任务和要求
1.掌握电力系统短路计算的基本原理；
2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB语言或FORTRAN或C语言或C++语言）；
3.采用计算机语言对短路计算进行计算机编程计算。
要求：1.手工计算，手写，采用A4纸，得出计算结果。2.编写程序：它包括程序源代码；程序说明；部分程序的流程图；程序运行结果，电子版。
注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；
2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）
[1]何仰赞.温增银.电力系统分析（上册）[M].华中科技大学出版社:第三版.2002年.
[2]何仰赞.温增银.电力系统分析（下册）[M].华中科技大学出版社:.第三版.2002年.
[3]陈衍.电力系统暂态态分析[M]. 北京水利电力出版社:2004年1月.
[4]电力研学网PSCAD论坛[DB／OL]．https://www.doczj.com/doc/b910486222.html,/html/87/t-63187.html，2011,3,12.
WDT—Ⅲ电力系统综合自动化试验台综合仿真实验室
五、进度安排
2014.06.10下达课程设计的计划书，设计题目、分组情况及课程设计的要求。
2014.06.16讲述课程设计的内容，软件的基本操作。
2014.06.17~06.22应用PSCAD/MA TLAB软件，对电力系统进行建模。
2014.06.23~06.25建立系统接线图的仿真模型，上机调试程序，得出仿真结果，进行分析，得出结论。
2014.06.26~06.27写出报告（A4打印），做好充分准备，现场考核基础知识、软件操作能力。准备答辩。
2014.06.28交报告，参加答辩。
六、教研室审批意见
教研室主任（签字）：年月日七|、主管教学主任意见
主管主任（签字）：年月日八、备注
指导教师（签字）：学生（签字）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名学号
系专业班级
题目名称短路计算课程设计课程名称电力系统暂态分析
一、学生自我总结
学生签名：2014年6月28日二、指导教师评定
评分项目平时成绩答辩课程设计内容综合成绩权重30%30%40%
单项成绩
指导教师评语：
指导教师（签名）：年月日
注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
目录
1 绪论 (1)
1.1意义及背景 (1)
1.2电力系统三大计算 (1)
1.3国内外电力系统发展现状 (2)
1.4课题要求及课题内容 (3)
1.5电力系统概述 (4)
2 电力系统短路类型及暂态分析 (5)
2.1电力系统短路类型分析 (5)
2.2电力系统三相短路分析 (5)
2.3电力系统不对称短路分析 (6)
3 方案设计 (9)
3.1计算机算法设计 (9)
3.2系统框图设计 (10)
总结 (17)
参考文献 (18)
1 绪论
1.1意义及背景
暂态是电力系统运行状态之一,由于受到扰动系统运行参量将发生很大的变化，处于暂态过程；暂态过程有两种，一种是电力系统中的转动元件，如发电机和电动机，其暂态过程主要是由于机械转矩和电磁转矩（或功率）之间的不平衡而引起的，通常称为机电过程，即机电暂态，另一种是变压器、输电线等元件中，由于并不牵涉角位移、角速度等机械量，故其暂态过程称为电磁过程，即电磁暂态[1]。同时它又是研究电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护鉴定，安全分析的工具。在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统短路计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。在三相系统中，短路故障又可分成三相短路、两相短路、单相短路、单相接地短路、两相接地短路等多种[2]。当电路发生短路时，能使导体温度迅速升高，绝缘破坏，甚至使导体发红，熔化，导致设备损坏。高压电网的短路故障可引起电网瓦解。短路产生的电弧、火花可引发火灾、爆炸、电伤等恶性事故。
1.2电力系统三大计算
(1)潮流计算
研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
(2)短路故障计算
主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及在电力网中的分布。短路电流计算是故障分析的的主要内容。短路电流计算的目的，是确定短路故障的严重程度，选择电气设备参数。整定继电保护，分析系统中负序及零序电流的分布，从而确定其对电气设备和系统的影响。
(3)稳定性计算
给定运行条件下的电力系统，在受到扰动后，重新回复到运行平衡状态的能力。系
统中的多数变量可维持在一定的范围，使整个系统能稳定运行。根据性质的不同，电力系统稳定性可分为功角稳定、电压稳定和频率稳定三类[3]。
1.3 国内外电力系统发展现状
1995年全世界的发电装机总容量为30.0亿kW，1998年为32.5kW。全世界人均用电量为2400kW·h。预计在1995～2020年的25年中，世界能源消耗将增加50%，电能消耗将翻一番，装机总容量达到60.0亿kW。这期间，电力建设投资需要330000亿美元。这就意味着每增加1kW电力，需要投资900美元。
20世纪70年代以前，世界电力处于大发展时间，那时电力年增长速度达7%。在这之后电力发展开始减慢，特别是发达国家，电力增长速度降为1%~3%，而发展中国家电力增长速度加快，达到3%~5%，特别是中国和印度。世界电力发展速度并不平衡，现在还有20亿人口未用上电。
中国电力工业始于1882年，至1999年已有117年历史。在此百余年中，中国电力工业的状况无不与当时的历史背景和时代特点紧密联系。旧中国67年的电力工业史，道路坎坷，步履蹒跚，至1949年全国装机容量仅为184.86万千瓦，年发电量为43.10亿千瓦时。新中国成立后，中国政府一直把电力工业作为国民经济的先行基础产业，并制定了一系列发展电力工业的方针政策。经全国电业职工的不懈努力，一座座火电厂拔地而起，一座座水电站横波卧浪，一条条输电线路纵横中国大地。到1998年底，全国发电装机容量已达2.77亿千瓦，年发电量已达11580亿千瓦时，分别由1949年的世界第21位和第25位均跃升为世界第2位，形成了一个较为完整的初步现代化的电力工业体系，为中国经济的发展和人民生活水平的提高作出了卓越的贡献[4]。其发展标志主要是：
—电源结构不断改善。从80年代开始，火电建设就进入了大机组、大容量、高参数阶段。至今全国已投入运行的60万千瓦及以上的大机组已有17台，正在建设的有27台，其中绥中电厂80万千瓦机组即将投产；水电建设，以浙江新安江水电站为起点，随着刘家峡、龙羊峡、二滩、天生桥一级和广州抽水蓄能电站等大型水电站的建成投产，全国水电装机容量已达6300万千瓦。占全国发电总装机容量的23.5％；以秦山和大亚湾核电站的建成投入运行为标志；中国从此结束了无核电的历史；同时，风能、地热、潮汐和太阳能等新能源发电有了较大发展。
—电网规模不断扩大。在加快电源建设的同时，加强了电网的同步建设。到1998年底，中国已拥有500千伏输电线路20093公里、330千伏输电线路7291 东、华中、西北六个跨省（区、市）电网和6个各自独立的省（区、市）电网，覆盖了全国所有城市和绝大部分乡镇农村。随着长江三峡工程的兴建和建成，中国电网即将进入大区电网互联，形成全国统一联合电网，实现全国范围内资源优化配置的新阶段。
—电力技术和管理水平明显提高。目前，中国已掌握30万、50万和超临界60万千瓦火电机组的设计、制造、安装运行技术和百万千瓦级核电机组的安装运行技术；掌握了180米级各类大坝的建筑技术。全国百万千瓦以上的大型发电厂已有68座。
新中国成立50年来，在大力发展电力工业的同时，中国政府十分重视环境保护和电力国际科技与经济合作交流。1997年颁布了《中国电力工业的发展与环境》白皮书，进一步确立了电力工业可持续发展战略，全面推进电力工业快速、持续、健康发展；中共十一届三中全会实行对外开放政策后，电力工业的国际合作范围逐步扩大，从引进国外技术、管理经验和发电设备，到利用国外资金办电，有力地促进了自身的发展[5]。根据中国2010年电力发展远景规划，到2010年全国发电装机总容量将达到5亿千瓦左右，实现全国联网，全国农村基本实现电气化。
欧盟指令对欧洲电力市场造成的影响主要有：分开会计账目的规定迫使许多公司就发电、输电和配电业务成立不同的法人实体；行业并购和重组增加；公司开始从技术推动市场策略向以市场为主导的业务阶段过渡；消除了欧洲共同体间内部贸易的壁垒，竞争促进了价格的下降。为解决国与国之间电网互联薄弱，线路堵塞的问题，加快欧洲统一市场建设，实现更大范围内的资源优化配置，欧洲正努力加强国与国之间的联网建设[6]。他们认为同步电网没有界限，越大越好。因此，除加强欧洲大陆联网建设外，他们还计划建设环地中海电网，将北非、中东等二十几个国家电网连接到一起，实现优势互补。
1.4课题要求及课题内容
（1）熟悉PSCAD/MA TLAB软件；
（2）查阅相关资料,建立系统三相接线图的模型以及建模过程；
（3）依据相关资料，做出来的仿真结果；
（4）学会分析仿真结果，并得出结论
内容为如图1测试系统所示，母线f3 、f5 各自发生短路和同时发生短路（三相短路和不对称短路）时的短路电流和电压结果，以及分析对发电机的影响。
1.5电力系统短路故障概述
电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障。一般说来，最严重的短路是三相短路。当发生短路时，其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路，以避免故障部分继续遭受危害，并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来，这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能力，即必须经得起“可能最大短路的侵扰”而不致损坏。因此，电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算机辅助计算势在必行。
2 电力系统短路类型及暂态分析
2.1电力系统短路类型分析
在电力系统的运行过程中,时常会发生故障,如短路故障、断线故障等。其中大多数是短路故障(简称短路)。所谓短路,是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。在正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的。表2-1示出三相系统中短路的基本类型。电力系统的运行经验表明，单相短路接地占大多数。三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其它几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。上述各种短路均是指在同一地点短路,实际上也可能是在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点短路。产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
2.2电力系统三相短路分析
短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害。在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍。短路点距发电机的电气距离愈近（即阻抗愈小），短路电流愈大。
图2-1 无限大功率电源供电的三相电路突然短路
简单三相电路中发生突然对称短路的暂态过程图2-1所示：
短路种类短路类型示意图符号对称短路三相短路 f(3)
不对称短路单相接地短路f(1)两相短路
f(2)两相接地短路f(1,1)
表2-1 短路类型
在此电路中假设电源电压幅值和频率均为恒定，这种电源称为无限大功率电源。实际上，真正的无限大功率电源是没有的，而只能是一个相对的概念，往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对大小来判断电源能否作为无限大功率电源。若供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%时，则可认为供电电源为无限大功率电源。在这种情况下，外电路发生短路对电源影响很小，可近似地认为电源电压幅值和频率保持恒定。
2.3电力系统不对称短路分析
电力系统简单不对称故障可分为单相接地短路、两相短路、两相短路接地、单相断开和两相断开等。电力系统运行经念表明，单相短路占大多数，上述短路均是指在同一地点短路，实际上也可能在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点接地短路。依照短路发生的地点和持续时间不同，它的后果可能使用户的供电情况部分地或全部地发生故障。人们在长期的实践中发现，在三相电路中，任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为三组三相对称的相量分量。在线性电路中，可以用叠加原理对这三组对称分量按照三相电路去解，然后将其结果叠加起来。就是不对称三相电路的解答，
这个方法就叫做对称分量法。设a F ，b
F ，c F 为三相系统中任意一组不对称的三相量，可以分解为三组对称的三序分量如下：
Fa = Fa （1）+ Fa （2）+ Fa （0） Fb = Fb （1）+ Fb （2）+ Fb （0） Fc = Fc （1）+ Fc （2）+ Fc （0）
对称分量法在不对称短路计算中的应用 电力系统的正常运行一般是对称的，它的三相电路的参数相同，各相的电流，电压对称，这就是说只有正序分量存在。当电力系统的某一点发生不对称故障时，它的对称条件受到破坏，三相对称电路就成为不对称的了。此时，可用对称分量法，将实际的故障系统变成三个互相独立的序分量系统，而每个序分量系统本身又是三相对称的，从而就可以用进行电路计算了。
网络中各点电压的不对称程度主要有负序分量决定。负序分量越大，电压越不对称。其中单相短路时电压的不对称程度要比其他类型的不对称短路时小些。不管发生何种不对称短路，短路点的电压最不对称，电压不对称程度将随着离短路点距离的增大而逐渐减弱。
正序等效定则，是指在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量与在短路点各相中接入附加电抗而发生三相短路时的电流相等。所有短路类型短路电流的正序分量可以统一写成：
I
）
（）
（n 1fa =
）
（）（）（）
（n 1ff 0f
X X j U ?+
)(n X ?表示附加电抗，上角标（n ）代表短路类型。短路电流的绝对值与正序分量的绝对
值成正比，即
n
fa n n f
I m I )1()()(=，试中)(n m 为比列系数。其值视短路类型而定如表
2-2所示：
短路类型f （n ）
）（n X ?
）
（n m
两相接地端路f （1，1）
）
（）（）
（）（0ff 2ff 0ff 2ff X X X X +
)
(X X j
-13)0()1()0(2ff ff ff ff X X +）（
三相短路f （3）
0 1
两相短路f （2）
）（2ff X
3
单相短路f （1）
）（）（0ff 2ff X X +
3
表2-2 短路类型
3方案设计
3.1计算机算法设计
C是一门通用语言，应用的面比较广，而MatLab是一门用于特殊用途的语言，提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。
Matlab的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多.在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JA V A的支持.可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。
Matlab是一个高度集成的系统，集科学计算、图象处理、声音处理于一体，具有极高的编程效率。近年来，Matlab已经从最初的“矩阵实验室”，渗透到科学与工程计算的多个领域，在自动控制、信号处理、神经网络、模糊逻辑、小波分析等多个方向，都有着广泛的应用. 解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器等。
MATLAB 是由美国Mathworks 公司开发的大型软件。在MATLAB 软件中，包括了两大部分：数学计算和工程仿真。其数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能。在工程仿真方面，MATLAB 提供的软件支持几乎遍布各个工程领域，并且不断加以完善。在电力系统反面有专门的工具箱——SimPowerSystems，给从事电力研究的工作人员带来了巨大的便利。
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。其中电力行业的专用工具箱SimPowerSystems也在电力系统分析与计算中发挥了重大作用。
电力系统元件库SimPowerSystems包括10类库元件分别是电源元件(ElectricalSources)、线路元件(Elements)、电力电子元件(Power Electronics)、电机元件(Machines)、连接器元件(Connectors)、电路测量仪器(Measurements)、附加元件(Extras)、演示教程(Demos)、电力图形用户接口(powergui)和电力系统元件库模型
(powerlib_models。
3.2系统框图设计
PSCAD为用户提供了一些特殊的运行元件用于在线控制输入数据，并且可以记录及显示EMTDC输出数据，比如图形框、图表、曲线和一些仪表。用户可以直接控制EMTDC的输入变量，所以可以在仿真运行时改变这些变量。对于输出的图形信息或者整个图形框，用户可以把其作为图片复制出来，或者提取其中的变量数据信息。PSCAD软件中模块主要用于整合多个元件，把具有一定功能的元件组放入一个可称之为“子系统”的模块中，这样使得整个系统看起来更为简洁。连接模块和外部电路的信号有两种：数据信号（Data Signals）和电气信号（Electrical Signals）。
根据课题要求，设计系统框图如图和仿真波形如下图所示。从PSCAD仿真图中可以看到整个模块的模型，各母线间的线路采用π型等值电路模块；发电机模型由同步电机、励磁系统和调速系统组成；以及短路类型由短路装置模块设置。短路电流通过电流表测量，这样短路电流就能在图表来观测
（1）无稳定器和励磁系统模式的电路设计以及仿真波形
图3.1 无稳定器和励磁系统模式模式仿真图
无稳定器和励磁系统模式的电压电流仿真波形如图3.2、3.3、3.4、3.5所示。
0.200 0.220 0.240 0.260 0.280 0.300 0.320 0.340 0.360 0.380
... ... ...-4.0k -3.0k -2.0k -1.0k 0.0 1.0k 2.0k 3.0k y
E A
-0.10
0.60
y
IA
图3.2无稳定器和励磁系统f5单相接地短路电压电流波形图
M ain : F3
0.180 0.200 0.220 0.240 0.260 0.280 0.300 0.320 0.340
... ... ...
-2.5k 2.0k
y
E A1
-0.60
0.10
y
IA1
图3.3无稳定器和励磁系统f3单相接地短路电压电流波形图
M ain : F5
0.220 0.240 0.260 0.280 0.300 0.320 0.340 0.360 0.380 0.400
... ... ...
-6.0k -4.0k -2.0k 0.0 2.0k 4.0k 6.0k y
E A
-10.0
-8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 y
IA
图3.4无稳定器和励磁系统f5三相短路电压电流波形图
0.200 0.250 0.300 0.350
0.400 0.450
... ... ...-2.5k 2.0k
y
E A1
-0.0060
0.0050
y
IA1
图3.5 无稳定器和励磁系统f3三相短路电压电流波形图
无稳定器和励磁系统的单相接地短路冲击电流较大，电压瞬间为零，短路时间过后电压值恢复原来的值，系统又达到稳态。
(2) 加励磁无稳定器的电路设计以及电压电流仿真波形
图3.6 加励磁无稳定器系统模式仿真图
加励磁系统模式仿真电压电流波形如图3.7,3.8，3.9,3.10所示：
Main :F5
0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450
... ... ...-1.0k 1.0k
y
E A
-0.200
0.250
y
IA
图3.7 加励磁系统模式f5单相接地短路电压电流仿真图
M ain : F3
0.150 0.175 0.200 0.225 0.250 0.275 0.300 0.325 0.350 0.375
... ... ...-1.0k 0.6k
y
E A1
-0.250
0.200
y
IA1
图3.8 加励磁系统模式f3单相接地短路电压电流仿真图
M ain :F5
0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450
... ... ...-1.0k 1.0k
y
E A
-6.0
-4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0
y
IA
图3.9 加励磁系统模式f5三相短路电压电流仿真图
Main : F3
0.150 0.175 0.200 0.225 0.250 0.275 0.300
0.325 0.350 0.375
... ... ...-1.0k 0.6k
y
E A1
-2.00
2.00
y
IA1
图3.10 加励磁系统模式f3三相短路电压电流仿真图
加励磁系统模式发生故障，短路冲击电流比没有加励磁系统的更大，电压波动也更大，三相故障更加严重。
（3）完整模型的电路设计以及电压电流仿真波形
图3.11 完整系统模式仿真图
完整系统发生故障，短路电压电流比没有加稳定器的系统更快回到稳定，同时，冲击电流比没有加稳定器时更小。
完整系统模式仿真电压电流波形如图3.12,3.13，3.14,3.15所示：
Main :F5
0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500
... ... ...-300 -200 -100 0 100 200 300 y
EA
-0.40
1.60
y
IA
图3.12 完整系统模式f5单线接地短路电压电流仿真图
Main : F3
0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500
... ... ...-3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 y
E A1
-200
200
y
IA1
图3.13 完整系统模式f3单线接地短路电压电流仿真图
南昌工程学院 课程设计 (论文) 机械与电气工程学院电气工程及其自动化专业课程设计（论文）题目电力系统短路电流计算 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2013 年11 月30 日
成绩： 评语： 指导教师： 年月日
南昌工程学院 课程设计（论文）任务书
机械与电气工程学院 10电气工程及其自动化专业班学生： 日期：自 2013 年 11 月 18 日至 2013 年 11 月 30 日 指导教师： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 教研室：电气工程教研室主任： 附录：短路点的设置如下，计算时桥开关和母连开关都处于闭合状态。
一、取基准容量： S B=100MVA 基准电压：U B=U av 二、计算各元件电抗标幺值： =0.0581， (1)X L=0.401Ω／km ，L1=16.582km L2=14.520km ，X d1=X d2=X'' d 系统电抗标幺值X'' =0.0581，两条110kV进线为LGJ-150型 d 线路长度一条为16.582km,另一条为14.520km.。 (2)主变铭牌参数如下： 1﹟主变：型号 SFSZ8-31500/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±4×2.5%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=10.47 U K(3-1)=18 U K(2-3)=6.33 短路损耗（kw） P K(1-2)=169.7 P K(3-1)=181 P K(2-3)=136.4 空载电流（%） I0(%)=0.46 空载损耗（kW） P0=40.6 2﹟主变：型号 SFSZ10-40000/110 接线 Y N/Y N/d11 变比 110±8×1.25%∕38.5±2×2.5%∕10.5 短路电压（%） U K(1-2)=11.79 U K(3-1)=21.3 U K(2-3)=7.08 短路损耗（kW） P K(1-2)=74.31 P K(3-1)=74.79 P K(2-3)=68.30 空载电流(%) I0(%)=0.11 空载损耗（kW） P0=26.71 (3)转移电势E∑=1
短路容量及短路电流的计算 1、计算公式： 同步电机及发电机标么值计算公式： r j d d S S x X ?= 100%""* （1-1） 变压器标么值计算公式： rT j k T S S u X ?= 100%* （1-2） 线路标么值计算公式： 2*j j L L U S L X X ??= （1-3） 电抗器标么值计算公式： j j r r k k U I I U x X ? ?= 100%* （1-4） 电力系统标么值计算公式：s j s S S X = * （1-5） 异步电动机影响后的短路全电流最大有效值： 2 ""2""])1()1[(2)(M M ch s s ch M s ch I K I K I I I -+-++=?? （1-6） 其中：%"d x 同步电动机超瞬变电抗百分值 j S 基准容量，100MV A j U 基准容量，10.5kV j I 基准电流，5.5kA r S 同步电机的额定容量，MV A rT S 变压器的额定容量，MV A %k u 变压器阻抗电压百分值 L X 高压电缆线路每公里电抗值，取0.08km /Ω 高压电缆线路每公里电抗值，取0.4km /Ω L 高压线路长度，km
r U 额定电压，kV r I 额定电流，kA %k x 电抗器的电抗百分值 s S 系统的短路容量，1627MV A "s I 由系统送到短路点去的超瞬变短路电流，kA "M I 异步电动机送到短路点去的超瞬变短路电流，kA ，rM qM M I K I 9.0"= rM I 异步电动机的额定电流，kA qM K 异步电动机的启动电流倍数，一般可取平均值6 s ch K ?由系统馈送的短路电流冲击系数 M ch K ?由异步电动机馈送的短路电流冲击系数，一般可取1.4~1.7 2、接线方案 图1 三台主变接线示意图 3、求k1点短路电流的计算过程 3.1网络变换
课程设计 ( 论文 )- 基于 MATLAB的电力系统单相短路故障分析与 仿真
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电力系统分析课程设计说明书题目：单相接地短路 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 1307 姓名：陈欢
目录 课程设计（论文）任务书 ----------------------- （1）引言 ------------------------------------------------------------------- （ 3）第一章．电力系统短路故障分析------------------------------- （ 4）第二章．电力系统单相短路计算-------------------- （ 5）2.1 简单不对称故障的分析计算---------------------- （ 5） 2.1.1. 对称分量法 ------------------- （5） 2.2 单相接地短路------------------------------ （ 6） 2.2.1. 正序等效定则 ---------------------------- （6） 2.2.2. 复合序网 --------------------------------- （6） 2.2. 3. 单相接地短路分析 --------------------------- （7）第三章．电力系统单相短路时域分析 ---------------- （ 10）3.1 仿真模型的设计与实现------------------------ （10） 3.1.1. 实例分析 -------------------------------- （10） 3.1.2. 仿真参数 ----------------------------- -- -- -- （11）3.2 仿真结果分析------------------------------- （13） 结束语 ----------------------------------------- （ 18）参考文献 --------------------------------------- （ 18）
短路电流 科技名词定义 中文名称：短路电流 英文名称：short-circuit current 定义：在电路中，由于短路而在电气元件上产生的不同于正常运行值的电流。 应用学科：电力（一级学科）；电力系统（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 短路电流 short-circuit current 电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。 目录
短路电流分类 三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。 发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路 短路电流相关示意图 时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动 力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正 确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件. 计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多. 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗. 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.
一种实用的短路电流计算方法 尚德彬中原油田设计院 [摘要]本文针对短路电流计算复杂，易出差错等原因，根据自己实际工作中对短路电流的计算，总结出了一种简单、实用、易于掌握的计算方法。 [关键词]短路电流实用计算方法 一、概述 在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。按照传统的计算方法有标么值法和有名值法等。采用标么值法计算时，需要把不同电压等级中元件的阻抗，根据同一基准值进行换算，继而得出短路回路总的等值阻抗，再计算短路电流等。这种计算方法虽结果比较精确，但计算过程十分复杂且公式多、难记忆、易出差错。下面根据本人在实际工作中对短路电流的计算，介绍一种比较简便实用的计算方法。 二、供电系统各种元件电抗的计算 通常我们在计算短路电流时，首先要求出短路点前各供电元件的相对电抗值，为此先要绘出供电系统简图，并假设有关的短路点。供电系统中供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器及架空线路(包括电缆线路)等。目前，一般用户都不直接由发电机供电，而是接自电力系统，因此也常把电力系统当作一个“元件”来看待。 假定的短路点往往取在母线上或相当于母线的地方。图1便是一个供电系统简图，其中短路点d1前的元件有容量为无穷大的电力系统，70km的110kV架空线路及3台15MVA的变压器，短路点d2前则除上述各元件外，还有6kV，0.3kA，相对额定电抗(XDK%)为4的电抗器一台。 下面以图1为例，说明各供电元件相对电抗(以下“相对”二字均略)的计算方法。 1、系统电抗的计算 系统电抗，百兆为1，容量增减，电抗反比。本句话的意思是当系统短路容量为100MVA时，系统电抗数值为1; 当系统短路容量不为100MVA，而是更大或更小时，电抗数值应反比而变。例如当系统短路容量为200MVA时，电抗便是0.5(100/200=0.5); 当系统短路容量为50MVA时，电抗便是2(100/50=2)，图1中的系统容量为“∞”，则100/∞=0，所以其电抗为0。
邵阳学院 《电力系统暂态分析》课程设计题目：电力系统短路故障电流计算 姓名刘彪 年级 04级 专业电气工程及其自动化 学号 0441025035 院系信息与电气工程系 指导老师黄肇王晓芳 信息与电气工程系电气工程及其自动化教研室制
目录 第一部分电力系统短路故障电流计算任务 (1) 一．题目 二．设计目的与要求 三．主要内容 四．基本原理 五、计算实例 六、短路电流计算的步骤 七、对称短路计算原理框图 第二部分手工计算所得结果 (8) 一、元件参数计算及等值电路 二、三相对称短路电流和容量的计算 第三部分本题目的计算机解法 (13) 一、计算机程序编写 二、计算机设计序所得结果 第四部分课程设计总结 (20)
第一部分电力系统短路故障电流计算任务 一．题目 电力系统短路故障电流的计算机计算 二．设计目的与要求 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，分析短路故障的参数更为重要。通过课程设计, 使学生巩固电力系统三相短路计算的基本原理与方法，掌握短路电流的数值求解方法，开发系统短路故障电流的计算程序。同时，通过软件开发，也有助于计算机操作能力和软件开发能力的提高。 要求手工计算和计算机仿真出给定系统短路后的短路电流（含支路电流）和节点电压。开发语言：FORTRAN 或C 语言或MATLAB软件。 三．主要内容 1. 形成算例系统节点导纳矩阵,准备原始数据，并手工计算短路电流。 2. 复习系统三相短路的基本原理，建立数学模型。 3. 确定合适的数值计算方法（矩阵直接求逆，节点优化编号，LR 分解）。 4. 上机编程调试，分析。 5. 仿真算例系统的短路电流﹑支路电流和节点电压，并与手工计算比较。 6. 上机演示答辩，书写该课程设计说明书。 四．基本原理 1、数学模型的建立 电力网络的数学模型是指将网络的有关参数和变量及其相互关系归纳起来所组成的﹑可反映网络性能的数学方程式。（节点电压方程﹑回路电流方程） 2、本次设计，拟采用运用节点导纳矩阵的节点电压方程。 IB=YBUB 3、三相对称短路计算原理及不对称短路计算原理 2、计算方法的确定 本次设计采用“线性方程组求解的直接法与LR 分解法”。 五、计算实例
某某大学 《电力系统建模及仿真课程设计》总结报告 题目：基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析 姓名 学号 院系 班级 指导教师
摘要：本次课程设计是结合《电力系统分析》的理论教学进行的一个实践课程。 电力系统短路故障，故障电流中必定有零序分量存在，零序分量可以用来判断故障的类型，故障的地点等，零序分量作为电力系统继电保护的一个重要分析量。运用Matlab电力系统仿真程序SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型，并在此基础上对电力系统多中故障进行仿真，仿真波形与理论分析结果相符，说明用Matlab对电力系统故障分析的有效性。实际中无法对故障进行实验，所以进行仿真实验可达到效果。 关键词：电力系统；仿真；短路故障；Matlab；SimPowerSystems Abstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect. Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems - 1 - 目录 一、引言 ............................................ - 3 -
第6章短路电流计算 2018年专业案例(上午卷) 题6-10：某新建35/10kV变电站，两回电源可并列运行，其系统接线如下图所示，已知参数均列在图上，采用标幺值法计算，不计各元件电阻，忽略未知阻抗，汽轮发电机相关数据参见《工业与民用供配电设计手册》(第四版)，请回答下列问题，并列出解答过程。 6.假设断路器QF1闭合，QF5断开，d1点发生三相短路时，该点的短路电流初始值及短路容量最接近下列哪组数值？ (A)9.76kA，177.37MVA(B)10.32kA，187.59MVA (C)12.43kA，225.99MVA(D)15.12kA，274.94MVA 答案：【】(QQ群424457409) 解答过程： 7.假设断路器QF2闭合，QF5断开，d2点发生三相短路时，该点的短路电流初始值及短路容量最接近下列哪组数值？ (A)4.53kA，82.18MVA(B)6.22kA，113.15MVA (C)7.16kA，130.24MVA(D)7.78kA，141.49MVA 答案：【】(QQ群424457409) 解答过程：
【纳米教育?】第6章短路电流计算 8.假设断路器QF1～QF5闭合，两路电源同时运行，当d3点发生三相短路故障时，地区电网电源提供的短路电流交流分量初始有效值为12kA不衰减，直流分量衰减时间常数为30，发电机电源提供的短路电流交流分量初始有效值为6kA不衰减，直流分量衰减时间常数为60。请计算断路器QF6的额定关合电流最小值最接近下列那项数值？ (A)16.54kA (B)32.25kA (C)34.50kA (D)48.79kA 答案：【】(QQ群424457409) 解答过程： 9.当断路器QF1~QF4闭合，QF5断开时，10kV1#母线三相短路电流初始值为9kA，10kV2#母线三相短路电流初始值为6kA。若在变压器T3高压侧安装电流速断保护，请计算电流速断保护装置一次动作电流及灵敏系数为下列哪组数值？（可靠系数取1.3） (A)1.39kA，3.75 (B)1.45kA，3.58 (C)2.41kA，2.17 (D)2.85kA，1.82 答案：【】(QQ群424457409) 解答过程： 10.当断路器QF5断开时，10kV 1#母线三相短路电流初始值为9kA。10kV 2#母线三相短路电流初始值为6kA。若在变压器T3高压侧安装带时限的过电流保护作为变压器低压侧后备保护，请计算过电流保护装置一次动作电流及灵敏系数为下列哪组数值？（过负荷系数取1.5） (A)144.34A，6.06 (B)144.34A，7.0 (C)250A，3.5 (D)250A，4.04 答案：【】(QQ群424457409) 解答过程：
采用标幺值计算短路电流 1.短路电流的计算（以35KV为例） 利用标幺值来计算短路电流。采用标幺值计算，能够简化计算、便于比较分析。图4.1为供电系统图。 图4.1 供电系统图 图4.2为系统为最大运行方式，二台变压器并联运行。 图4.2 最大运行方式 图4.3系统为最小运行方式，一台变压器单独运行。 图4.3 最小运行方式 2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）确定基准值
取Sd=100 MVA , Uc1=37 KV , Uc2=0.4 KV kA kV MVA Uc Sd Id 65.13531003 11=?= = kA kV MVA Uc Sd Id 34.1444.031002 32=?== 2）电力系统的电抗标幺值： 由教材附录表3，选择断路器的型号为SN10-10II/1000，容量Soc=1000MVA. 三相双绕组电力变压器单相阻抗： %5.716）%6%17.5%10（21）-(21%低-中低 -高中 -高1=++?= += ?U U U u k %75.10）%17%6-.5%10（21）-(21%低 -高低-中中 -高2=+?=+= ?U U U u k %13.3）.5%10-%17%6（2 1）-(21%中 -高低-中低 -高3=+?=+= ?U U U u k NT k T S S u X d 11100 %?= * = 532.0.531100100.7516=?? NT k T S S u X d 22 100 %?= * = 342.0.53110010075.10=?? NT k T S S u X d 33 100 %?= * = 100.0.5 3110010013.3=?? 相双绕组变压器阻抗：=* T X 1T X +* 2T X + 3 2 1T T T X X X *=0.532+0.342+ 100 .0342 .0532.0? =2.694 电力系统输出阻抗: 052.01918 100oc d X S == = St S 统最大运行方式 ：600 .1347.152.00500 1002 X oc d S * 1 =++= + += * T X S S X 统最小运行方式 ：946.2694.252.00500 100X oc d S * 11 =++= ++= * T X S S X 3）架空线路的电抗标幺值： 导线型号为LJ-70,所以查表得0X =0.358Ω/km 。
【最新整理，下载后即可编辑】 工厂供电课程设计示例 一、设计任务书（示例） （一）设计题目 X X机械厂降压变电所的电气设计 （二）设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 （三）设计依据 1、工厂总平面图，如图11-3所示
2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600 h ，日最大负荷持续时间为6 h 。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220伏。本厂的负荷统计资料如表11-3所示。 表11-3 工厂负荷统计资料（示例） 厂 房编号厂房 名称 负 荷 类 别 设备 容量 (KW) 需要 系数 Kd 功率 因数 cosφ P30 (KW) Q30 (Kvar) S30 (KVA) I30 (A) 1 铸造 车间 动 力 300 0.3 0.7 照 6 0.8 1.0
3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-150 ，导线为等边三角形排列，线距为2 m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约8 km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500 MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7 s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80 km，电缆线路总长度为25 km 。 4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为38°C，年平均气温为23°C，年最低气温为-8°C，年最热月平均最高气温为
电力系统分析 综合课程设计报告 电力系统的潮流计算和故障分析 学院：电子信息与电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 2014年 10月 29 日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求和设计指标 (1) 2.1设计要求 (1) 2.2设计指标 (2) 2.2.1网络参数及运行参数计算 (2) 2.2.2各元件参数归算后的标么值： (2) 2.2.3 运算参数的计算结果： (2) 三、设计内容 (2) 3.1电力系统潮流计算和故障分析的原理 (2) 3.1.1电力系统潮流计算的原理 (2) 3.1.2 电力系统故障分析的原理 (3) 3.2潮流计算与分析 (4) 3.2.1潮流计算 (4) 3.2.2计算结果分析 (8) 3.2.3暂态稳定定性分析 (8) 3.2.4暂态稳定定量分析 (11) 3.3运行结果与分析 (16) 3.3.1构建系统仿真模型 (16) 3.3.2设置各模块参数 (17) 3.3.3仿真结果与分析 (21) 四、本设计改进建议 (22) 五、心得总结 (22) 六、主要参考文献 (23)
一、设计目的 学会使用电力系统分析软件。通过电力系统分析软件对电力系统的运行进行实例分析，加深和巩固课堂教学内容。 根据所给的电力系统，绘制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后成一个切实可行的电力系统计算应用程序，通过自己设计电力系统计算程序不仅可以加深学生对短路计算的理解，还可以锻炼学生的计算机实际应用能力。 熟悉电力系统分析综合这门课程，复习电力系统潮流计算和故障分析的方法。了解Simulink 在进行潮流、故障分析时电力系统各元件所用的不同的数学模型并在进行不同的计算时加以正确选用。学会用Simulink ，通过图形编辑建模，并对特定网络进行计算分析。 二、设计要求和设计指标 2.1设计要求 系统的暂态稳定性是系统受到大干扰后如短路等，系统能否恢复到同步运行状态。图1为一单机无穷大系统，分析在f 点发生短路故障，通过线路两侧开关同时断开切除线路后，分析系统的暂态稳定性。若切除及时，则发电机的功角保持稳定，转速也将趋于稳定。若故障切除晚，则转速曲线发散。 图1 单机无穷大系统 发电机的参数： SGN=352.5MWA,PGN=300MW,UGN=10.5Kv,1=d x ,25.0'=d x ,252.0''=x x ,6.0=q x , 18.0=l x ,01.1'=d T ,053.0"=d T ,1.0"0=q T ,Rs=0.0028,H(s)=4s;TJN=8s,负序电抗：2.02=x 。 变压器T-1的参数:STN1=360MVA,UST1%=14%,KT1=10.5/242; 变压器T-2的参数:STN2=360MVA,UST2%=14%,KT2=220/121;
短路容量及短路电流的计算 欧阳家百（2021.03.07） 1、计算公式： 同步电机及发电机标么值计算公式： r j d d S S x X ?= 100%""*（1-1） 变压器标么值计算公式：rT j k T S S u X ?= 100%*（1-2） 线路标么值计算公式：2*j j L L U S L X X ??=（1-3） 电抗器标么值计算公式：j j r r k k U I I U x X ? ?= 100%*（1-4） 电力系统标么值计算公式：s j s S S X = *（1-5） 异步电动机影响后的短路全电流最大有效值： 2 ""2""] )1()1[(2)(M M ch s s ch M s ch I K I K I I I -+-++=?? （1-6）
其中：%"d x 同步电动机超瞬变电抗百分值 j S 基准容量，100MV A j U 基准容量，10.5kV j I 基准电流，5.5kA r S 同步电机的额定容量，MV A rT S 变压器的额定容量，MV A %k u 变压器阻抗电压百分值 L X 高压电缆线路每公里电抗值，取 0.08km /Ω 高压电缆线路每公里电抗值，取0.4km /Ω L 高压线路长度，km r U 额定电压，kV r I 额定电流，kA %k x 电抗器的电抗百分值 s S 系统的短路容量，1627MV A "s I 由系统送到短路点去的超瞬变短路电流，kA
"M I 异步电动机送到短路点去的超瞬变短路电流，kA ， rM qM M I K I 9.0" = rM I 异步电动机的额定电流，kA qM K 异步电动机的启动电流倍数，一般可取平均值6 s ch K ?由系统馈送的短路电流冲击系数 M ch K ?由异步电动机馈送的短路电流冲击系数，一般可取 1.4~1.7 2、接线方案 图1 三台主变接线示意图 3、求k1点短路电流的计算过程 3.1网络变换 （a ） （b ） （c ） （d ）
电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计
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电力系统分析课程设计 电力系统短路故障的计算机算法程序设计 姓名____刘佳琪___ 学号_2014409436__ 班级__20144094___ 指导教师___鲁明芳____
目录 1 目的与原理 (1) 1.2 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 (1) 1.2 设计原理 (1) 1.2.1计算机计算原理 (1) 1.2.2电力系统短路计算计算机算法 (2) 2 计算机编程环境及编程语言的选择 (2) 2.1 优势特点 (2) 2.1.1编程环境 (3) 2.1.2简单易用 (3) 2.1.3强处理能力 (3) 2.1.4图形处理 (3) 2.1.5模块集和工具箱 (4) 2.1.6程序接口 (4) 2.1.7应用软件开发 (4) 3 对称故障的计算机算法 (5) 3.1 用阻抗矩阵计算三相短路电流 (7) 3.2 用节点导纳矩阵计算三相短路电流 (9) 4 附录程序清单 (14) 4.1 形成节点导纳矩阵 (14) 4.2 形成节点阻抗矩阵 (15) 4.2 对称故障的计算 (17)
1 目的与原理 1.1 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 电力系统正常运行的破坏多半是由于短路故障引起的，发生短路时，系统从一种状态剧变成另一种状态，并伴随复杂的暂态现象。所谓短路故障，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。 本文根据电力系统三相对称短路的特点，建立了合理的三相短路的数学模型，在此基础上，形成电力系统短路电流实用计算方法；节点阻抗矩阵的支路追加法。编制了对任意一个电力系统在任意点发生短路故障时三相短路电流及其分布的通用计算程序，该办法适用于各种复杂结构的电力系统。从一个侧面展示了计算机应用于电力系统的广阔前景。 根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序使同学对电力系统分析有进一步理解，同时加强计算机实际应用能力的训练。 电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障，一般说来，最严重的短路是三相短路。当发生短路时，其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路，以避免故障部分继续遭受危害，并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来，这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能力，即必须经得起可能最大短路的侵扰而不致损坏。因此，电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算机辅助计算势在并行。 1.2 设计原理 1.2.1 计算机计算原理 应用计算机进行电力系统计算，首先要掌握电力系统相应计算的数学模型；其次是运用合理的计算方法；第三则是选择合适的计算机语言编制计算程序。 建立电力系统计算的相关数学模型，就是建立用于描述电力系统相应计算的有关参数间的相互关系的数学方程式。该数学模型的建立往往要突出问题的主要方，即考虑影
案例题 1，有一台三绕组变压器，容量为25MV A ，电压为110/35/10KV ，阻抗电压U k %按第二种组合方式(即降压型)为U k12%=10.5，U k13%=18，U K23%=6.5，接入110KV 供电系统，系统短路容量S S ”=1500MV A,见下图。 (1)阻抗电压的这种组合，则高、中、低三个绕组排列顺序自铁芯向外依次为(C )。 A 、中—低—高 B 、高—中—低 C 、低—中—高 D 、高—低—中 (2)每个绕组的等值电抗百分值为(D)。 A 、1x =11 2x =7 3x =－0.5 B 、1x =7 2x =－0.5 3x =11 C 、1x =－0.5 2x = 11 3x =7 D 、1x =11 2x =－0.5 3x =7 (3)取基准容量S j =100MV A ，则每个绕组归算到基准容量时的电抗标幺值为( B )。 A 、28.01=*x 02.02-=*x 44.03=*x B 、44.01=*x 02.02-=*x 28.03=*x C 、28.01=*x 44.02=*x 02.03-=*x D 、44.01=*x 28.02=*x 02.03-=*x 1 2 1 37KV K 3
(4)短路点K 1的超瞬态三相短路电流周期分量有效值"K I 为(A )。 A 、3.2KA B 、3.71KA C 、1.98KA D 、2.17KA (5)短路点K 2的超瞬态三相短路电流周期分量有效值"K I 为(D )。 A 、7.64KA B 、11.29KA C 、13.01KA D 、6.99KA 1题答案 (1)C (2)D (3)B (4)A (5)D 计算过程 (2)()%U %U %U 2 1 %2313121k k k x -+= ()115.6185.102 1 =-+= ()%U %U %U 2 1 %1323122k k k x -+= ()5.0185.65.102 1 -=-+= ()%U %U %U 2 1 %1223133k k k x -+= ()75.105.6182 1 =-+= (3)44.025 10010011% 11=?==*r j S S x x 02.025 100 1005.0% 22-=?-= =*r j S S x x
电力系统分析综合训练三 任务书 本次综合训练目的在于巩固和运用前面所学到的电力系统短路电流计算方法，理解系统中短路电流分布规律，掌握仿真软件的使用方法，培养分析问题和解决问题的能力。 系统单线图如下：图中线路参数是单位长度参数。 G T1 L1 T2 T3 a b c d e f g "120cos 0.810.50.650.13 N N N d d P MW U kV X X ?=====0015010.5/242894.5137%13.13% 1.43 k k MVA kV P kW P kW U I ?=?===006 01850.17/0.415/2.7410/LGJ r km x km b S km --=Ω=Ω=?00120220/121932.598.5%14% 1.26 k k MVA kV P kW P kW U I ?=?===0060700.45/0.385/3.1510/LGJ r km x km b S km --=Ω=Ω=?0031.5110/1119031%10.5%0.7 k k MVA kV P kW P kW U I ?=?===00601200.27/0.414/2.7910/LGJ r km x km b S km --=Ω=Ω=? 线路长度数据见班级列表，其余数据如上图所示。 设计要求： 利用PowerWorld 建立单线图程序，完成设置短路点，计算短路电流。 设计说明书内容： 1、 任务书 2、 绘制单线图。 3、 仿真计算母线a~g 发生三相短路时和线路中间发生三相短路时，短路点处短路电流，以及短路点至发电机间各母线电压。 4、 手工计算母线c 发生三相短路时，短路点处短路电流，并与计算机计算结果比较。如果不同，试分析原因。 5、 仿真计算母线a~g 和线路中间发生各种不对称短路时，短路点处短路电流，以及短路点至发电机间各母线电压。
大气污染控制工程课程设计实例 一、课程设计题目 某燃煤采暖锅炉烟气除尘系统设计 二、课程设计的目的 通过课程设计使学生进一步消化和巩固本能课程所学容，并使所学的知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，使学生了解工程设计的容、法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。 三、设计原始资料 锅炉型号：SZL4-13型，共4台 设计耗煤量：600kg/h(台) 排烟温度：160℃ 烟气密度：1.34kg/Nm3 空气过剩系数： =1.4 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16% 烟气在锅炉出口前阻力：800Pa 当地大气压力：97.86kPa 冬季室外空气温度：-1℃ 空气含水按0.01293kg/ Nm3 烟气其他性质按空气计算 煤的工业分析值： Y C=68%，Y H=4%，Y S=1% ，Y O=5%， Y W=6%，Y A=15%，Y V=13% N=1%，Y 按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准执行： 烟尘浓度排放标准：200mg/ Nm3 二氧化硫排放标准：900mg/ Nm3 净化系统布置场地为锅炉房北侧15m以。 四、设计计算
1．燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 （1）理论空气量 () Y Y Y Y a O S H C Q 7.07.056.5867.176.4-++=' /kg)(m N 3 式中：Y C 、Y H 、Y S 、Y O 分别为煤中各元素所含的质量百分数。 ) /(97.6)05.07.001.07.004.056.568.0867.1(76.4'3kg m Q N a =?-?+?+??= （2）理论烟气量（设空气含湿量12.93g/m 3N ） Y a a Y Y Y Y s N Q Q W H S C Q 8.079.0016.024.12.11)375.0(867.1+'+'++++=' （m 3N /kg ） 式中：a Q '—理论空气量（m 3N /kg ） Y W —煤中水分所占质量百分数； Y N —N 元素在煤中所占质量百分数 /kg) (m 42.701.08.097.679.097.6016.006.024.104.02.11)01.0375.068.0(867.1'N 3=?+?+?+?+?+?+?=s Q （3）实际烟气量 a s s Q Q Q '-+'=)1(016.1α （m 3N /kg ） 式中：α —空气过量系数。 s Q '—理论烟气量（m 3N /kg ） a Q '—理论空气量（m 3N /kg ） 烟气流量Q 应以m 3N /h 计，因此。?=s Q Q 设计耗煤量 /h) （m 615060025.10/kg)(m 25.1097.6)14.1(016.142.7N 3N 3=?=?==?-?+=设计耗煤量s s Q Q Q （4） 烟气含尘浓度：
山东交通学院 电力系统分析课程设计报告 题目电力系统分析课程设计 系(部) 信息科技与电气工程学院 专业 班级 指导教师 学生姓名 学号 12月 2 日至12月13日共2 周 指导教师（签字） 系主任（签字） 2013年12月13 日
摘要 本文先对电力系统的短路故障做了简要介绍，分析了线路运行的基本原理及其运行特点，并对短路故障的过程进行了理论分析。在深入分析三相短路故障的稳态和暂态电气量的基础上，总结论述了当今三相短路的的各种流行方案，分别阐述了其基本原理和存在的局限性。并运用派克变换及d.q.o坐标系统的发电机基本方程和拉氏运算等对其中的三相短路故障电流等做了详细的论述。并且利用Matlab中的simulink仿真软件包，建立了短路系统的统一模型，通过设置统一的线路参数、仿真参数。给出了仿真结果及线路各主要参数的波形图。最后根据仿真结果，分析目前自动选线法存在的主要问题及以后的发展方向。 关键词：短路故障；派克变换；拉氏运算；Matlab
ABSTRACT This paper first on the three-phase short circuit of electric power system is briefly introduced, analyzed the basic principle of operation of three-phase circuit and its operation characteristic, and the three-phase short circuit fault process undertook theoretical analysis. In depth analysis of three-phase short circuit fault of steady state and transient electrical quantities based on the summary, the three-phase short circuit of various popular programs, respectively, expounds its basic principles and limitations. And the use of Peck transform and d.q.o coordinate system of the generator basic equation and Laplace operator on the three-phase short-circuit current in detail. And the use of Matlab in the Simulink simulation software package, to establish a unified model of three-phase short-circuit system, by setting the unified circuit parameters, the simulation parameters. The simulation results are presented and the main parameters of the waveform of line. Finally, according to the simulation results, analysis of the current automatic line selection method the main existing problems and the future direction of development. Keywords：Short-circuit failure ;Peck transform;The Laplace operator;M atlab