1、毕 业 论 文（设 计）届 电气工程及其自动化 专业 班级题 目电力系统发生简单不对称短路时电流的计算 姓 名 学号 指导教师 职称 讲 师 二 一三 年 月 日内 容 摘 要随着电力事业的快速发展,电力电子新技术得到了广泛应用,出于技术、经济等方面的考虑,500KV 及以上的超高压输电线路普遍不换位,再加上大量非线性元件的应用电力系统的不对称问题日益严重。因此电力系统不对称故障分析与计算显得尤为重要。基于对称分量法的基本理论，对称分量法采取的具体方法之一是解析法，即把该网络分解为正、负、零序三个对称序网，这三组对称序分量可分别按对称的三相电路分解。计算机程序法。通过计算机形成三个序网的节点导
2、纳矩阵，然后利用高斯消去法通过相应公式对他们进行数据运算,即可求得故障点的等值阻抗。最后根据故障类型选取相关公式计算故障处个序电流，电压，进而合成三相电流电压。进行了参数不对称电网故障计算方法的研究。通过引计算机算法，系统介绍电网参数不对称的计算机算法方法。根据断相故障和短路故障的特点，通过在故障点引入计算机算法，给出了各种断相故障和短路故障的仿真计算。此方法以将故障电网分为对称网络不对称网络两部分，在程序法则下建立起不对称电网故障计算统一模型，根据线性电路的基本理论,并借助于相序参数变换技术完成故障计算。关键词:参数不对称;电网;故障计算AbstractWith the rapid deve
3、lopment of power industry ,power electronic technology has been widely used;For technical and economic consideration ,500kV and above transmission lies are generally not transposition ,together with the application of a large number of nonlinear ,the power system the growing problem of asymmetry .th
4、erefore ,asymmetric power system fault analysis and calculation is very important .Based on the basic theory of symmetry is one of the specific method to resolve the law ,that to the network is decomposed into positive,negative and zero sequence network of the three symmetric sequence ,these three g
5、roups of symmetry by symmetry sequence components,respectively Decomposition of three-phase circuits.Computer procedure .Sequence of three computer -based network node admittance matrix,and then use the appropriate formula by Gauss elimination method for data on their operations,one can fault endpoi
6、nt equivalent impedance.Finally,select the associated fault type fault Department calculated the sequence current voltage,and then synthesis of three-phase voltage and current.Parameters were calculated asymmetry of power failure.By means of a computer algorithm,the system describes a computer algor
7、ithm for asymmetric network parameters method.And under short circuit fault in the characteristic of the point of failure through the introduction of computer algorithms,given the various short-circuit fault and the simulation.This method to the fault network is divided into two symmetrical parts of
8、 the network and not the network,rules of procedure established under the unified model of asymmetric fault calculation,according to the basic theory of linear circuits,and with the help transform the completion of the order parameter phase fault calculation.Key Words: Parameters of asymmetry,power,
9、 fault calculation 目 录前言电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。所以电力系统故障分析计算方法历来一直是学术研究的热点，其为预防及消除电力系统的故障准备必要的理论知识。引起电网不对称的原因：超高压架空输电线路不换位、变压器结构不对称、交直流变换器的存在、系统负荷不对称、系统中存在非线性元件。建立用于故障分析的网络的数学模型是计算机编程计算的基础。选择合适的数学模型直接关系到故障分析计算的优劣。当前一般采用节点导纳矩阵或节点阻抗矩阵作为原网络数学模型。节点导纳矩阵描述
10、的是网络的短路参数，只包含网络的局部信息，因而具有较好的稀疏性。因此，节点导纳矩阵主要用于解题规模为主要矛盾的情况，节点阻抗矩阵要运用于进行大量故障计算的情况。随着计算机技术的快速发展，特别是计算机内存容量的扩大和计算速度的提高，节点阻抗矩阵的解题规模和解题速度都有了很大的提高，一般可以满足大多数电网故障分析计算的需要。电网中的故障可以分为两大类：简单故障和复杂故障。复杂故障一般可以由两种或两种以上的简单故障组合而成，简单故障又分为对称故障和不对称故障；而不对称故障又可以分为短路故障（横向故障）和短路故障（纵向故障） 。故障计算方法总体上可以划分为两种：一种解析法，另一种计算计算法。1 电力系
11、统短路故障的基本知识1.1 短路故障的概述在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。所谓短路，是指: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。除中性点外，相与相或相与地之间都是绝缘的。电力系统可分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路等。三相短路的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他的几种短路的三相回路均不对称，故称为不对称短路。电力系统运行经念表明，单项短路占大多数。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。引起短路的主要原因主要是电气设备载流部分老化，如果预防行的绝缘实验没有进
12、行，或者进行的不够仔细，则由于绝缘的自然老化就可能发生这种情况。绝缘损坏还可能由于过电压（雷击等）和任何机械损伤（如掘沟时损伤电缆等）所引起。运行人员的误操作（如未拆地线就合闸，或者带负荷拉隔离刀闸等）也要引起故障。鸟兽跨越裸露的载流部分时，也会造成短路。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。当在有由多发电厂组成的电力系统发生短路时，其后果更为严重，由于短路造成电网电压的大幅度下降，可能导致并行运行的发电机失去同步，或者导致电网枢纽点电压崩溃，所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积的停电事故，这是最危险的后果。短路问题是电力技术方面的基本问题之
13、一。在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、在电力系统中合理的配置各种各种继电保护并整定其参数等的重要依据。为此计算短路时各种运行参量（电流、电压等）是非常必要的。1.2 标幺制在短路计算中，各电气量如电流、电压、电阻、电抗、功率等数值，可以用有名值表示，也可以用标幺值来表示。为了计算方便，通常在 1KV 以下的低压系统中用有名值，而在高压系统中由于有多个电压等级，存在电抗换算问题，宜采用标幺 。】【值 11.2.1 标幺制的概念所谓标幺制，就是各个物理量均用
14、标幺值来表示的一种相对单位制。某一物理量的标幺值 ，等于它的实际值 A 与所选定的基准值 的比值，即*AdA（1.1） d*在进行标幺值计算时，首先选定基准值。基准值原则上可以随意选定，但因物理量之间有内在的必然联系，所以并非所有的基准值都可以任意选取。在短路计算中经常用到的四个物理量容量 S、电压 U、电流 I 和电抗 X。通常选定基准容量和基准电压 则基准电流 和基准电抗 分别为dSdUdId（1.2）dd3（1.3） ddSUIX2为了计算方便，常取基准容量 =100MV.A ,基准电压用各级线路的平均额定电压，即 。avdU所谓线路平均额定电压，是指线路始端最大额定电压与线路末端最小额
15、定电压的平均值。如表 1.1 所示表 1.1 线路的额定电压与平均额定电压在产品样本中，电力系统中各电气设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的标幺值，都是以其本身额定值为基准的标幺值或百分值。由于各电器设备的额定值往往不尽相同，基准值不同的标幺值是不能直接进行运算的，因此，必须把不同基准值的标幺值换成统一基准值的标幺值。1.2.2 电力系统各元件电抗标幺值的计算1 发电机电抗标幺值(1.4)NBGSX10%式中发电机电抗百分数，有发电机的名牌参数得 ;%GX %10GdX-已设定的基准容量（基值功率） ， ;BS AMV-发电机额定容量。N2 负载电抗标幺值(1.5)*2LLQSUX-元件所在
16、网路的电压标幺值；*U-负载容量标幺值；LS-负载无功功率标幺值。Q*3 变压器电抗标幺值(1.6)SUXNTBKT10%在变压器中电抗 ，即 忽略，因此在变压器中主要是指电抗，有变RT额定电压KVUN/0.22 0.38 3 6 10 35 60 110 220 330平均额定电压 av/0.23 0.4 3.15 6.5 10.5 37 63 115 230 345压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为(1.8)10%2UXKNTBTS式中-变压器阻抗电压百分数；%UK-基准容量， ;SB AMV、 -变压器名牌参数给定额定容量， 、额定电压，KV;NT AMV-输电线路 取平均电压 ， K
17、V。BBUav4 线路电抗标幺值(1.8)LxSXBW02式中-线路单位长度电抗；x0L-线路长度， km；-基准容量， ；SBAMV-输电线路额定品均电压，基准电压 ，KV。UUavB输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗 ，故 ，XWR0W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。1.3 短路次暂态电流及短路功率1 短路次暂态电流标幺值（ ） 和短路次暂态电流（ ） I IK= (1.9)ZE=IK )(3AUSB式中 -短路点的总阻抗标幺值；Z-短路点所在网络的电动势标幺值近似取短路点所在网络的电压标幺值E（本论文取 ） 。12. 短路冲击电流（ ）ish（1.10）
18、 )(5.2KAIKshs 式中 -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。Ksh其范围为 ，高压侧网络一般取 =1.8。 = 。21sh shKB3 各种短路故障点短路电流为= （1.11）IK*mn)(a1= (KA)*B式中-比例系数，单线接地短路 ，两相短路 ，两相接地短路mn)( 3)1(732.1)2(时;202)1.( )(3Z-基准容量为 时， 的基准值，KA;IB AMVSB1UavB-各短路故障的基准容量，其值为na)(1= ( ) (1.2)Ina)(1Z02*1*式（1.2）中（n）=(1)时，单相接地短路， 为短路点总正序阻抗标幺值 =1 Z1,
19、 为短路点总负序阻抗标幺值 = ， 为短路点总零序阻抗标幺值Z12 2Z0= ；（n）=(2) 时两相短路，零序阻抗 =0（ =0） ；（n）=(2)时，两0相接地短路，此时在无限大容量系统中，由于系统母线电压保持不变，所以短路后任何时刻的短路电流周期分量有效值（习惯上用 表示）始终不变，所以有IK4 短路容量（功率） 计算SK=K )(3*AMVIZIUKBav 如用标幺值表示，则为ISKBBKavK*3式中-短路点的总阻抗；Z-基准容量， ；BAMV-基准电流， ；IK-平均电压， = ， 。Uav BUav2 对称分量法及其应用2.1 对称分量法人们在长期实践中发现，一组不对称的三相量可
20、以看成是三组不同的对称三组向量之和。在线相电路中，可以用叠加原理，对这三组对称分量分别按三相电路去解，然后将其结果叠加起来，就是不对称三相电路的解答，这个方法叫做对称分量法。设 为三相系统中任意一组不对称的三相向量、可分解为三组对称Fabc的三序分量如下：= + +Fa)1(a)2(F)0(= + + (2.1)b)(b)(= + +c)1(c)2)0(三相序分量如图 2.1 所示。. . Fa(1) Fa(2) . . .Fa(0)Fb(0)Fb(0)wv 1200 . 1200 1200 1200 1200 Fb(2) 1200. . . FC(1) Fb(1) Fc(2)正序 负序 零序
21、图 2.1 三序分量正序分量： 、 、 三相的正序分量大小相等，彼此相位互差 1200，Fa)1(bc)1(与系统正常对称运行方式下的相续相同，达到最值得顺序 abc，在电机内部产生正转磁场，这就是正序分量。此正序分量为以平衡的三相系统，因此有：+ + =0。a)1(bc)1(负序分量： 、 、 三相的负序分量大小相等，彼此相位互差 1200，与F)2(b)(c)2(系统正常对称运行方式下的相序相反，达到最大值的顺序 abc，在电机内部产生反转磁场，这就是负序分量。此负序分量为以平衡的三相系统，因此有：+ + =0。a)2(b)(c2零序分量： 、 、 三相的零序分量大小相等，相位相同，三相的零Fa)0(b)(c)0(序分量同时达到最大值，在电机内部产生漏磁，其合成磁场为零。这就是零序分量。如果以 a 相为基准相，各序分量有如下关系：正序分量 = = =)1(b)1(Fa)(2c)1(ab)(2Fa)1(负序分量 = = =Fa)2()()()()()2(
