目录
引言 (2)
1 电力系统短路故障说明 (3)
2 短路故障分析计算（解析法） (6)
2.1 各元件电抗标幺值的计算 (6)
2.2 短路次暂态电流标幺值计算 (9)
2.3 三相短路电流及短路功率计算 (11)
3 Y矩阵计算法 (12)
4 两种算法分析 (15)
4.1 解析法计算结果 (15)
4.2 Y矩阵计算结果 (15)
致谢 (16)
参考文献 (17)
引言
在电力系统可能发生的各种故障中，对系统危害最大，而且发生概率最高的是短路故障。所谓短路，是指电力系统中相与相之间或相与地之间的非正常连接。在电力系统正常运行时，除了中性点外，相与相或相与地之间是相互绝缘的。如果由于绝缘破坏而造成了通路，电力系统就发生了短路故障。
电力系统短路出现的原因：
①电气设备载流部分的绝缘损坏；
②操作人员违反安全操作规程而发生误操作；
③鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏设备、导线绝缘层。
电力系统短路的后果：
①短路时会产生很大电动力和很高温度，使短路电路中元件受到损坏和破坏，甚至引发火灾事故。
②短路时，电路的电压骤降，将严重影响电气设备的正常运行。
③短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。
④严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。
⑤不对称短路将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至发生误动作。
短路电流的计算目的：
短路计算是为了正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地以及单相短路接地。其中三相短路造成的危害最大，本次课程设计的目的是在三相短路故障出现时分析与计算最大可能的故障电流和功率。
1 电力系统短路故障说明
如图1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）发电机参数如下：
发电机G1：额定的有功功率110MW ，额定电压N U =10.5kV ；次暂态电抗标幺
值'
'd X =0.264，功率因数N ?cos =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U N =10.5kV ；次暂态电抗标幺值''d X =0.130；额定功率因数N ?cos =0.80。
（2）变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。 变压器T1：型号SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，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U K %=10.5，空载电流百分值I 0%=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 ，短路损耗148kW ，空载损耗38.5kW ，阻抗电压百分值U K %=10.5，空载电流百分值I 0%=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 ，短路损耗86kW ，空载损耗23.5kW ，阻抗电压百分值K U %=10.5，空载电流百分值I 0%=0.9。
（3）线路参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。
线路1：钢芯铝绞线LGJ-120，截面积120㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X 0（1）=0.408Ω/㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=2.79×10﹣6S ／㎞。
对下标的说: X 0(1)=X 单位长度（正序） X 0（2）=X 单位长度（负序）
线路2：钢芯铝绞线LGJ-150，截面积150㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X 0（1）=0.401Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=2.85×10﹣6S ／㎞。
线路3：钢芯铝绞线LGJ-185，截面积185㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X 0（1）=0.394Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=2.90×10﹣6S ／㎞。
（4）负载L ：容量为8＋j6（MV ·A ），负载的电抗标幺值为=*
L X **
22
*L L Q S U ；电动机为2MW ，起动系数为6.5，额定功率因数为0.86。 3．参数数据
设基准容量S B =100MV ·A ；基准电压KV U U B av =。
（1）S B 的选取是为了计算元件参数标幺值计算方便，取S B =100MV ·A ，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算。
（2）U B 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U av 与线路额定电压相差5%的原则，故取U B =U av 。
（3）''I 为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t 等于初值（零）时的有效值。满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计
算依据。
（4）M i 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个条件及时间K t =0.01s ）。一般取冲击电流M i =2×M K ×''I =2.55''I 。 （5）M K 为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数和短路故障的时刻。其范围为1≤M K ≤2，高压网络一般冲击系数M K =1.8。
2 短路故障分析计算（解析法）
2.1 各元件电抗标幺值的计算 电力系统等值电路如图
G
M
G
G
(3)
K G1
G2
G2
T1
T3
T2
10.20430.656
60.309
40.33
20.416
70.309
96.0
80.298
51.05
106.60
L S 负载
图2 电力系统等值电路
设基准容量B S 100MV A =?； 基准电压av U U B =(KV) （1）发电机电抗标幺值 N
B
G G P S 100%X X ?=
N ?cos 公式① 式中 %X G ——发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的%X 100X G "=?d ； B S ——已设定的基准容量（基值功率），A MV ?； N P ——发电机的额定有功功率，MW
N ?cos ——发电机额定有功功率因数。
则发电机电抗标幺值由公式①得
204.085.0/110100264.01=?=
X 416
.08.0/25100
13.02=?=X
（2）负载电抗标幺值
L 2L 2
L Q S U X = 公式②
式中 U ——元件所在网络的电压标幺值； L S ——负载容量标幺值； L Q ——负载无功功率标幺值。 则负载电抗标幺值由公式②得 61006
100/119=?=
X
（3）变压器电抗标幺值 NT
B K T S S 100%U X ?=
公式③ 则变压器电抗值标幺值由公式③得
;656.016100
1005.103=?=
X ;33.05.31100
1005.104=?=
X ;05.110
100
1005.105=?=
X
变压器中主要指电抗，因其电抗T T R X >>，即T R 可忽略，由变压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为
100%
U S U U S X K NT
2NT 2B B T ??= 公式④
式中 K U %——变压器阻抗电压百分数；
B S ——基准容量，MV ?A
NT S 、NT U ——变压器铭牌参数给定额定容量，MV ?A 、额定电压，kV ； B U ——基准电压B U 取平均电压av U ，kV 。
则线路电抗标幺值由公式④得
;
309.0115115100
100408.06=???=
X ;
303.0115115100100401.07=???=X ;
298.0115115100100394.08=???=X
（4）线路电抗标幺值
l x 02B
B
W U S X =
公式⑤ 式中 0x ——线路单位长度电抗； l ——线路长度，km ； B S ——基准容量，MV ?A ；
B U ——输电线路额定平均电压，基准电压av U U B =，kV 。
输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗W W R X >>，故≈W R 0。由于不做特殊说明，故电导、电纳一般不计，故而只求电抗标幺值。 （5）电动机电抗标幺值（近似值）
N
B
ML P S 6.51X ?=
cos N ? 公式⑥ 式中 B S ——设定的基准容量，MV ?A ； N P ——电动机额定的有功功率，MW ；
cos N ?——电动机额定有功功率因数。 电动机电抗标幺值由公式⑥得 62.686
.0/25.6100
110=??=X
2.2 短路次暂态电流标幺值计算
（1）短路次暂态电流标幺值（''*I ）
?
?K X E I '
'=" （取''E 1=）
B B U S I I 3?"
=''? （kA ） 公式⑦
基准容量;100A MV S B ?=基准电压)(av KV U U B =
（2）冲击电流M i 的计算
''''-0.01/T ''8.12)e 1(c 22i I I I K M M ??=?+=??=
I M ''?=55.2i （kA ） 公式⑧
（3）短路容量K S 的计算
）（V MA I U I S S B B K ?"??="?=3? 公式⑨
等值电路简化电路图如下：
M
G
G
G1
G2
S L 负载
11
1.169
120.373
146.303
131.348
106.62
150.283
13
1.348
106.62
106.62
106.62
131.348
146.303
160.271
171.169
图3 简化等值电路
169.1309.0656.0204.063111=++=++=X X X X
()()373.033.0406.05.02
1
4212=+?=+=
X X X 348.1298.005.18513=+=+=X X X
303.60.6303.09714=+=+=X X X
283
.0373.0169.1373
.0169.1//121115=+?=
=X X X 271.0303.6283.0303
.6283.0//141516=+?==X X X
169.1348.1271.0131617=+=+=X X X 考虑电动机的影响后，短路点的等值电抗为K X ∑ 994.062
.6619.162
.6619.110171817=+?=+?=∑X X X X X K
2.3 三相短路电流及短路功率计算
短路次暂态电流标幺值 ''K K U 1
I 1.006X 0.994
∑=
== 短路次暂态电流有名值 ''''B K B S 100
I =I 1.0069.22(kA)3U 3 6.3
?
=?=?? 冲击电流 ''M 2.55I 2.559.2223.51kA i =?=?=（）
短路功率 ''K av 3U I 3 6.39.22105.4(MV A)S =??=??=?
3 Y 矩阵计算法
(1)导纳矩阵等值电路如图4所示，节点数为6，电抗标幺值参考图2。
G
5
3
2
1
G 4
6M
10
X 5
X 8
X 7
X 42
X 22
X 1X 3X 6
X 21.00.0178
Y =20.00.0188
Y =22.00.0095
Y =86L S j MV A
=+?G2G1
图4 等值电路图
(2)导纳计算公式为：
???
?
???
≠==∑-=====∈∑===
)
,0,1(Y ),0,1,(Y ji ii j i U U y U I j i U U i j y I U I i j ji j i
j i ii i i 非对角线元素对角线元素 公式⑩ 式中 节点；、第—、j i j i
节点电流、电压。—、i U I i i （3）变压器变比的定义 2
21
111/%)51(/%)101(B B U U U U K ++=
式中 高压侧额定电压；—1U 低压侧额定电压。—2U 变压器变比标幺值
；
05.15
.10/10%)51(115
/110%)101(3=?+?+=
K 96
.03
.6/6%)51(115
/11005.112=?+=
=K K ；
（4）Y 矩阵的形成。
对地电纳?????
???
?
??=????
====????====????===??=---0095.0501097.210011*********.01001097.210011*********.01001092.2100115212162
*0'.220.2262
*
0'.210.216
2*0'.200.2002
*Y Y Y Y Y Y Y Y Y l b S U Y B B
；
；；；；；；；；；；；3557.300003557.31
;43.311922.00000992.01
1.11132312625248
322321580.222221161514131
51251011j Y Y Y Y Y j jX Y Y j K jX jX Y Y j Y Y Y Y Y j K jX Y j jX jX Y ======-==-=?++
=======?-=-=+=
354.611452.103003.300452.1601.4)(1
102362.300008683.102
/12
/15270.0003003.31
2362.31
43.52/1324.142/11113
316665646362615623
3625554535251464542444342417
6336653352
24433422
476821333j K jX jX Y Y Y j Y Y Y Y j K X j jX y Y Y j Y j Y Y Y Y j jX jX Y j Y Y Y j jX Y Y j jX Y Y j K jX Y Y j K jX jX jX jX y y y Y -=?+=
======-=?++
=======-=+
=
====-
===-===?-==-=?++++++=；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；
Y=??
???????
???????????------354.6452.103.300452.1601.40236.30000868.1043.5003.3236.343.5324.14356.300003557.343.3992.00000992.01.1j j j j j j j j j j j j j j j j j j
短路点的电抗标幺值为9091.0/111*j Y X ==
短路点次暂态短路电流为1.1111"
=?=U Y I K
短路点次暂态短路电流有名值为)(08.103
.63100
"
"KA I I K
=??= 短路点冲击电流为)(705.2508.1055.255.2"
KA I i K M =?=?=
短路点短路功率为)(99.10908.103.633"A MV I U S av K ?=??=??=
4 两种算法分析
4.1 解析法计算结果
短路点的电抗标幺值为006.1j X =* 短路点的次暂态短路电流为()KA I 22.9=''
4.2 Y 矩阵计算结果
短路点的电抗标幺值为9091.0/111j Y X ==* 短路点的导纳标幺值为1.111j Y -=
短路点的次暂态短路电流为1.1111=?="
U Y I K
()KA I I K 08.103
.63100
=??
"='' 两种算法的次暂态短路电流比较误差为)(86.022.908.10KA I =-=?
可以看出两种算法的优缺点：
（1）解析法每一短路处都需要逐一分析与计算，误差较大；
（2）Y 矩阵计算时要考虑对地电容，变压器实际变比，故误差较小。Y 矩阵对角元素将各节点的等值短路电抗（阻抗）均求出；为分析其他点的短路故障提供了更容易更直观的参数值。
致谢
在紧张而忙碌的七天过去后，课程设计结束了。这次的课程设计过程中我学到了很多，也找到了自己身上的不足。感受良多，获益匪浅。
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电力系统故障分析方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。虽然在这次课程设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导和同学的讨论下，终于迎刃而解。在这里我要感谢老师的不厌其烦的指导，还有同学无私的帮助。在今后社会的发展和学习实践过程中，我一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
参考文献
[1] 何仰赞.电力系统分析题解[M]．武汉:华中科技大学出版.2008.7
[2] 蒋春敏.电力系统结果与分析计算[M].北京：中国水利水电出版社，2011.2
[3] 戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社，1998.12
[5] 李梅兰、卢文鹏.电力系统分析[M]．北京：中国电力出版社，2010.12
[6] 马宏忠.电机学.[M]北京:高等教育出版社,2013.
[7] 王锡凡.电力系统规划基础[M].北京：科学出版社，2003.
[8] 李光琦.电力系统分析[M].北京：水利水电出版社，1993
[9] 夏道止.电力系统暂态分析[M].3版.北京：中国电力出版社，2007
编号0714141 课程设计 系（部）院：机电工程系 专业：电气工程及其自动化 作者姓名： 学号: 指导教师：职称：讲师 完成日期：年月日 二○一○年十二月
目录 目录 0 摘要 (2) ABSTRACT (3) 1 引言 (4) 1.1短路故障的原因 (4) 1.2短路故障发生的原因 (4) 1.3短路类型 (4) 1.4短路的危害 (4) 2 电力系统自动化的一般概念 (5) 3 本课程设计的主要任务 (6) 4 课程设计的目的 (6) 5 课程设计任务书 (6) 6课程设计内容及过程 (8) 6.1数学模型 (8) 6.1.1架空输电线的等值电路和参数 (8) 6.1.2变压器等值电路和参数 (9) 6.2对称分量法 (11) 6.2.1不对称三相量的分解 (11) 6.2.2变压器的各零序等值电路 (12) 6.3两相短路接地的分析 (13) 6.4算例 (16) 课程设计总结 (19) 参考文献 (20)
摘要 电力系统自动化(automation of power systems)对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。在电力系统的设计和运行中，必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，防止其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，例如短路时电路的电压骤降,严重影响电气设备的正常运行，短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停电，而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失，严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列，不对称短路,像单相短路和两相短路。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。这里着重介绍简单不对称故障两相短路接地的常用计算方法。对称分量法是分析不对称故障常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在应用对称分量法分析计算不对称故障时必须首先作出电力系统的各序网络，通过网络化简求出各序网络对短路点的输入电抗以及正序网络的等值电势，再根据不对称短路的不同类型，列出边界方程，以求得短路点电压和电流的各序分量。 关键词：两相短路故障;短路计算;两相短路接地;对称分量法.
根据两相短路电流计算公式：I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2其中刀R=R〃K b2+R b+R2；刀X=X+X1/ K b2+X b+X2 式中I d-- 两相短路电流，A； 刀R、刀X—短路回路内一相电阻、电抗值的总和，Q; X X—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Q ; R「X—高压电缆的电阻、电抗值，Q ; K b—矿用变压器的变压比，若一次电压为1 OKV,二次电 压为1 2 0 0 V、6 9 0 V时，变比依次为8. 3、14. 5 R b、X b—矿用变压器的电阻、电抗值 R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值 U e—变压器二次侧的额定电压，对于660V网络，U e以690V 计算；对于1140V网络，U e以1200V计算 经查表： 702高压电缆R1=0.3 Q /Km, X i=0.08 Q /Km； 502高压电缆R1=0.42 Q /Km, X=0.08 Q /Km； 352高压电缆R1=0.6Q /Km，X1=0.08 Q /Km； 1140V变压器R b=0.0167, X b=0.1246 ； 660V 变压器R b=0.0056, X b=0.0415； 1140V 系统下X X=0.0144 ； 660V 系统下X X=0.0048； 702低压电缆R2=0.315Q /Km, X2=0.078 Q /Km；
502低压电缆R2=0.448Q /Km, X2=0.081 Q /Km； 352低压电缆R2=0.616 Q /Km, X2=0.084 Q /Km；252低压电缆R2=0.864 Q /Km, X2=0.088 Q /Km；162低压电缆R2=1.37Q /Km，X2=0.09 Q /Km； 1、副井井下660V 系统最远端两相短路电流刀 R=R1/K b2+R b+R2=0.539948 刀X=X+X i/ K b2+X b+X2=0.118166 l d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=627.27A 2、副井井下1140V 系统最远端两相短路电流 刀R=R1/K b2+R b+R2=0.27092 刀X=X+%/ K b2+X b+X2=0.20162 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=1776.73A 3、副井井下风机专用线最远端两相短路电流刀 R=R/K b2+R b+R2=0.2 刀X=X+%/ K b2+X b+X2=0.086 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X） 2=1568A 4、主井井下660V 系统最远端两相短路电流 刀R=R〃K b2+R b+R2=0.09 刀X=X+X1/ K b2+X b+X2=0.06 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=3136A 5、主井井下1140V 系统最远端两相短路电流 刀R=R1/K b2+R b+R2=0.277 刀X=X+Xd K^+X b+X2=0.2 I d=U e/2 V（刀R）2+（刀X）2=1756A
短路电流计算 第一节概述 一、电力系统或电气设备的短路故障原因 （1）自然方面的原因。如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等，造成单相接地短路和相间短路。 （2）人为原因。如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误，导致电气地设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。 （3）设备本身原因。如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等造成单相接地短路和相间短路。 二、短路种类 1.单相接地短路 电力系统及电气设备最常见的短路是单相接地,约占全部短路的75%以上。对大电流接地系统，继电保护应尽快切断单相接地短路。对中性点经小电阻或中阻接地系统，继电保护应瞬时或延时切断单相接地短路。对中性点不接地系统，当单相接地电流超过允许值时，继电保护亦应有选择性地切断单相接地短路。对中性点经消弧线圈接地或不接地系统，单相接地电流不超过允许值时，允许短时间单相接地运行，但要求尽快消除单相接地短路点。 2.两相接地短路 两相接地短路一般不超过全部短路的10%。大电流接地系统中，两相接地短路大部分发生于同一地点，少数在不同地点发生两相接地短路。中性点非直接接地的系统中，常见是发生一点接地，而后其他两相对地电压升高，在绝缘薄弱处将绝缘击穿造成第二点接地，此两点多数不在同一点，但也有时在同一点，继电保护应尽快切断两相接地短路。 3.两相及三相短路 两相及三相短路不超过全部短路的10%。这种短路更为严重，继电保护应迅速切断两相及三相短路。
4.断相或断相接地 线路断相一般伴随相接地。而发电厂的断相，大都是断路器合闸或分闸时有一相拒动造成两相运行，或电机绕组一相开焊的断相，或三相熔断器熔断一相的两相运行，两相运行一般不允许长期存在，应由继电保护自动或运行人员手动断开健全相。 5.绕组匝间短路 这种短路多发生在发电机、变压器、电动机、调相机等电机电器的绕组中，虽然占全部短路的概率很少，但对某一电机来说却不一定。例如，变压器绕组匝间短路占变压器全部短路的比例相当大，这种短路能严重损坏设备，要求继电保护迅速切除这种短路。 6.转换性故障和重叠性故障 发生以上五种故障之一，有时由于故障的演变和扩大，可能由一种故障转换为另一种故障，或发生两种及两种以上的故障（称之复故障），这种故障不超过全部故障的5%。 第二节 对称短路电流计算 一、阻抗归算 为方便和简化科计算，通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量bs S （一般取100MVA 或1000MVA 基准容量）和基准电压bs U （一般取电网的平均额定电压bv U ）时的基准标么阻抗（以下不作单独说明，简称标么阻抗）；归算至额定容量的标么阻抗称相对阻抗。 （一）标么阻抗的归算 1.发电机等旋转电机阻抗的归算 发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗对值，其标么可按下式计算 bs G G GN S X X S * = （1-1） 式中 G X * ——发电机在基准条件下电抗的标么值； G X ——发电机额定条件电抗的标对值； G X ——基准容量（MVA ）；
1 课程设计的题目及目的 1.1 课程设计选题 如图1所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120，Uc=1∠120. （1）求系统C 的正序电抗； （2）求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 1.2 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件；
2设计原理 2.1 基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。2.2电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中型点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络
辽宁工业大学 《电力系统分析》课程设计（论文）题目：电力系统两相短路计算与仿真（2） 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：王 教师职称 起止时间：15-06-15至15-06-26
课程设计（论文）任务及评语
摘要 目前，随着科学技术的发展和电能需求的日益增长，电力系统规模越来越庞大，电力系统在人民的生活和工作中担任重要的角色，电力系统的稳定运行直接影响人们的日常生活，因此，关于电力系统的短路计算与仿真也越来越重要。 本论文首先介绍有关电力系统短路故障的基本概念及短路电流的基本算法，主要讲解了对称分量法在不对称短路计算中的应用。其次，通过具体的简单环网短路实例，对两相接地短路进行分析和计算。最后，通过MATLAB软件对两相接地短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 关键词：电力系统分析；两相接地短路；MATLAB仿真
目录 第1章绪论 (1) 1.1短路的原因、类型及后果 (1) 1.1.1电路系统中的短路 (1) 1.1.1短路的后果 (1) 1.2短路计算的目的 (2) 第2章电力系统不对称短路计算原理 (3) 2.1对称分量法基本原理 (3) 2.2三相序阻抗及等值网络 (3) 2.3 两相不对称短路的计算步骤 (4) 2.4两相（b相和c相）短路 (4) 第3章电力系统两相短路计算 (7) 3.1系统等值电路的化简 (7) 3.2两相短路计算 (9) 第4章短路计算的仿真 (11) 4.1仿真模型的建立 (11) 4.2 仿真结果及分析 (11) 第5章总结 (14) 参考文献 (15)
1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为0=a U ， 1201-∠=b U ， 1201∠=c U 。试求： （1）系统C 的正序电抗； （2）K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流（假设故障前线路电流中没有电流）。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 25 .02=T X 25.02==''X X d 图1-1 1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件； 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入
代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1.单相(a 相)接地短路 单相接地短路是，故障处的三个边界条件为： 0fa V = ； 0fb I = ； 0fc I = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (2)(0)(1)(2)(0)00fa fa fa fa fa fa V V V I I I ? =++=? ??==? 2.两相（b 相和c 相）短路 b 相和c 相短路的边界条件 . 0fa I = ； ..0fb fc I I += ； . . fb fc V V = 经过整理后便得到用序量表示的边界条件为： (0) (1)(2)(1)(2)00fa fa fa fa fa I I I V V ? =??? +=??? =?? 3. 两相（b 相和c 相）短路接地 b 相和 c 相短路接地的边界条件 0fa I = ； 0fb V = ； 0fc V =
1、替代定理 在任意具有唯一解的电路中，某支路的电流为i k ，电压为u k ，那么该支路可以用独立电压源u k ，或者独立电流源i k 来等效替代，如下图所示。替代后的电路和原电路具有相同的解。 图 2、叠加定理 由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立 电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。 注意点：（1）只适用于线性电路；（2）一个电源作用，其余电源为零，如电 压源为零即电压为零——>短路，电流源为零即电流为零——>开路；（3）各回路电压和电流可以叠加，但功率不能叠加。 3、三相系统及相量图的应用 、 交流变量 正常的电力系统为三相系统，每相的电压和电流分量均随着时间作正弦变 化，三相间相互角偏差为120°，比如以A 相为基准，A 相超前B ，B 相超前C 各120°，就构成正序网络，如下式所示： )120sin()360240sin()240sin(); 120sin(); sin( ++=+-+=-+=-+=+=?ω?ω?ω?ω?ωt U t U t U u t U u t U u m m m c m b m a 以A 相为例，因为三角函数sin 是以360°（或2π）为周期变化，所以随 着时间t 的流逝，当?ω+t 值每增长360°（或2π）时，电压ua 就经过了一个
周期的循环，如下图所示： 图 如上图，t代表时间，?代表t=0时刻的角度（例如上图中ua当t=0时位于?），ω表示角速度即每秒变化多少度。例如电网的频率为50Hz，原点，即代表0 = 每秒变化50个周期，即变化50*360°或者50*2π。此处360°和2π仅是单位制的不同，分别为角度制和弧度制，都是代表一个圆周；值得注意的是用360°来分析问题更加形象，而2π为国际单位制中的标准单位，计算时更通用。 向量的应用 用三角函数分析问题涉及较为繁琐的三角函数计算，图的正弦波形图可表示出不同周期分量的峰值和相差角度，但使用范围有限。为此，利用交流分量随时间做周期变化，且变化和圆周关系密切的特点，引入向量如下，方便交流分量的加减乘除计算： :
目录 第一章引言 (1) 1.1 课程设计的目的及意义 (1) 1.2Matlab软件简介 (1) 1.3 电力系统发展前景 (2) 第二章简单不对称故障相间短路的分析计算 (4) 2.1 概述 (4) 2.2 两相相间短路分析计算（AC相） (4) 第三章两相相间短路故障的仿真波形分析 (7) 3.1故障点电流波形图分析 (7) 3.2故障点电压波形图分析 (10) 3.3故障点A相电流序分量波形图分析 (12) 3.4故障点A相电压序分量波形图分析 (15) 结束语 (19) 参考文献 (20)
第一章引言 1.1课程设计的目的及意义 通过运用MATLAB软件进行的仿真，了解在输电线路上发生各种故障时的系统变化情况。有针对性的改善输电线路所装设的保护装置，使其能够在线路出现故障时迅速做出反应，保证线路安全运行，同时运行人员也可以根据保护装置动作情况很快地判断出故障点所处位置，为线路检修争取宝贵时间并减少因故障而带来的巨大损失。 安置在输电线路上的保护装置，当被保护的元件发生故障时，能自动、迅速、有选择的将故障从电力系统中切除，以保证其余部分恢复正常运行，并使故障元件免于继续受伤害。当被保护元件发生异常运行状态时，经一定延时动作于信号，以使值班人员采取措施。 1.2 Matlab软件简介 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 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等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的
辽 宁 工 业 大 学
《电力系统计算》课程设计（论文）
题目：
电力系统两相短路计算与仿真（1）
院（系） ： 电 气 工 程 学 院 专业班级： 学 号：
学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：13-07-01 至 13-07-12
本科生课程设计（论文）
课程设计（论文）任务及评语
院（系） ：电气工程学院 G1
G
教研室：电气工程及其自动化 1 L2 2 T2 k:1 L1 3 L3 G2
G
T1 1:k
原始资料：系统如图
S3
课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务
各元件参数如下（各序参数相同） ： G1、G2：SN=30MVA，VN=10.5kV，X=0.26； T1: SN=31.5MVA ， Vs%=9.5 ， k=10.5/121kV, △ Ps=220kW, △ Po=33kW,Io%=0.9 ； YN/d-11 T2: SN=31.5MVA，Vs%=10.5， k=10.5/121kV,△Ps=180kW, △Po=30kW,Io%=0.8； YN/d-11 -6 L1:线路长 80km，电阻 0.17Ω /km，电抗 0.4Ω /km，对地容纳 2.78×10 S/km； -6 L2:线路长 75km，电阻 0.2Ω /km，电抗 0.42Ω /km，对地容纳 2.88×10 S/km； ； -6 L3: 线路长 80km，电阻 0.17Ω /km，电抗 0.4Ω /km，对地容纳 3.08×10 S/km； ； 负荷：S3=45MVA，功率因数均为 0.9. 任务要求（节点 3 发生 AC 相金属性短路时） ： 1 计算各元件的参数； 2 画出完整的系统等值电路图； 3 忽略对地支路，计算短路点的 A、B 和 C 三相电压和电流； 4 忽略对地支路，计算其它各个节点的 A、B 和 C 三相电压和支路电流； 5 在系统正常运行方式下，对各种不同时刻 AC 两相短路进行 Matlab 仿真； 6 将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。
指 导 教 师 评 语 及 成 绩
平时考核： 总成绩：
设计质量：
答辩：
指导教师签字： 年 月 论文质量60%
1
日
注：成绩：平时20%
答辩20%
以百分制计算
34.3 简单不对称短路的计算与分析 简单不对称短路包括： 利用对称分量法可以求解简单不对称短路，但需要根据不对称短路的边界条件再列出三个方程。 网络的故障处，对称分量分解后，可用序电压方程表示为： 正序网： 负序网： 零序网： )1(f I )2(f I ) 0(f I )1(f U )2(f U )0(f U )1(f I )2(f I )0(f I 0f U )1(f I )1(f U )0(f U )1()1(0)1(∑-=z I U U f f f )2()2()2(∑-=z I U f f )0()0()0(∑-=z I U f f 故障处的序电流、序电压满足序电压方程。 一．单相接地短路f (1) 1. 故障处短路电流和电压的计算 即边界条件为：0=fa U ，0==fc fb I I f (1) n (1) f (2) n (2) f (0) n (0) z Σ(1) n (1) f (1) z Σ(2) n (2) f (2) z Σ(0) n (0) f (0)
0)0()2()1(=++==f f f f fa U U U U U 0)0()2(2)1()0()2()1(2=++=++f f f f f f I I a I a I I a I a )0()2()1(f f f I I I == 边界条件与序电压方程联立求解的电路形式----复合序网： )1(f I 0f U ) 1(f U ) 2(f I )2(f U )0(f I )0(f U 由复合序网可得： )0()2()1(0)0()2()1(∑∑∑++= ==z z z U I I I f f f f )1()1(0)1(∑-=z I U U f f f ；)2()2()2(∑-=z I U f f ；)0()0()0(∑-=z I U f f 根据对称分量的合成方法： )0()2()1(0 )1()0()2()1(33∑∑∑++==++=z z z U I I I I I f f f f f fa )0()2()1(2f f f fb U U a U a U ++= )0()2(2)1(f f f fc U U a U a U ++= 计算方法小结：不对称短路计算步骤是 ① 作各序网络，②求各序网的z Σ,③按短路类型边界条件连接复合序网，④根据欧姆定律求解，⑤将序分量合成为相分量。 2．分析 取r = 0, x Σ(1)= x Σ(1) z Σ(1) n (1 ) f (1) z Σ(2) n (2) f (2) z Σ(0) n (0) f (0)
1 课程设计的题目及目的 课程设计选题 如图1所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120，Uc=1∠120. （1）求系统C 的正序电抗； （2）求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件；
2设计原理 基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中型点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络 X c X T X L X T X d ” C V fa(1) G + + +
辽宁工业大学《电力系统计算》课程设计（论文） 题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（3） 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：讲师 起止时间：12-07-02至12-07-13
课程设计（论文）任务及评语
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 目前，随着科学技术的发展和电能需求的日益增长，电力系统规模越来越庞大，电力系统在人民的生活和工作中担任重要的角色，电力系统的稳定运行直接影响人们的日常生活，因此，关于电力系统的短路计算与仿真也越来越重要。 本论文首先介绍有关电力系统短路故障的基本概念及短路电流的基本算法，主要讲解了对称分量法在不对称短路计算中的应用。其次，通过具体的简单环网短路实例，对两相接地短路进行分析和计算。最后，通过MATLAB软件对两相接地短路故障进行仿真，观察仿真后的波形变化，将短路运行计算结果与各时刻短路的仿真结果进行分析比较，得出结论。 关键词：电力系统分析；两相接地短路；MATLAB仿真
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力系统短路计算概述 (1) 1.1.1 电力系统短路计算的目的 (1) 1.1.2 短路计算的处理方法 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章电力系统不对称短路计算原理 (3) 2.1对称分量法基本原理 (3) 2.2三相序阻抗及等值网络 (4) 2.3两相接地不对称短路的计算步骤 (5) 第3章电力系统两相短路计算 (8) 3.1系统等值电路及元件参数计算 (8) 3.2系统等值电路及其化简 (9) 3.3两相接地短路计算 (10) 3.4计算其它各个节点的A、B和C三相电压和电流 (14) 3.5计算各条支路的电压和电流 (14) 第4章短路计算的仿真 (16) 4.1仿真模型的建立 (16) 4.2仿真结果比较分析 (18) 第5章总结 (20) 参考文献 (21)
习题和思考题 3-1.什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因有哪些？短路有哪些危害？短路电流计算的目的是什么？ 答：所谓短路，就是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。 在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路，其余均称为不对称短路。在供电系统实际运行中，发生单相接地短路的几率最大，发生三相对称短路的几率最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。 供电系统发生短路的原因有： （1）电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行绝缘自然老化、设备缺陷、设计安装有误、操作过电压以及绝缘受到机械损伤等。 （2）运行人员不遵守操作规程发生的误操作。如带负荷拉、合隔离开关（内部仅有简单的灭弧装置或不含灭弧装置），检修后忘拆除地线合闸等； （3）自然灾害。如雷电过电压击穿设备绝缘，大风、冰雪、地震造成线路倒杆以及鸟兽跨越在裸导体上引起短路等。 发生短路故障时，由于短路回路中的阻抗大大减小，短路电流与正常工作电流相比增加很大（通常是正常工作电流的十几倍到几十倍）。同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大，三相短路时，短路点的电压可能降低到零。因此，短路将会造成严重危害。 （1）短路产生很大的热量，造成导体温度升高，将绝缘损坏； （2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏； （3）短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏,例如,异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热而烧坏； （4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便； （5）严重的短路影响电力系统运行稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃； （6）单相对地短路时，电流产生较强的不平衡磁场，对附近通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰，影响其正常工作。 计算短路电流的目的是: （1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。
课程设计说明书 课程设计名称：电力系统分析课程设计 题目：两相接地故障的计算 学生姓名：喻翌 专业：电气工程与自动化 学号： 32 指导教师：袁宇春 日期：2010年6月 18日 成绩
目录 1 前言............................................. 错误!未定义书签。 短路故障计算的原因.............................. 错误!未定义书签。 短路发生的原因.................................. 错误!未定义书签。 短路类型........................................ 错误!未定义书签。 短路的危害...................................... 错误!未定义书签。 2 数学模型......................................... 错误!未定义书签。 架空输电线的等值电路和参数...................... 错误!未定义书签。 变压器等值电路和参数............................ 错误!未定义书签。 发电机等值电路.................................. 错误!未定义书签。 3 对称分量法....................................... 错误!未定义书签。 不对称三相量的分解.............................. 错误!未定义书签。 对称分量法在不对称短路计算中的应用.............. 错误!未定义书签。 变压器的各零序等值电路.......................... 错误!未定义书签。 4 两相短路接地的分析............................... 错误!未定义书签。 5 两相短路接地的计算流程........................... 错误!未定义书签。 6 算例............................................. 错误!未定义书签。 7 总结............................................. 错误!未定义书签。参考文献............................................ 错误!未定义书签。
目录第一章引言 (1) 1.1 课程设计的目的及意义 (1) 1.2Matlab软件简介 (1) 1.3 电力系统发展前景 (2) 第二章简单不对称故障相间短路的分析计算 (4) 2.1 概述 (4) 2.2 两相相间短路分析计算（AC相） (4) 第三章两相相间短路故障的仿真波形分析 (7) 3.1故障点电流波形图分析 (7) 3.2故障点电压波形图分析 (10) 3.3故障点A相电流序分量波形图分析 (12) 3.4故障点A相电压序分量波形图分析 (15) 结束语 (19) 参考文献 (20)
第一章引言 1.1课程设计的目的及意义 通过运用MATLAB软件进行的仿真，了解在输电线路上发生各种故障时的系统变化情况。有针对性的改善输电线路所装设的保护装置，使其能够在线路出现故障时迅速做出反应，保证线路安全运行，同时运行人员也可以根据保护装置动作情况很快地判断出故障点所处位置，为线路检修争取宝贵时间并减少因故障而带来的巨大损失。 安置在输电线路上的保护装置，当被保护的元件发生故障时，能自动、迅速、有选择的将故障从电力系统中切除，以保证其余部分恢复正常运行，并使故障元件免于继续受伤害。当被保护元件发生异常运行状态时，经一定延时动作于信号，以使值班人员采取措施。 1.2 Matlab软件简介 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 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等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析 6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程 上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。 同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。 图6-6 凸极式同步发电机示意图 图6-6为凸极同步发电机的示意图。定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。励磁绕组的轴线与轴重合。阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。 定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。下面分析发电机空载突然短路的暂态过程。 1.定子回路短路电流 设短路前发电机处于空载状态，气隙中只有励磁电流产生的磁链，忽略漏磁链后，穿过主磁路为主磁链匝链定子三相绕组，又设为转子轴与A相绕组轴线的初始夹角。由于转子以同步转速旋转，主磁链匝链定子三相绕组的磁链随着的变化而变化，因此 （6-17） 若在时，定子绕组突然三相短路，在这一瞬间匝链定子三相磁链的瞬时值为
目录 1?前言........................................................................... ?仁1.1短路电流的危害 ............................................................... 1.. 1.2短路电流的限制措施 .......................................................... 1. 1.3短路计算的作用 .............................................................. 2.. 2.数学模型 (3) 2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3) 2.2电力系统各序网络的制订 ....................................................... 9. 2.3两相接地短路的数学分析 (10) 2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10) 3两相接地短路运行算例............................................................ 1.4 4. 结果分析....................................................................... 1.8. 5. 心得体会 (19) 6. 参考文献....................................................................... 20.
辽宁工业大学 《电力系统计算》课程设计（论文）题目：电力系统两相接地短路计算与仿真（1） 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气085 学号： 080303 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
《电力系统计算》课程设计（论文） (1) 第一章绪论 0 1.1电力系统概况 0 1.2 本文研究内容 0 第二章短路计算的意义 0 1.1 短路计算的原因 0 1.2 短路发生的原因 (1) 1.3 短路的类型 (1) 1.4 短路的危害 (1) 1.5 进行短路计算的意义 (1) 第三章数学模型 (2) 3.1 架空输电线的等值电路和参数 (2) 3.1 发电机等值电路 (3) 第四章变压器的零序等值电路及其参数 (4) 4.1 普通变压器的零序等值电路及其参数 (4) 4.2 变压器零序等值电路与外电路的连接 (5) 4.3 中性点有接地阻抗时变压器的零序等值电路 (6) 第五章两相短路接地的计算 (7) 5.1 短路点的计算 (7) 5.2 其他节点电压电流的计算 (11) 第六章计算机网络仿真 (12) 6.1 Matlab简介 (12) 6.2 系统总体设计 (12) 6.3 结果分析 (14) 第七章课程设计总结 (14) 参考文献 (15)
在电力系统的设计和运行中，必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，防止其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。这里着重介绍简单不对称故障两相短路接地的常用计算方法。对称分量法是分析不对称故障常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在应用对称分量法分析计算不对称故障时必须首先作出电力系统的各序网络，通过网络化简求出各序网络对短路点的输入电抗以及正序网络的等值电势，再根据不对称短路的不同类型，列出边界方程，以求得短路点电压和电流的各序分量。 。 关键词：正序分量法；两相接地短路； Matlab软件仿真