7.4简单不对称短路
故障分析
7.4 简单不对称短路故障分析
在中性点接地的电力系统中，简单不对称短路故障有单相接地短路、两相短路以及两相接地短路。无论是哪一种短路，利用对称分量法分析时，都可以制订出正、负、零序网络，并经化简后从简化序网列写出各序网络故障点的电压平衡方程式，如式(7-11)。如果略去正常分量只计故障分量，并忽略各元件电阻，可将式(7-11)改写为
（7-45）
式中，即是短路发生前故障点的电压。
要求解出上式中的三个电流序分量和三个电压序分量，应根据不对称短路的边界条件补充三个方程式。由于短路类型不同，短路点的边界条件不同，补充的方程亦不同。下面对三种不对称短路分别进行讨论。
7.4.1 单相接地短路
设在中性点接地的电力系统中相接地短路，如图7-29，由图可列出短路点的边界条件
图7-29 单相接地短路示意图
（7-46）
将上述边界条件转化为正、负、零序分量表示
由有
即（7-47）
由有
联立求解式(7-45)和式(7-47)，即可解出、、和、、，但这种解析法较
繁，工程中不适用。
若按照边界条件，将正、负、零序网串联，如图7-30所示，也可求出单相接地短路时短路点电流和电压的各序分量。这种由三个序网按不同的边界条件组合成的网络称复合序网。在复合序网中，同时满足了序网方程和边界条件，因此复合序网中的电流和电压各序分量就是要求解的未知量。
图7-30 单相接地短路复合序网
从复合序网中直接可得
（7-48）
则短路点的故障相电流为
（7-49）
在近似计算中，一般有，从式(4-129)看出，当，则单相接地短路电流大于
同一地点的三相短路电流，反之则单相接地短路电流小于三相短路电流。
从序网方程式(7-45)可求出短路点电压的各序分量、、，然后利用对称分量法的合成算式即可求得短路点非故障相电压
代入和，则
（7-50）同理可得（7-51）
从式(7-50)和式(7-51)看出：
当，非故障相电压较正常运行时低，极限情况时，
当，则、，故障后非故障相电压不变。
当，非故障相电压较正常运行时高，极限情况时，
，相当于
中性点不接地系统发生单相接地短路时，中性点电位升高至相电压，而非故障相电压升高为线电压的情况。
综上所述，非故障相电压随变化的轨迹，如图7-31所示。
图7-31 单相（相）接地短路时非故障相电压变化轨迹
在求得短路点电流和电压的对称分量以后，还可以根据各对称分量之间的相位关系用图解法求取各相电流和电压。
(1)作电流相量图，求短路点各相短路电流
1)任意假设的正方向，根据边界条件作；
2)以为基准，作出各相电流的正序分量、(相序为顺时针方向)；
3)以为基准，作出各相电流的负序分量、(相序为逆时针方向)；
4)以为基准，作出各相电流的零序分量、，它们大小相等、方向相同；
5)求各相电流
按上述步骤作出的单相(相)接地短路电流相量图如图4-57(a)所示。
(a) 电流相量图 (b) 电压相量图
图7-32 单相（相）接地短路时短路点电流电压相量图
(2)作电压相量图，求短路点各相电压
1)作超前，并在反方向上作和，它们的关系应满足边界条件
；
2)以为基准，作出各相电压的正序分量、；
3)以为基准，作出各相电压的负序分量、；
4)以为基准，作出各相电压的零序分量、；
5)由序分量合成三相电压、、。
按上述步骤作出的单相(相)接地短路电压相量图如图7-30(b)所示。
7.4.2 两相短路
设电力系统在点发生了两相(b、c相)短路，如图7-33所示，短路点的边界条件为
（7-52）
上述边界条件转换为短路点电流和电压的对称分量表示
由有
即
图7-33 两相短路示意图
说明两相短路故障时，故障点不与大地相连，零序电流无通路，因此无零序网络。
由有
即
则两相短路的序边界条件为
（7-53）
满足序网方程式(7-45)和边界条件(7-52)的复合序网，是正、负序网并联后的网络，如图7-34所示。
图7-34两相短路复合序网
从复合序网中可直接求得正、负序电流分量
（7-54）
短路点各相电流为
（7-
55）
从式(7-55)看出，当时，两相短路电流是同一点三相短路电流的倍，因此在一般网络中，两相短路电流小于三相短路电流。
短路点的各相电压对称分量为
（7-56）
当；由式(7-56)可求得短路点各相电压为
（7-57）
即当时，有，说明两相短路后，非故障相电
压不变，故障相电压幅值降低二分之一。
按照制作单相接地短路相量图的步骤，可作出两相(b、c相)短路时，短路点的电流、电压相量图，如图7-35所示。
图7-35 两相短路短路点电流电压相量图
(a) 电流相量图； (b) 电压相量图
7.4.3 两相接地短路
设在中性点接地的电力系统中点发生两相(b、c相)接地短路，如图7-36所示。短路点的边界条件为
（7-58）
第一章 绪论 短路故障有金属性短路和电弧短路。由于电弧具有电阻的特性，因此电弧短路电流比金属性短路电流小。在低压系统中，电弧电压占电源电压的百分值较大，电弧短路电流可能比金属性短路电流小很多。因此按金属性短路电流整定的继电保护装置在发生电弧短路时可能不动作，而无法切除电弧短路故障。电弧电压的大小与很多因素有关。要确保继电保护装置在电弧短路时可靠动作，需要计算最大电弧电压时的最小短路电流，并按这个短路电流整定继电保护。 引起电弧短路的原因有很多，例如绝缘损坏或老化、污染及空气潮湿引起的空气击穿、小动物引起的电弧短路和误操作等。 德国科学家调查了二百多起发电厂和变电所短路故障，发现有57%的故障由开关柜内设备引起，另外20%发生在母线上，10% 发生在导体接头处。根据大量调查，85%以上的短路故障是电弧短路。 电弧短路危害大。如果在开关柜中发生电弧短路，由于电弧能量大，温度高，可能引起开关柜燃烧和爆炸。十几年前南京某大型企业由于某6kV 开关室短路故障烧毁了多台开关柜，引起全厂停电十几天，造成重大经济损失。 如果在电动机中发生电弧短路将烧毁电动机。电弧短路还可能引起电气火灾.北京市1999年发生的电气火灾为1350余起.电气火灾不仅会引起重大财产损失，也可能引起人身伤亡。短路电弧可能烧伤工作人员。 在低压系统中有单相、两相和三相电弧短路。相电弧短路通常是由单相或两相电弧短路发展而来。而在出现三相电弧短路后，如果三相电弧短路转变为两相电弧短路，则电弧将自行熄灭，而不会再发展成三相电弧短路。在电弧短路计算中，最重要的是电弧电压。知道了电弧电压的大小，就可算出电弧短路电流。电弧电压出现在母线之间。电弧电压瞬时值是随机变化的。这是因为影响电弧的一些因素是随机变化的。因此不能用经典数学精确地描述电弧电压的变化。电弧出现在母线之间。在短路点只有2条相间电弧同时存在，而不是3条。所以这种三相电弧短路是不对称性短路。每条电弧存在的时间大约为1/3周波。由于电弧电压瞬时值比较接近其1/3周波平均值，因此用这个平均值近似模拟电弧电压。试验结果表明，此平均值也是随机变化的。平均值的概率密度接近正态分布。设电弧电压1/3周波平均值大于80arc U 的概率为0.8，因为电弧电压的1/3周波平均值大于80arc U 时，电弧将熄灭，所以用80arc U 作为计算最小电弧短路电流用的电弧电压。 80arc U 主要由系统额定电压和短路处相间距离d 决定。
第八章电力系统不对称故障的分析计算 例题： 1、图8-7所示为具有两根架空地线且双回路共杆塔的输电线路导线和地线的
2、如图8-8所示电力系统，试分别作出在k1, k2, K3点发生不对称故障时的正序、负序、零序等值电路，并写出,,120X X X ∑∑∑ 的表达式。(取0m X ≈∞)
习题： 1、什么是对称分量法?ABC分量与正序、负序、零序分量具有怎样的关系? 2、如何应用对称分量法分析计算电力系统不对称短路故障? 3、电力系统各元件序参数的基本概念如何?有什么特点? 4、输电线路的零序参数有什么特点?主要影响因素有哪些? 5、自耦变压器零序等值电路有什么特点?其参数如何计算? 6、电力系统不对称故障(短路和断线故降)时，正序、负序、零序等值电路如何 制定?各有何特点? 7、三个序网(正序、负序、零序)以及对应的序网方程是否与不对称故障的形式有关?为什么? 8、电力系统不对称故障的边界条件指的是什么? 9、试述电力系统不对称故障(短路和断线故障)的分析计算步骤. 10、如何制定电力系统不对称故障的复合序网(简单故障和经过渡电阻故障)? 11、何谓正序等效定则? 12、电力系统不对称故障时，电压和故障电流的分布如何计算? 13、为什么说短路故障通常比断线故障要严重? 14、电力系统不对称故障电流、电压经变压器后，其对称分量将发生怎样的变化?如何计算? 15、电力系统发生不对称故障时，何处的正序电压、负序电压、零序电压最高?何处最低? 16、电力系统两处同时发生复杂故障时，应怎样计算?为什么复合序网的连接必 须要经过理想移相变压器? 17、图8-34所示电力系统，在k点发生单相接地故障，试作正序、负序、零序等值电路. 18、图8-35〔a)、(b)、(c)所示三个系统.在k点发生不对称短路故障时，试画出
1. 下图所示的电网中，f 点三相短路时，发电机端母线电压保持6.3kV 不变。r 1，x 1分别 为电抗器的电阻和电抗，r 1=0.042Ω，x 1=0.693Ω，r 2，x 2分别为电缆的电阻和电抗，r 2=0.463Ω, x 2=0.104Ω。若6.3kV 母线的三相电压为： ( )( )() a s b s c s 6.3cos 6.3cos 1206.3cos 120 u t u t u t ωαωαωα=+=+-=++ 在空载情况下，f 点突然三相短路。设突然短路时α=30°，试计算： (1) 电缆中流过的短路电流交流分量幅值。 (2) 电缆中三相短路电流表达式。 (3) 三相中哪一相的瞬时电流最大，并计算其近似值。 (4) α为多少度时，a 相的最大瞬时电流即为冲击电流。 解：r 1, x 1分别为电抗器的电阻和电抗，r 1=0.042Ω , 140.693100x = =Ω r 2, x 2分别为电缆的电阻和电抗，r 2=0.463Ω, x 2=0.104Ω 令r = r 1+ r 2=0.505Ω, x = x 1+ x 2=0.797Ω 令0.943arctan()57.64x z r ?==Ω = = (1) 三相短路电流交流分量的幅值为：9.45kA m I == (2) 直流分量衰减时间常数为：/0.7970.005s 3140.505 a L x T R r ω= ===? 由于短路前线路处于空载，则短路前瞬间线路电流为0，则每条电缆中三相短路电流的表达式为： 1 1 2 2
()()()()()()()()a m m 0.005 0.005 b 0.005 c cos 0cos 9.45cos 27.649.45cos 27.649.45cos 147.649.45cos 147.649.45cos 92.369.45cos 92.36a t T s t s t s t s i I t I e t e i t e i t e ωα?α?ωωω--- - =+-+--????=---=---=-- (3) 直流分量值越大，短路电流瞬时值越大，且任意初相角下总有一相直流分量起始值最 大。由步骤(2)可知，cos(?27.64°)>cos(?147.64°)>cos(92.36°)，a 相的直流分量最大，大约在短路发生半个周波之后，a 相电流瞬时值将到达最大值，即 ()()0.010.005 a 9.45cos 3140.0127.649.45cos 27.649.5304kA i e -=?---=- 同理可以写出i b , i c ，并进行比较验证： ()()0.010.005 b 9.45cos 3140.01147.649.45cos 147.649.0624kA i e -=?---= ()()0.010.005 c 9.45cos 3140.0192.369.45cos 92.360.4418kA i e -=?+-= (4) 在短路前空载情况下，有步骤(2)所列的各相短路电流表达式可知：若初相角|α?φ|等 于0°或是180°时，a 相短路电流直流分量起始值达到最大，短路电流最大瞬时值也最大。由于φ=57.64°，则α=φ=57.64°或α=?180+φ=122.36°。 带入步骤(2) i a , i b , i c 的表达式中进行验证： ()()()()()()()()0.010.005 a 0.010.005 b 0.010.005 c 0.01s 9.45cos 3140.0109.4510.7286kA 0.01s 9.45cos 3140.011209.45cos 120 5.3643kA 0.01s 9.45cos 3140.011209.45cos 120 5.3643kA i t e i t e i t e --- ==?+-===?---===?+-= 2. 一发电机、变压器组的高压侧断路器处于断开状态，发电机空载运行，其端电压为额定电压。试计算变压器高压侧突然三相短路后短路电流交流分量初始值I ''m 。 发电机：S N =200MW ，U N =13.8kV ，cos φN =0.9，x d =0.92，x 'd =0.32，x ''d =0.20 变压器：S N =240MVA ，220kV/13.8kV ，U s(%)=13 解：取S B =100MVA ，U B1取为13.8kV ，则U B2=13.8(220/13.8)=220kV 11 4.18kA 3313.8B B B I U ==? 22 0.26kA 33220 B B B I U = = =?
题目: 电力系统不对称短路计算与分析 初始条件： 系统接线如下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。已知各元件参为：发电机G：S N=60MV A, V N=10.5KV，X d″=0.2, X2=0.25，E″=11KV； 变压器T-1：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T1=10.5 / 115kV； 变压器T-2：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T2=115 / 10.5kV； 线路L：长L=90km, X1=0.4Ω/km, X0=3.5X1； 负荷LD：S LD=40MV A，X1=1.2, X2=0.35。 要求完成的主要任务: 选取基准功率S B=60MV A，基准电压为平均额定电压，要求： （1）制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。 （2）计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。 （3）计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。 （4）计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。 时间安排： 熟悉设计任务 5.27 收集相关资料 5.28 选定设计原理 5.29 计算分析及结果分析 5.30 --6.6 撰写设计报告 6.7 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 本次课程设计的步骤为先进行正、负、零序参数的标幺值转化，再分别用戴维南定理做出各序等值电路得到各序的短路电抗，然后根据两相接地短路的边界条件绘制复合网络电路，并求出各序短路电流、总短路电流和A相电压，最后根据电力系统的具体电路计算发电机侧的相电流。根据标幺值计算出有名值。本文最后还总结了各种简单短路情况的短路电流的计算方法。 关键词：标幺值两相接地短路复合网络电路
例一 系统接线如图所示，已知各元件参数如下。发电机G ：S N =30MVA ， ()2.02==''x x d ；变压器T-1：S N =30MVA ，U k %=，中性点接地阻抗z n =j10Ω；线路L ：l =60km ，x (1)=Ω/km ，x (0)=3x (1)；变压器T-2：S N =30MVA ，U k %=；负荷：S LD =25MVA 。试计算各元件电抗的标幺值，并作出各序网络图。 解：（1）求各元件参数标幺值 SB=30MVA ，UB=Uav ()2.030 30 2.02.02=?==''=GN B d S S x X 105.030 301005.10100%1=?=?= NT B k T S S U X ()()()0544.011530 604.02 2 121=??===av B L L U S l x X X ()()1633.00544.03310=?==L L X X 44.125302.12 .1)1(=?==LD B LD S S X 42.025 30 35.035 .0)2(=?==LD B LD S S X 0227.0115 301010 2 2j j U S j Z av B n =?== 06805.00227.033j j Z n =?= （2）各序网络如图所示。
例题二电力系统接线如图所示，试分别作出f1和f2点发生接地短路时的系统零序网络图。
jX 23j3X 17 jX 23 j3X 17 ) 0( 例三 系统接线如图所示。已知各元件参数如下。发电机G ：S N =100MVA ， ()18.02==''x x d ；变压器T-1：S N =120MVA ，U k %=；变压器T-2：S N =100MVA ，U k %=；线路L ：l =140km ，x (1)=Ω/km ，x (0)=3x (1)。在线路的中点发生单相接地短路，试计算短路点入地电流及线路上各相电流的有名值，并作三线图标明线路各相电流的实际方向。 解：S B =100MVA ，U B =U av )(251.0230 31003kA U S I B B B =?== ，取?∠=9005.1E ()18.0100 100 18.018.02=?=?==''GN B d S S x X 0875.01201001005.10100%111=?=?= N T B k T S S U X 105.0100 100 1005.10100%222=?=?= N T B k T S S U X ()()10586.0230100 1404.02 211=??==B B L U S l x X
解决方案编号：YTO-FS-PD203 突发短路故障的缺陷分析通用版 The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
突发短路故障的缺陷分析通用版 使用提示：本解决方案文件可用于已经体现出的，或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等，所提出的一个解决整体问题的方案（建议书、计划表），同时能够确保加以快速有效的执行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 引言 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。 1 分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析
第5章电力系统不对称短路的计算分析 5.1 基本认识 5.2元件的序阻抗及系统序网络的拟制及化简 5.3不对称短路时短路点电流和电压的分析及计算 前言： 1. 不对称短路时短路点的电流和电压出现不对称，短路点电流和电压的计算关键是求出其中一相的各序电流、电压分量。 2.各序电流、电压分量分量的计算方法： 解析法——解方程：上述5.1中三序网的基本式 +三个补充方程（据不同类短路型的边界条 件列出。——繁，不用 有两种 复合序网法——将三个序网适当连接———组成复合序网法，求 各序电流、电压（该法易记，方便，故广泛用— —实际上是由解析法推导出的） 3.何谓“复合序网’——将三个序网适当连接，体现a相各序电流、电压关系的网络图。 4.设对短路点各序网络图以简化到最简单的形式（见下图）——且表达形式有三种
正序网 表达3 表达1 表达2 表达3 表达1 表达2 表达3
一、 复合序网图及相量图 （一） 单相接地)1(a f a 相——故障相，特殊相 bc 相——非故障相 分析： 边界条件： 0)1()1(==c b I I 0)1(=a U 据对称分量法,得： )1(0)1(2)1()1(2)1()1()1(13 1)(31a a a c b a a I I I I a I a I I ===++= ——即三序电流相等 0)1(0)1(2)1(1)1(=++=a a a a U U U U 三序电流、电压可用下图5-30体现，称为复合序网。
图5-30 f(1)复合序网
注： (1)复合序网，体现了三序电流、电压的关系 )1(0)1(2)1(1a a a I I I == 0)1(0)1(2)1(1=++a a a U U U (2) 由复合序网,可直接写出短路点f (1) 点的各序电流、电压 )1(0 )1(2321)1(1 ) (a a a a I I X X X j E I ==∑ +∑+∑= )()1(0)1(21)1(1)1(1a a a a a U U X I j E U +-=∑ -= ∑ -=2)1(2)1(20X I j U a a ∑ -=0)1(0)1(00X I j U a a （3）短路点故障相电流 )1(1)1(0)1(2)1(1)1(3a a a a a I I I I I =++= —— 即为正序电流)1(1a I 的3倍
不对称短路计算题 --------------------------------------------------------------------------作者: _____________ --------------------------------------------------------------------------日期: _____________
计算题部分： 1、电力系统如图所示，变压器T 2 低压侧开路。在输电线中间发生单相短路时，计算：（1）故障点的次暂态短路电流；（2）变压器T1，变压器T2中性线中的次暂态短路电流。 解：1）画出正序、负序、零序网，求正序、负序、零序等值电抗： 125 .0 ) 18 .0 087 .0 //( ) 18 .0 056 .0( 19 .0 06 .0 056 .0 074 .0 176 .0 06 .0 056 .0 06 .0 2 1 = + + = = + + = = + + = ∑ ∑ ∑ x x x 2）画出复合序网，求故障点正序、负序、零序电流： ) ( 51 .0 230 3 100 ) 125 .0 19 .0 176 .0( 1 I I I 2 1 kA j j a a a = ? ? + + = = =& & & 3）故障点的次暂态短路电流：) ( 53 .1 51 .0 3 I3 I 1 kA a fa = ? = =& & 4）在零序网中求流过变压器T1，变压器T2的零序电流： ) ( 24 .0 27 .0 51 .0 ) ( 27 .0 18 .0 056 .0 125 .0 51 .0 20 10 kA I kA I T T = - = = + ? = & & 5）求流过变压器T1，变压器T2中性线中的次暂态短路电流 ) ( 72 .0 24 .0 3 3 ) ( 81 .0 27 .0 3 3 20 2 10 1 kA I I kA I I T N T T N T = ? = = = ? = = & & & &
课程设计报告 题目电力系统课程设计 《三相短路故障分析计算》 课程名称电力系统课程设计 院部名称龙蟠学院 专业电气工程及其自动化 班级M08电气工程及其自动化学生姓名 学号0821113 课程设计地点C304 课程设计学时一周 指导教师朱一纶 金陵科技学院教务处制
目录 摘要 (ii) 一、基础资料 (3) 1.电力系统简单结构图................................................ ....... . ..... .. ... . .... . .. . (3) 2.电力系统参数 (3) 3参数数据 (4) 二、元件参数标幺值的计算及电力系统短路时的等值电路 (4) 1.发电机电抗标幺值..................................................... ....... . ..... .. ... (4) 2.负载电抗标幺值 (4) 3变压器电抗标幺值 (4) 4.线路电抗标幺值............................................. ........ ....... . ..... .. ... ... .. (4) 5.电动机电抗标幺值........................................ ........ ....... . ..... .. ... ... .. (4) 三、化简等值电路 (4) 四、求出短路点的次暂态电流 (4) 五、求出短路点冲击电流和短路功率 (4) 六、设计心得............................................................. . . . . .. (20) 七、参考文献............................................................. (21) 电力系统课程设计《三相短路故障分析计算》
YF-ED-J6285 可按资料类型定义编号 突发短路故障的缺陷分析 实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
突发短路故障的缺陷分析实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 引言 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300
余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。 1 分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析 用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感，但需要仪器精度高，仅适于在试验室进行，故比较费时。实践中，多数情况下对缺陷的初步定性要依靠它，综合分析也要结合色谱分析结果进行，而且该方法能判断出很多
（此文档为word 格式，下载后您可任意编辑修改！） 南昌大学科学技术学院 课程设计报告 题目电力系统短路故障分析学生姓名杨建伟学科部信息学科部专业班级电气122 课程设计地点电机301 指导教师吴敏黄灿英
目录 课程设计（论文）任务书 一、课题设计（论文）题目： 基于MATLAB勺电力系统单相短路故障分析与仿真 二、课程设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求： 本文介绍了 MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具Simulink。MATLAB Simulink 的仿真环境中，利用 Simpowersystems 中电气元件对电力系统发生单相短路时电路情况进行仿真与分析，着重分析了中性点 不接地时电压电流的变化情况。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB!电力系统仿真研究的有力工具。 、课程设计（论文）工作内容及完成时间:
引言 随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，尤其是电力系统中对设备和人员等危害最大的事故 故障，尤其是短路故障，而在分析解决事故故障时要不断的实验，在现实设备中很难实现，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具十分重要，而MATLAB^件中的SIMULINK是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成开发环境，是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具，为解决具体的工程问题提供了更为快速、准确和简洁的途径。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路，动力系统、电力系统和电力网简单示意如图1-1 o
电力系统短路故障的分析计算 电力系统短路故障的分析计算2010-09-1508:241-1作出无阻尼绕组同步电机在直轴方向的等值电路图并写出求取暂态电抗Xd'及 1、时间常数Td'的表达式再作出有阻尼绕组同步电机在直轴及交轴方向的等值电路图并写出求取Xd"及Xq"的表达式。 2、比较同步机下列的时间常数Ta、Td'、Td"、Tq"的大小以及汽轮发电机的下列电抗的大小以及及汽轮发电机及水轮发电机的下列电抗的大小并为它们按由大到小的次序重新排列Xd、Xd'、Xd"、Xq、Xq"、Xσ(定子漏抗)。 3、列出无阻尼绕组同步发电机在端点发生三相短路，定子及转子绕组中出现的各种电流分量并指出这些电流分量随时间而变化的规律及其衰减时间常数。(16) 1-5在电力系统暂态分析中，1.为什么要引入同步电机暂态电势Eq'?2.暂态电势Eq'的大小如何确定?3.在哪些情况下需要使用暂态电势Eq'?(10分)(科大92) 1-6简要论述下列问题:(24分) 1、试根据无阻尼绕组同步机的磁链及电压方程(略去电阻)，推导出用同步机暂态电势和暂态电抗的电压方程式: uq=Eq'-idXd'ud=iqXq2、上述方程式应用于同步机的什么运行情况?为什么?解决什么问题?式中id、iq是什么电流? 3、试利用(1)的结果论证:三相短路电流实用计算中，无阻尼绕组同步机机端短路时一相的起始暂态电流(用标么值表示)的计算公式为: I'=Eq'/Xd' 4、根据基本原理，并利用(1)推导出的方程，证明同步机机端三相短路整个暂态过程中Eq'及Eq之间的关系为:Eq/Eq'=Xd/Xd' (重大83) 1-7无阻尼绕组同步发电机发生突然三相短路，在短路瞬刻及暂态过程中，其气隙电势Eqδ是如何变化的?(6分) (重大84)
信息工程学院 课程设计报告书 题目: 不对称短路故障分析与计算 专业：电气工程及其自动化 班级： 0312408班 学号： 031240868 学生姓名：わ- 深蓝 指导教师： 2015年06月05日
信息工程学院课程设计任务书 学号031240868 学生姓名わ- 深蓝专业（班级）电气0312408班设计题目不对称短路故障分析与计算 设计技术参数1 发电机参数 G1:为水电厂，额定容量110MVA，85 .0 φ cos N =,264 .0 " d = X G2、G3:为水电厂，额定容量25MVA,8.0 φ cos N =,13 .0 " d = X M:电动机（用电负载），2000KW,85 .0 φ cos N =,起动系数为6.5 2 变压器T参数 T1：额定容量16MVA，一次电压110KV，短路损耗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。变压器连接组标号：Ynd11。 T2、T3：额定容量31.5MVA，一次电压110KV，短路损耗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。变压器连接组标号：Ynd11。 T4：额定容量10MVA，一次电压110V，短路损耗59KW，空载损耗16.5，阻抗电压百分比UK%=10.5，空载电流百分比I0%=1.0。变压器连接组标号：Ynd11。 3 线路参数 LGJ-120：截面120 2 m，长度100km，每条线路单位长度的正序电抗 km X/ 391 .0 )1(0 Ω =，零序电抗 )1(0 (0) 3 X X =，每条线路单位长度的对地电容 km S/ 10 92 .2 b6 0(1) - ? =。 LGJ-150:截面150 2 m，长度100km，每条线路单位长度的正序电抗 km X/ 384 .0 )1(0 Ω = ，零序电抗)1(0 (0) 3 X X = ，每条线路单位长度的对地电容 km S/ 10 97 .2 b6 0(1) - ? = 4 负载参数 容量8+6jMVA，在基准容量B S=100MVA下，负载负序电抗标幺值为X0（2）=0.35，零序电抗标幺值X(0)=1.2。
电力系统分析课程设计 题目：系统不对称短路电流的计算机算法专业：电气工程及其自动化 学号：201114240144 姓名：周钘
目录 摘要 (2) 前言 (2) 一.电力系统短路故障相关知识 (2) 二如何应用对称分量法分析不对称短路 (2) （1）不对称三相量的分解 (3) （2）应用对称分量法分析不对称短路 (4) 三简单不对称短路的分析与计算 (6) （1）单相接地短路（选a相） (6) （3）两相（b相和c相）短路接地 (8) 四简单不对称短路的计算机程序计算法 (11) （1）简单故障的计算程序原理 (11) （2）网络节点方程的形成 (12) 五电力系统不对称短路计算实例 (13) 结语 (17) 参考资料 (17)
摘要 电力系统运行时常会发生故障，大多数是短路故障。短路通故障分为单相接地短路、三相短路、两相接地短路和两相短路。在这些故障中三相短路为对称短路，其余为不对称短路。分析与计算不对称短路常用的方法为对称分析法。 计算不对称短路方法目前实际最常用的方法是对称分量法。而以对称分量法为核心的计算方法又可有解析法和计算机程序算法等，下面介绍这两种计算方法。解析法，是将微分方程代数化、暂态分析稳态化、不对称转化为对称并叠加完成不对称故障的分析与计算。计算机程序算法是在形成三个序网的节点导纳矩阵后，对其应用高斯消去法求得故障端点等值阻抗，根据故障类型选用相应公式计算各序电流、电压，进而合成三相电流、电压。 电力系统在设计、运行分析，特别是继电保护的整定中，除了需要知道故障点的短路电流和电压以外，还需要知道网络中某些支路的电流和某些节点(母线)的电压，这可以通过对故障后各序网络的电流和电压分布计算得到。 。 1.电力系统短路故障相关知识 1.1短路故障的概述 短路概述电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。短路原因及后果： 1．短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。（1）短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。误操作及误接。（2）误操作及误接。飞禽跨接裸导体。（3）飞禽跨接裸导体。其它原因。（4）其它原因。2．短路后果电力系统发生短路，短路电流数值可达几万安到几十万安。电力系统发生短路，短路电流数值可达几万安到几十万安。产生很大的热量，很高的温度，从而使故障元件和其它元件损坏。（1）产生很大的热量，很高的温度，从而使故障元件和其它元件损坏。产生很大的电动力，该力使导体弯曲变形。（2）产生很大的电动力，该力使导体弯曲变形。短路时，电压骤降。（3）短路时，电压骤降。短路可造成停电。（4）短路可造成停电。严重短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪。（5）严重短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪。单相短路时，对附近通信线路，电子设备产生干扰。（6）单相短路时，对附近通信线路，电子设备产生干扰。 短路种类：
文件编号：GD/FS-1999 （解决方案范本系列） 突发短路故障的缺陷分析 详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
突发短路故障的缺陷分析详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 引言 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即
油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。 1 分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析 用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感，但需要仪器精度高，仅适于在试验室进行，故比较费时。实践中，多数情况下对缺陷的初步定性要依靠它，综合分析也要结合色谱分析结果进行，而且该方法能判断出很多别的试验无法发现的缺陷，例如中兴庄变电站35kV原#1变压器突发事故后，无载分接开关处放电，但直阻试验反映不出来，只有色谱分析才能发现。
湖北民族学院 “三相短路故障分析与计算的算法设计”电气工程专业课程设计论文 题目: 三相短路故障分析与计算（手算或计算机算) 组序：第三组 指导老师：耿东山 专业：电气工程及其自动化 日期： 2015年6月
摘要 本设计主要研究目的是通过手算和计算机程序设计实现三相短路电流的计算。 电力系统发生三相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，分析与计算三相短路故障的参数更为重要。 通过分析与计算三相短路故障的各参数，可以进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。 关键词：三相短路计算电力系统故障分析 Abstract The purpose of this design research is to calculate by hand and computer programming to realize three-phase short-circuit current calculation. In three-phase power system fault caused by the harmfulness is the biggest of all. As one of three power system calculation, analysis and calculates the parameters of three phase short circuit fault is more important. By analyzing and calculating the parameters of the three-phase short-circuit fault, short-circuit fault can be further improved the accuracy and speed of the analysis and calculation, for the safe operation of power system planning and design, and provide important basis equipment selection, relay protection, etc. Keywords: three phase short-circuit calculation power system Failure Analysis
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.突发短路故障的缺陷分析 正式版
突发短路故障的缺陷分析正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成 的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度 与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 引言 近年来变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上。变压器经受突发短路事故后状况判断、能否投运，成为运行单位经常要决策的问题。以前变压器发生突发短路事故以后，需要组织各方面专家分析事故成因，然后确定试验方法，根据试验结果继续分析或者追加试验。这种分析、抢修机制已不适应当前电网停电时间限制、高可靠性以及事故严重性等情况。北京供电局修试处总结300
余台110kV及以上电压等级变压器多年运行维护经验形成了一套固定的短路突发事故试验分析方法，即油色谱分析、绝缘电阻试验、绕组直阻试验和绕组变形试验“四项分析”。实践证明，“四项分析”基本能够满足变压器突发事故的分析要求。 1 分析项目 1.1 变压器油中溶解气体色谱分析 用于判断变压器内是否发生过热或者放电性故障。该项目对变压器突发事故的故障判断十分敏感，但需要仪器精度高，仅适于在试验室进行，故比较费时。实践中，多数情况下对缺陷的初步定性要依靠
课程设计报告 题 目 三相短路故障分析计算机算法 课 程 名 称 电力系统分析 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 08电气工程及其自动化 班 级 M08电气工程及其自动化 学 生 姓 名 顾辰蛟 学 号 02 课程设计地点 C314 课程设计学时 一周 指 导 教 师 朱一纶 金陵科技学院教务处制 成绩
电力系统课程设计《三相短路故障分析计算机算法设计》 一． 基础资料 1. 电力系统简单结构图如图 25MW cos 0.8N ?=cos 0.85 N ?=''0.13 d X =火电厂 110MW 负载 图1 电力系统简单结构图 '' 0.264 d X = 2．电力系统参数 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 =；次暂态电抗标幺值'' d X =，功率因数N ?cos = 。 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 =；次暂态电抗标幺值'' d X =；额定功率因数N ?cos =。 （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/，变压器额定容量10MV ·A ，一次电压110kV ，短路损耗59kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。 变压器T2：型号，变压器额定容量·A ，一次电压110kV ，短路损耗148kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。 变压器T3：型号SFL7-16/，变压器额定容量16MV ·A ，一次电压110kV ，短路损耗86kW ，空载损耗，阻抗电压百分值U K %=，空载电流百分值I 0%=。 （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）=Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=×10﹣6 S ／㎞。 对下标的说明 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）=Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=×10﹣6 S ／㎞。 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）=Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b 0(1)=×10﹣6 S ／㎞。 （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，额定功率因数为。 3．参数数据 设基准容量S B =100MV ·A ；基准电压U B =U av kV 。 （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、、。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