課程設計說明書題目名稱： 某系統短路計算系部： 專業班級： 學生姓名： 學號： 指導教師： 完成日期：

新疆工程學院電力工程系課程設計評定意見設計題目：某系統短路計算學生姓名： 專業 班級評定意見：評定成績： 指導教師（簽名）： 評定成績： 指導教師（簽名）： 年月曰評定意見參考提綱：1、學生完成的工作量與內容是否符合任務書的要求。2、學生的勤勉態度。3、設計或說明書的優缺點，包括：學生對理論知識的掌握程度、實踐工作能力、表現出的創造性和綜合應用能力等。新疆工程學院電力工程系課程設計任務書16/17學年2學期2017年5月26日專 業班級課程名稱電力系統分析基礎設計題目電力系統短路電流的計算指導教師劉華起止時間2017年5月26日—2017年6月16日周數2周設計地點神華樓A303仿真實驗室設計目的：本次電力系統課程設計是根據給定的原始材料完成、鞏固和加深對電力系統短路計算基本原理的理解，學習和掌握應用計算機進行電力系統設計和計算的方法，培養學生獨立分析和解決問題的能力。設計任務或主要技術指標:短路點短路電流的計算所需的部分參數都已經標注在電路圖中，本組成員計算所需系統 C、變壓器Ti、線路L、變壓器T2、發電機G等的電抗標幺值。發電機：電壓標幺值 Eq=1；線路:正序負序阻抗的額定標幺值取 0.05，零序阻抗的額定標幺值取 0.15；a.求系統C的正序電抗；b.求K點發生be兩相接地短路和abc三相短路時故障點電流；c.求K點發生be兩相接地短路和abc三相短路時發電機G和系統C分別提供的故障電流（假設故障前線路中沒有電流）。2?設計進度與要求設計進度：[1]第一天：選題，收集資料，完成開題報第二天：完成電路等值電路的繪制第三、四、五天：完成電路電流的手工計算第六、七、八天：基于 PSASP勺仿真短路計算第九天：設計初審第十、十一天：修改初稿，打印終稿。第十二天：課程設計答辯。要求：[1]a.求系統C的正序電抗；b.求K點發生be兩相接地短路和abc三相短路時故障點電流；c.求K點發生bc兩相接地短路和abc三相短路時發電機G和系統C分別提供的故障電流（假設故障前線路中沒有電流）。線路單位長度的參數見電力系統分析教材；用PSASP建模仿真計算；3人一組，2人手算，1人計算機仿真計算。

主要參考書及參考資料：李庚銀?電力系統分析基礎[M].北京：機械工業出版社.2011.8;中國電力科學研究院.短路計算用戶手冊[M].2010.6；年月曰中國電力科學研究院.潮流計算用戶手冊[M].2010.6；年月曰教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 摘要電力系統發生三相短路故障造成的危害性是最大的，作為電力系統三大計算之一，分析計算短路故障的參數更為重要。在三相系統中，可能發生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。對于各種不對稱短路，都可以對短路點列寫各序網絡的電勢方程，根據不對稱短路的不同類型列寫邊界條件方程。聯立求解這些方程可以求得短路點電壓和電流的各序分量。本設計通過對某系統的短路計算來說明如何分析短路計算， 為電力系統的規劃設計、安全運行、設備選擇、繼電保護等提供重要依據。關鍵詞短路、對稱短路、不對稱短路目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設計任務 0\o"CurrentDocument"設計原理 1\o"CurrentDocument"電力系統各序網絡的制定 1\o"CurrentDocument"不對稱三相量的分解 2\o"CurrentDocument"三相短路 3\o"CurrentDocument"計算過程及步驟 6..\o"CurrentDocument"系統C的正序電抗計算 6\o"CurrentDocument"K點發生兩相短路時故障點電流計算 7\o"CurrentDocument"K點發生abc三相短路時故障點電流 8K點發生abc三相短路時發電機G和系統C分別提供的故障電流....9\o"CurrentDocument"仿真實驗 10\o"CurrentDocument"交直流電力系統分析程序功能 10\o"CurrentDocument"仿真結果部分截圖 11\o"CurrentDocument"結果分析 15\o"CurrentDocument"總結 16致謝 17參考文獻 181設計任務如圖所示發電機G,變壓器T1、T2以及線路L電抗參數都以統一基準的標幺值給出，系統C的電抗值是未知的，但已知其正序電抗等于負序電抗。在 K點發生a相直接接地短路故障，測得K點短路后三相電壓分別為U^1X120,要求完成的主要任務：求系統C的正序電抗；⑵求K點發生bc兩相短路和abc三相短路時故障點電流；(3)求K點發生bc兩相短路和abc三相短路時發電機G和系統C分別提供的故障電流(假設故障前線路中沒有電流)2設計原理2.1電力系統各序網絡的制定應用對稱分量法分析計算不對稱故障時，首先必須作出電力系統的各序網絡。為此，應根據電力系統的接線圖，中性點接地情況等原始資料，在故障點分別施加各序電勢，從故障點開始，逐步查明各序電流流通的情況。凡是某一序電流能流通的元件，都必須包括在該序網絡中，并用相應的序參數和等值電路表示。除中性點接地阻抗，空載線路以及空載變壓器外，電力系統各元件均應包括在正序網絡中，并且用相應的正序參數和等值電路表示，如圖 2.1所示；負序電流能流通的元件與正序電流的相同，但所有電源的負序電勢為零。因此，把正序網絡中各元件的參數都用負序參數代替，并令電源電勢等于零，便得到負序網絡如圖2.2所示；在短路點電流施加代表故障邊界條件的零序電勢時，由于三相零序電流大小及相位相同，他們必須經過大地才能構成通路，而且電流的流通與變壓器中性點接地情況及變壓器的接法有密切的關系，如圖2.3所示。利用各序的網絡圖可以計算出相應的各序阻抗。Xti/WV\——/VWSXXti/WV\——/VWSXc(1)Xli/WYXXd/YW\ XT2G(圖2.2系統的負序網絡Xti Xlo Xt2圖2.3系統的零序網絡22不對稱三相量的分解對稱分量法是分析不對稱故障的常用方法，根據對稱分量法，一組不對稱的三相量可以分解為正序、負序、零序三相對稱的三相量。在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量（電壓或電流），可以分解為

三組對稱的相量，當選擇a相作為基準相時；三相相量與其對稱分量之間的關系為：|Ia(1)jaa|Ia(1)jaa2!Ia■121|Ia(2)=——1aaIb3,|Ia(3)1111Il-一L_j240式2-1式（2-1）中，運算子a二ej120,a2二e分別為a相電流的正序、負序和零序分量，并且有a3-1。 1a(1)，1 a(2)，1最后可得到2Ib⑴=aIa(1)IC(1)=aIa(1)最后可得到2Ib⑴=aIa(1)IC(1)=aIa(1)*??2?Ib(2)=aIa(2)Ic(2)=aIa(2)，???Ib(0)=Ic(0)=Ia(0)式2-2Ia=Ia(1)'Ia(2)Ta(0)2----------=aIa(1)-aIa(2)■Ia(0)=Ib(1)'Ib(2)Tb(0)式(2-3)2IC二aIa(1)-aIa(2)-Ia(0)=Ic(1)-Ic(2)Tc(0)電壓的三相相量與其對應的序分量之間的關系也與電流的一樣三相短路正序等效定則：是指在簡單不對稱短路的情況下，短路點電流的正序分量與在短路點各相中接入附加電抗而發生三相短路時的電流相等。 三種不對稱短路電流的正序分量的計算和三相短路電流在形式上很相近，只是阻抗為^.-（1）'Z^,Z△是附加阻抗。在單相短路時附加阻抗為⑵和Z\（0）（或A-（0）-3Zf）的串聯；兩相短路時附加阻抗為Z、.（2）（或Z-（2）-Zf）;兩相短路接地時為Zv（2）和Zv（0）（或A-（0）3Zf）的并聯。因此，對于任一種不對稱短路，其短路電流的正序分量可以利用圖2.4所示的正序增廣網絡計算在圖2.4中，阻抗乙為附加阻抗，對于任一種不對稱短路，其短路電流的正序分量可以利用圖2.4所示的正序增廣網絡計算。故障相短路電流的值和正序分量有一定關系，可以用以下公式：(3)If(1)I(3)If(1)If二eeE弓'?J-III—z??迥呻⑴Z」M式（2-4）上式中Z—一正序增廣網絡中附加阻抗；M-----故障相短路電流對正序分量的倍數。表2-1列出了各種短路時Z△和M的值，對于兩相短路接地，表中的M值只適用于純電抗的情況。表2-1各種短路時的Z△和M值短路種類M三相短路01

單相短路Ze⑵+(Z￡(i)+3Zf)3兩相短路Ze⑵+Zf兩相接地短路花⑵（花⑷+3毎｝+ZjXq）+鷗T.了 （ 花中屜閃十仏）| （忑E（35十書富蝕十3E”，3計算過程及步驟3.1系統C的正序電抗計算應用對稱分量法分析各種簡單不對稱故障時， 都可以寫出各序網絡故障點的電壓方程式（3-1），當網絡的各元件都只用阻抗表示時，方程可寫成式（3-1）Eeq—Z「⑴Ifa(1)式（3-1）— 門)Ifa(2)=Ufa(2)-A-(0)Ifa(0)=Ufa(0)式中二..錯誤！未找到引用源。=錯誤!未找到引用源。，即是短路發生前故障點的電壓。a相接地短路時，故障處的三個邊界條件為：???Ua相接地短路時，故障處的三個邊界條件為：???Ufa=0,Ifb=0,Ifc=0用對稱分量表示為：. ,Ufa(1)■Ufa(2)■Ufa(0)=02aIfa(1raIfa(2)-Ifa(0)=02aIfa(1廠aIfa(2)■Ifa(0)=0經整理后便得到用序量表示的邊界條件為???Ufa(1)十Ufa(2)+Ufa(0)=0???Ifa(1)=Ifa(2)=Ifa(0)式（3-2）式(3-3)式（3-4）根據邊界條件式（3-4）和方程式（3-1）。即能確定短路點電流和電壓的各序分量為Ufa(1)二(Zv(2)■Z7(0))Ifa(1)式(3-5式(3-5)Ufa(2)=-A(2)Ifa(1)* *Ufa(0)=-A-(0)Ifa(1)短路點非故障相得對地電壓為：2一22式（3-6）Ufb=aUfa(1)■aUfa(2)■Ufa(0)-[(a-a)Z》(2)+(a-1)Z》(0式（3-6）''22'

Ufc=aUfa(1)■aUfa(2)-Ufa(0) fa(1)根據設計任務所給的已知條件代入式（3-6）式得:,32(a-1)Z?Ifa(1)式（,32(a-1)Z?Ifa(1)式（3-7）丿+空j=Ja222式（3-8）式（3-7）與式（3-6）式（3-7）與式（3-6）式相比并且將a2=_1—a代入兩式得:（2a+1）Z^（2）+（a+2）Z^（o）_1_j3j

（2a1）Z、?（刀（a—1）Z、J2對式（3-9）式進行化簡，最終得到：Z'?（0）=Z7（2）由系統的各序網絡圖可得到：j0.5（Zc（1）j0.2）_j0.3j0.25

Zc（1）+j0.7一j0.3+j0.25最后可解得：Zc（d—j°.°125由此可得：式（3-9）式(3-10)式(3-11)式(3-12)乙（）2（2）憶（0）=j0.1364 式（3-13）3.2K點發生兩相短路時故障點電流計算K點發生兩相（b、c相）短路，該點三相對地電壓及流出該點的相電流（短路電流）具有下列邊界條件：*????Ifa=0,|fb--|fc,Ufb=Ufc將它們轉換為用對稱分量表示，先轉換電流式（3-14）If(1)*IIf(1)*If(2)*■If(3)2I-10a■1■jIfbaIb-11*\3Tb[0_一a2a1式(3-15)即為:If(0)If(0)=0式（3-1⑤If(1)--If(2)說明兩相短路故障點沒有零序電流，因為故障點不與地連接，零序電流沒有通路。由式式（3-14）中電壓關系可得(3-17)式(3-18)即(省略下標a)Ufb=a2Ufa(1)-aUfa(2)?Ufa(0)=Ufc=aUfa(1)?a2U(3-17)式(3-18)Uf（1）=Uf（2）式（3-16）和式（3-17）即為兩相短路的三個邊界條件。即If(0)=0,If(1)=-If(2),Uf(1)=Uf(2)解聯立方程式（3-1）和式（3-18）得1) =一|1) =一|f(2)旦 1 j3.6657Z、⑴乙⑵J0.2728式(3-19)故障相短路電流為Ifb二a21Ifb二a21f(1)■aIf(2)Eeq=(a-a)Z口腫ZW)Eeq--p/3Zv(1)Z,2)=—6.3492式(3-20=—6.34922Ifc二alf(1)■aIf(2)F「a）Z、（1）Z（2）Eeq=6.3492式(=6.3492K點發生abc三相短路時故障點電流根據正序等效定則可知，三相短路的附加阻抗 Z.廣0，即三相短路電流等

于正序電流(三相短路)總電抗：Z丁⑴=(ZC(1) 'ZT1(1) 'ZL(1))//(ZT2(1)'ZG(1))=(-j0.0125j0.15j0.05)//(j0.25j0,.25)-j0.1364由此三相短路電流：-j0.1364由此三相短路電流：(3)If_1J1j7.3314j0.1364K點發生K點發生abc三相短路時發電機G和系統C分別提供的故障電流K點發生abc三相短路系統C故障電流:■(3)IK點發生abc三相短路系統C故障電流:■(3)Ic■(3)+ + * + IfZC(1) 'ZT1(1) ' ZL(1) ' ZT2(1) 'ZG(1)Zt2(1)'Zg(1)j0.25j0.25(-j7.3314)=-j5.3319-j0.0125j0.15j0.05j0.25j0.25K點發生abc三相短路發電機G故障電流:Zc⑴+Zt1(1)+Zl(1) ?⑶IfZc(1)'Zt1(1)'Zl(1)'Zt2(1)'Zg(1)-j0.0125 j0.15 j0.05-j0.0125 j0.15 j0.05 j0.25 j0.25(j7.3314)一j1.99954仿真實驗本次仿真用PSASP軟件，PSASP基于電網基礎數據庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持，可以進行電力系統（輸電、供電和配電系統）的各種計算分析。4.1交直流電力系統分析程序功能潮流計算、暫態穩定、短路電流、網損分析、電壓穩定、靜態安全分析、靜態和動態等值、直接法暫態穩定、小干擾穩定、最優潮流和無功優化、參數優化協調、繼電保護整定與仿真；主要特點：①交直流混合電力系統；②固定模型庫和用戶自定義模型庫支持；③提供用戶程序接口實現與用戶程序聯合運行； ④文本和圖形兩種運行模式及多種形式的結果輸出；⑤開放友好的用戶程序接口環境；⑥PSASP提供用戶程序接口（UPI環境使PSASP模塊和用戶程序模塊聯合運行共同完成某一計算任務；⑦UPI為用戶提供了更加自由更加開放的環境即通過編程（語言工具不限如FORTRANC++）;⑧利用PSASP的資源和實現PSASP的功能擴充；⑨利用Windows操作系統提供的動態連接庫（DLL支持可以使UPI方式與PSASP內部的固定模型方式在計算精度和時間上達到同樣的效果其中不少單位如清華大學浙江中試等應用UPI做了很多富有成效的科研工作。潮流計算流程：PSASP潮流計算的流程和結構如下圖所示：短路計算流程:PSASP短路計算的瀛程和結構如下圖所示=文本看式 圖形行式圖4.24.2仿真結果部分截圖■■-P-ffrMErrW?WrttFPJ tik?1T鼻」1 u:Dtftf Y‘■|?■■幫||Rl4W■!囲EN■l^i天聲W〕it區更冷FAS*>■■EiJC'TniiL^rareWBi1vllJBFkfPF站丄石用家即聊上**._iavJjitiu：!.UH?百刪■呻!■ipip>-?ptf'予村氈韻酉??甲ClIludlf;rLiX^^^UKQnv"Ifc■:rtaKTr'(|!<膏用1|^肝i|Eif~iiiiii-inatciHMMfeftannm口ijKMJdrn亍悄齢■貫衲"^1口i.nnifirClx站IVI.il餛>.-JP.：J?r"L,>rWM

Vr^wVMflWFFHfl>ittifIIEu-WvC^WffU'*?+ JiWIB>1'■drf0^9內/口ft>TWAi-iir■2■1-雀■曲卜."■燼??從H.XIdllK￡■」?晌?氏■?"」*IdllK￡■」?晌?氏■?"」*isxJ43nlE??WB?rtalW■■和liltE&BrfH-'1^-E■=4lifMjsnTST*15K2<i■■事E*皿里肚氏?ISJt17WtlPV-Ri■.OAfll：Hhi；t：i?W.i-np-ttfr-nisrrTtHt-HifiHH祈bA.>■.IM*iJrWias~5E:]i^H:fc.K~T圖4.4系統潮流分析R相詡電itle甫時&聲幅直訓也11權嗆CH電血權角GEIfi-23005399322.170L535192TLS3L.OMJO120.W5EH2-2KIOLWOC300.Wawoo300.00L.WDO]2[|.00G飯】q時山旳a斬】目359.LLmoo12D.QQJ3D.OO01^62北E.470.^52243.E71.0000表晶號囂相曲盤■值ms扁祁a角T-fiAffifi詡電盤根H■:相帕湘伍Hi電養相吊GEIT2-2SII￡EM2-23O05.ewsSHLOOL-SOTa120.00aocoi■■GEK1-23LIGldtZ-2300■1.0~5530CL0&1QTE412d.?0.1X01ITS.0]GEK2-230mW01.T謎LL30.0Q1.T32(i300.00aww351.46W$K吊L蔡I)￡Q糜joaw4M陰13Q.CQQ.WO1160.nn支跆兩滿的電三'電，諭楓TrEB斶果甲告GEH2-23OU0.2625GEH2-23OU0.2625fSOlOO]DOOOLCC(lil/0.00GBNQ-3300a5000/沁g]DWKLiX<lQ/D.W曲-E3Pnft-4]25/?W]DOCQ.OOOO/U.M4LJL2S/90.00D.]￡2!/2Ttk.OOasi站/araoGNMLCM/a.ooD.7500/2TO.OO0.EOOO/%00Cl2500/90lMlOOMLOOM/0.00a?6眉/90,W0.H13S/Z?(KOCai&25/科cwJOWXWW/o.w圖4.6BC兩相短路電流報表圖4.7K點ABC三相短路電流滯電隹15值Mfl電壓相窗五相電圧幅il㈱蚯血C相電EMUBffl電圧相血■31M=2300.3353Maooft2355240.040.2353LM.?■3TE-EM<3.:遠DOO.DM?wt.aaILOaH■45.00Ll.SiKl沁00asww2M.OOii.5400L2D.SM0.=M12aqo01S4L224D.asD.-=43ZL2Q.00GEHL-230imODLOQDO/CLODCER2-23A1004OLGOOD/GEHL-230imODLOQDO/CLODCER2-23A1004OLGOOD/CLOD軻準10O0&.W&O/ClftO■3lNL-23>0.05?/W.0Q0.O00D/3^,KCL20W/WWO.WOO/315.000.-2500/腳&如0.C5M/?00i.H?oa?Mn/aooimaww/aooicfloo,(iow/aoo]WOO.MOO/OlOO]woo.cow/aooJfXWO.CflMfaooloooo.a>oo/o.ooJDWO.OMD/D.M]Q0O0,CQ0D/0,00主跨劇潦恰舉護告故暉母妃GEH2-230iflWS理電蹄*祇電訓JS洞電I?陽仇瑚闿耕A詢電;譚％琦電i輛itGEH2-230(5IW2-23O6.70E92T01Q06.TffiS150.00150.00t705930.KCEM1-M0U.70RQ3TClan■4.TCfi*?7Q5-?3fl.K>GIH2-2302.C-]0dMioa2.fc-：0S30.32.00?2LC.(IOCEMI-230疳?3TCl(I04?㈣4-T&59SK&O單值?4￡?H.Cp.a,)GEH2-230電汛?￡■Cp.^)阻戲鴨晳Cp.^>〔軌J」tffurrafa.1曲正飆坑」傅正序IB負圖4.8ABC三相短路報表圖4.9發電機G母線側三相短路電流由于計算誤差以及PSASP仿真時發電廠、變壓器、母線、交流線等一系列的參數只知道阻抗，部分數據不統一。所以導致手算和PSASP?路計算出來的數據存在一定的差值。發電機母線側三相短路電流的計算直接用PSAS嗽件計算，不基于潮流計算。如有必要可在發電機G側母線上加裝限流電抗