电力系统分析短路电流的计算

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

0，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，U1120。试求： Ubc（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）。

T1LXL10.05KT2XT20.25发电机G~系统CXT10.15XT00.15X20.25Xd~ 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

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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：

Vfa0 ； Ifb0 ； Ifc0

经过整理后便得到用序量表示的边界条件为：

Vfa0Vfa(2)Vfa(0)0Ifa(1)Ifa(2)Ifa(0)2.两相（b相和c相）短路 b相和c相短路的边界条件



Ifa0 ； II0 ； VfbVfc

fbfc.....经过整理后便得到用序量表示的边界条件为：

0Ifa(0)0Ifa(1)Ifa(2)

Vfa(1)Vfa(2)

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

I

fa0 ； 0 ； 0

VfbVfc2

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经过整理后便得到用序量表示的边界条件为：

0Ifa(1)Ifa(2)Ifa(0)

Vfa(1)Vfa(2)Vfa(0)4．不对称三相量的分解

Ia(1)I1aa(2)11a23Ia(0)11Ua(1)Ua(2)11a1a2311Ua(0)3 计算过程及步骤

3.1.系统C的正序电抗

解：因为

Ua(1)Ua(2)11a231aUa(0)11所以:

a2Ia1I*b1 Ica2Ua1*Ub1U ca2Ua1*Ub1 Uc3

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Ufa(0)11(UaUbUc) 33Ifa(0)Ua(0)Ua(0)22j j0.15j0.15j0.259Ua(2)1(UaaUbaUc)

32Ifa(2)Ifa(0)

Ifa(2)Ua(2)Ua(2)j0.5jxc(2)j0.2

这时Ifa(2)与Ua(2)都已知，求的：

xc(2)0.0125

3.2. K点发生bc两相接地短路时故障点电流；

解：

1.计算各序的总阻抗为：

Xff(1)3j

223 22Xff(2)jXff(0)j3 22(0)2.计算a相正序电流：

Ifa(1)取

Vfj(Xff(1)Xff(2)Xff(0))

Vfj1.0

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(0)武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明

Ifa(1)4.8876

因为：

IfbIfca2Ifa(1)aIfa(2)Ifa(0)(a2)Ifa(1)Xff(2)Xff(0) Xff(2)Vfa(0)aIfa(1)a2Ifa(2)Ifa(0)(a2)Ifa(1)Xff(2)Xff(0)Xff(2)Vfa(0)得到：

Ifb3.6657j6.3490

Ifc3.6657j6.3490a2

3.3. K点发生bc两相接地短路时发电机和系统C分别提供的故障电流；

1.由正序网络可得：

IfaC(1)ECVfa(1)jXCjXT1jXL11j1.0j323

j0.0125j0.15j0.059IfaG(1)EGVfa(1)jXT2jXG1j1.0j43

j0.25j0.25332.由负序网络可得：

IfaC(2)1jVfa(2)163 jXCjXT1jXL1j0.0125j0.15j0.059 5

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IfaG(2)Vfa(2)jXT2jXG1j23

j0.25j0.2533.由零序网络可得：

IfaC(0)0 IfaG(0)0

4. K点发生bc两相接地短路时发电机和系统C分别提供的故障电流的计算：

IaCIfaC(1)IfaC(2)IfaC(0)3216160999faC(0)

IbCaI2faC(1)aIfaC(2)I132321316(j)*(j)*()0229229 8(133j)9IcCaIfaC(1)aI2faC(2)IfaC(0)133213216(j)*(j)*()0229229 8(133j)9发电机G提供的三相故障电流为：

IaGIfaG(1)IfaG(2)IfaG(0)4220333

IbGaI(2faG(1)aIfaG(2)IfaG(0)1324132j)*(j)*()0223223 1(133j)3

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IcGaIfaG(1)aI2faG(2)IfaG(0)1341322(j)*(j)*()0223223 1(133j)3

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小结

通过此次电力系统课程设计，我的理论知识和实际操作能力都得到了很大的提高。

我们小组做的是电力系统短路电流计算与分析，尽管这个题目只是电力系统中很小的一部分，但我还是从中学到了不少。对于以前电力系统的一些疑惑，在这次实践中都迎刃而解了，并且更深切地体会到了一些应用软件在实际工作中的重要作用。而且此次电力系统课程设计将我们所学的书本只是串起来，使我对这一门课有了一个整体上的了解。像这种设计性的课程，它是一个从无到有的过程，尽管其过程是坎坷的，但是我体会到了成功之后的喜悦。

这次课程设计是我知道理论和实际的结合十几分重要，尽管在理论上行的通，也许在实际操作中会就会出现许多困难，但如果通过团队和个人的努力解决了所遇到的困难，会更加激我对这门课程的兴趣。

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参考文献

[1]何仰赞、温增银.电力系统分析（第三版）.武汉：华中科技大学出版社，2002年1月

[2]电力系统课程设计及毕业设计参考资料.中国电力出版社 [3]徐政.电力系统分析学习指导.北京：高等教育出版社，2004年 [4]周守昌.电路原理.北京：高等教育出版社，2004年 [5]韩祯祥.电力系统分析.杭州:浙江大学出版社，1993年

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附录

正序网络图

负序网络图

零序网络图 10

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本科生课程设计成绩评定表

姓 名 专业、班级 田超 电气0703班 性 别 男 课程设计题目：电力系统短路电流计算与分析 课程设计答辩或质疑记录： 1. 在电力系统中，可能发生的短路有哪些？ 答：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。 2. 什么是正序网络？ 答：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. 单相接地短路、两相短路的边界条件是什么？ 答：单相短路接地的边界条件是：V两相短路的边界条件是：I 成绩评定依据： 设计原计算步骤与网理 络图 （20分） （30分） 结果及分说明书内容和 答 辩 析 规范程度 （20分） （10分） （10分） 考 勤 总 分 （10分） （100分） .fa0 ； Ifb0 ； Ifc0 ..fa0 ； IfbIfc0 ； V.fbVfc .最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字：

年 月 日

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