系统的单相和两相接地短路电流的计算

1课程设计的标题和目的

1.1课程设计主题

如图1所示，发电机G，变压器T1，T2和线路L的电抗参数以统一参考的单位值给出. 系统C的电抗值未知两相短路电流计算公式，但已知其正序电抗为负序电抗. K点发生相直接接地短路故障，K点短路后测得的三相电压为Ua =1∠-120，Uc =1∠120.

（1）求出系统C的正序电抗;

（2）在b点出现bc两相接地短路时的故障点电流;

（3）当在点K处发生bc两相接地短路时（假设故障前线路中没有电流），分别找到发电机G和系统C提供的故障电流.

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课程设计目的

1. 巩固电力系统的基础知识；

2. 练习查阅手册和材料的能力；

3. 熟悉电力系统短路电流的计算方法及与电力系统有关的通用软件；

2个设计原则

2.1基本概念介绍

1. 在电力系统中，可能的短路是: 三相短路，两相短路，两相接地短路和单相短路. 三相短路也称为对称短路，系统的各相仍像正常运行时一样处于对称状态. 其他类型的短路是非对称短路.

2. 正序网络: 通过计算对称电路中使用的等效网络. 除了中性点接地阻抗，空载线路（不包括导纳）和空载变压器（不包括励磁电流）之外，电力系统的所有组件都应包括在正序网络中，并包括相应的正序参数和应使用等效电路. 说.

3. 负序网络: 与正序电流相同，但所有电源的负序电势为零. 因此，将正序网络中每个分量的参数替换为负序参数，电源电势等于零，并在短路时引入非对称电势源中的负序分量来代替故障条件. 点获得负序网络.

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，由于三个零序电流具有相同的幅值和相位，因此它们必须穿过大地（或架空接地线） （电缆屏蔽层等）回路，电流的流动与变压器的中性点接地以及变压器的解决方案密切相关. 2.2电力系统各序网络的制定

应用对称分量法分析和计算非对称故障时，首先必须建立电力系统的时序网络. 因此，应根据电力系统接线图的原始数据，中型点的接地等，在故障点处施加每个序列电势，并应从故障点逐渐找到每个序列的电流. 故障点. 可以流经特定电流序列的所有组件都必须包含在序列网络中，并由相应的序列参数和等效电路表示. 除了中性点接地阻抗，空载线路和空载变压器外，电力系统的所有组件都应包含在正序网络中，并由相应的正序参数和等效电路表示，如图2所示. 负序电流可以流过的分量与正序电流相同，但是所有电源的负序电势为零. 为了用负序参数替换正序网络中所有组件的参数并使电源电位等于零，图3所示为负序网络；在短路电流上施加代表故障边界条件的零序电势时由于三相零序电流的幅值和相位相同，它们必须穿过地面以形成路径，并且流动电流的大小与变压器的中性点接地情况以及变压器的连接方法密切相关. 如图4所示. 每个序列的网络阻抗可用于计算相应的序列阻抗.

图2系统的正序网络

图3系统的负序网络

图4系统的零序网络

2.2不对称三相量的分解

对称分量法是分析非对称故障的常用方法. 根据对称分量法，可以将一组不对称的三相量分解为正相，负序和零序三相对称三相量.

在三相电路中，对于任意一组非对称三相相量（电压或电流），当选择a相作为参考相时，可以将其分解为三组对称相量. 三相相量和对称分量之间的关系是

（）1111113122

）3（）2（）1（？

??? aaaa III aaa其中，运算符a = e j120，a 2 = e j240，并且1 + a + a 2 = 0，a 3 = 1I a（1）两相短路电流计算公式，I a（2） ，I a（0）是a相电流的正序，负序和零序分量，并且具有

（）2I）

0（）0（）

0（）2（2

）2（）2（）2（）1（）1（）

1（2）

====== a c b a c a b a c a I I I I a a aI I aI I a I b

最后可用: I a = I a（1）+ I a（2）+ I a（3）

I b = a 2I a（1）+ aI a（2）+ I a（0）= I b（1）+ I b（2）+ I b（3）（3）

I c = aI a（1）+ a 2I a（2）+ I a（0）= I c（1）+ I c（2）+ I c（3）

电压的三相相量与其对称分量之间的关系与电流的相量相同.

3计算过程和步骤

3.1系统C的正序电抗的计算

当使用对称分量方法分析各种简单不对称性时，可以写出每个顺序网络故障点的电压方程式（4）. 当网络的组成仅由电抗表示时，方程可写为

（）4）0（）0（）0（）2（）2（）2（）1（）1（？

=-=-=-fa ff fa ff ff ff eq V I jX V I jX V jX E

其中，E eq = V f（0）是短路发生之前故障点的电压. 当单相接地短路时，故障处的三个边界条件为:

V fa = 0，I fb = 0，I fc = 0

对称分量表示为:

V fa（1）+ V fa（2）+ V fa（0）= 0，2I fa（1）+ aI fa（2）+ I fa（0）= 0，

aI fa（1）+ a 2I fa（2）+ I fa（0）= 0

完成后，以订单数量表示的边界条件为:

（）50）0（）2（）1（）0（）2（）1（??

？=== ++ fa fa fa fa fa fa I I I V V V

根据边界条件（5）和等式（4）. 也就是说，短路电流和电压的顺序分量可以确定为

（）6）（）

1（）2（）0（）1（）2（）2（）1（）0（）2（）1（??

??-=-= + = faff fa ff fa ff ff ff fa I jX V I jX V I X X j V

短路点的非故障相间电压为:

（）

7]）1（）[（]）1（）[（）

1（）0（）2（2

）2（）2（2

）1（）1（）0（2）2（2）0（）2（）1（2 ??

？-+-= ++ =-+-= ++ = fax IX a X aaj VV av VIX a X aaj V aV V a V根据设计将任务给定的已知条件代入方程式（7），得出:

（）[]

（）8）1（2

3

21）1（）0（2）2（2fa ff ff I X a X a a j j-+-=-

（）[]

（）9）1（2

321）1（）0（）2（2fa ff ff I X a X a a j j-+-= +-

将公式（8）与公式（9）进行比较，然后将2 = -1-a替换为两个公式:

（）102

31）1（）12（）2（）12（）0（）2（）0（）2（j

X a X a X a X a ff ff ff ff-=

-+++++

简化公式（10），最后得到: X ff（0）= X ff（2）.

从系统的顺序网络图中，我们可以获得:

25

.03.025

.03.07.0）2.0（5.0 +？= ++ c c X X

最终可解决: X c = -0.0125

由此，X ff（1）= X ff（2）= X ff（0）= 0.1364.

在3.2 K点发生bc两相接地短路时的故障点电流计算

根据设计要求，可以看出要求是两相短路接地. 故障处的三个边界条件为: I fa = 0，V fb = 0，V fc = 0由阶数表示的边界条件为

（）110）0（）2（）1（）0（）2（）1（??

？=== ++ fa fa fa fa fa V V I I I

最后得到:

（）12）（）

2（）0（）2（）0（）

1（）

0（）1（ff ff ff ff ff f fa X X X X X X V I +？+ =

和

（）13）1（）0（）2（）

0（）2（）0（）2（）1（）1（）

0（）2（）2（）0（）

1（）

0（）2（）

+ === +-= +-= fa ff ff ff ff fa fa fa ff ff ff ff ff ff ff fa I X X X X V V j V V V I X X X I I X X X I

短路故障阶段的电流为

（）14）1（）0（）2（）0（2

）2（）

0（）2（2）1（）1（）0（）2（）0（）2（2）0（）2（）1（2 ???）

?? ++-= ++ = fa ff ff ff ff fa fa fa fb I X X X a X a I I a a I I X X aX X a I aI I a I

将X ff（1）= X ff（2）= X ff（0）= 0.1364代入公式（12）得到I fa（1）=-4.8876j，然后分别将其代入公式（14）从边界条件得到I fb = 3.6657 + 3.349j和I fc = 3.6657-6.349j，I fa = 0

3.3短路时发电机和系统C故障电流的计算

分别将I fa（1）=-4.8876j和X ff（1）= X ff（2）= X ff（0）= 0.1364代入方程式（13）

j

j I X X X I fa ff ff ff fa 4438.2）8873.4（1364

.01364.01364

.0）1（）

0（）2（）0（）2（=-？+-

= +-

=

j

j I X X X I fa ff ff ff fa 4438.2）8876.4（1364

.01364.01364

.0）1（）

0（）2（）2（）0（=-？+-

= +-=

根据电流和阻抗的反比，可以计算出系统C和发生器G提供的顺序电流

j

j X X X X X X X fa T L T c T ca 5546.3）8876.4（0125.005.015.025.025.025

.025.0）1（221122）1（-=-？-++-= +++++ =

j

j X X X X X X Xfafa L T c T ca 7773.14438.20125.005.015.025.025.025

.025.0）2（221122）2（=？-++++ = +++++ =

j

j X X X X I fa T L T T约1108.14438.225.015.015.025

.0）0（2012）0（=？++ = ++ =

j

j I X X X X X X X X I fa T L T c L T c Ga 333.1）8876.4（0125

.005.015.025.025.00125

.005.015.0）1（221111）1（-=-？-++-++++++++++ =

类似地，I Ga（2）= 0.6665j I Ga（0）= 1.333j

根据公式（3），可以计算出系统C和发电机G在abc的三相中提供的短路电流:

j

j j j I I I ca ca ca 6665.01108.17773.15546.3）0（）2（）1（-= ++-= ++ = j

j

j j j I aI I a I ca ca cb 9995.16173.41108.17773.1）2

3

21（）5546.3（）2321（）0（）2（）1（2 +-= +？+-+-？-= ++ = j

j

j j j j I a a I I ca ca cc 9995.16173.41108.17773.1）2

3

21（）5546.3（）2321（）0（）2（2）1（+ = +？-+-？+-= ++ =类似地，I Ga = 0.6665j I Gb = -1.7316 +1.6662 j我Gc = 1.7316 + 1.6662j

基于软件的4个PSASP仿真结果

此模拟使用PSASP软件. PSASP基于网格基础，固定模型库和用户定义的模型库的支持，并且可以对电力系统（输电，供电和配电系统）执行各种计算和分析.

4.1基于公共资源的AC / DC电力系统分析软件包具有以下应用功能:

潮流计算，暂态稳定性，短路电流，网络损耗分析，电压稳定性，静态安全性分析，静态和动态等效，直接方法暂态稳定性，小干扰稳定性，最优潮流和无功优化，参数优化协调，继电保护设置和仿真.

4.2一些模拟结果的屏幕截图

4.3短路电流汇总表

4.4结果分析

计算后，可以看出系统具有单相接地短路V

fa = 0，V

fb

使用V

fc

大小和相位相同

The

位相反. 类似地，当发生两相接地短路时，bc的两相电流相等，而两相相反. 非短路相的电流为零. 系统C和发电机G提供的短路电流的大小相反. 短路相是系统C还是发电机G，它们的bc相大小相等，相位相反.

通过该电力系统课程设计，我的理论知识和实际操作能力得到了极大的提高.

我们的团队正在对电源系统中的短路电流进行计算和分析. 尽管该主题只是电力系统的一小部分，但我从中学到了很多. 在此实践中解决了对以前的电源系统的一些疑问，我深刻地意识到了某些应用软件在实际工作中的重要作用. 此外，电源系统课程的设计只是将我们学到的书串起来，使我对该课程有一个整体的了解. 像本设计课程一样，它是一个从头开始的过程，尽管过程比较坎,，但是成功之后我会感到喜悦.

本课程设计是理论与实践的结合. 我知道这很重要. 尽管对该理论有一个普遍的了解，但实际操作中可能会遇到很多困难，但是如果团队和个人的努力解决问题，遇到的困难将使我对本课程产生浓厚的兴趣.

在短短的为期一周的培训过程中，我们在刘华老师的精心指导和不懈的回顾下，按时完成了培训的目的. 在这一周中，我们搜索了资料，图书馆阅读了相关书籍，并在我们不了解的地方积极咨询了刘老师. 在学习和理解之后，我们认真总结了知识要点，认真整理了我们所做的笔记，并努力做到严格和认真. 生产培训报告.

通过这次实践培训，我们比在课堂上获得的知识更全面，更实际地补充了我们自己的知识. 同时，我们还培训了我们的独立学习能力和知识. 要有耐心，为将来的工作打下良好的基础. 非常感谢您的帮助，并给了我们无限的支持和鼓励.

参考

[1]何仰赞，温曾银. 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]电力系统课程设计和毕业设计的参考资料. 中国电力出版社

[3]徐铮. 电力系统分析研究指南. 北京: 高等教育出版社，2004

[4]周守昌. 电路原理. 北京: 高等教育出版社，2004

[5]韩振祥. 电力系统分析. 杭州: 浙江大学出版社，1993

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/bofangqi/article-234829-1.html