1、0短路计算课程设计1 课题概述1.1 课题目的电力系统发生短路故障造成的危害性是最大的。作为电力系统三大常规计算之一，分析短路故障的参数更为重要。目的：（1）通过课程设计, 使学生掌握电力系统三相短路计算的基本原理与方法；（2）掌握并能熟练运用 PSCAD/MATLAB 仿真软件；（3）采用 PSCAD/MATLAB 软件，做出系统三相接线图。1.2 课题要求（1）通过课程设计是学生掌握电力系统三相短路计算的基本原理和方法；（2）掌握并能熟练运用 PSCAD/MATLAB 仿真软件；（3）建立系统三相接线图的仿真过程；（5）编写短路计算流程图；（4）得出仿真结果。注意：查阅相关资料。依据相关资
2、料，自己做出的仿真结果是否与相关资料的结果相符。学会分析仿真结果，并得出结论。11.3 课题内容具体参数如下:f3.f5 各自发生短路和同事发生短路时的（三相短路和不对称短路） ，短路时的短路电压和短路电流，以及分析对发电机的影响。2表1表 2 发电机开路时间参数 3表 3 发电机数据4表 4 STC 型励磁机参数表 5 汽轮机模型5表 6 调速器参数表 7 线路参数62 短路故障分析2.1 短路故障介绍电力系统故障表现各异，形式上又可分为短路故障、断线故障（非全相运行） ，按分析方法分为不对称故障、对称故障，对称故障一般指三相短路故障，不对称故障则包括不对称短路(单相短路接地、两相短路、两相
3、短路接地)和非全相运行(单相断路、两相断路) 2 种。电力系统发生短路时，伴随短路所发生的基本现象是：电流剧烈增加，线端处发生三相短路时，电流的最大瞬时值可能高达额定电流的 10-15 倍，从绝对值讲可达上万安培，甚至十几万安培。在电流急剧增加的同时，系统中的电压大幅度下降，例如系统发生三相短路时，短路点的电压将降到零，短路点附近各点的电压也将明显降低。 2.2 短路电流计算步骤（1）绘制计算系统图在计算用图中应包括与短路电流计算有关的全部电力元件（如系统、发电机、变压器、输电线路等） ，以及它们之间的连接关系。在元件旁边应注明它们的技术数据，如额定电压、额定容量、线路的长度及线路型号等。另外
4、，在计算图上应标明短路点。为了便于计算，每个元件按顺序编号。（2）计算各元件参数根据给定的电力系统，首先确定是用标幺值的计算方法计算短路电流。一般在有两个及两个以上的电压等级情况下用标幺值的方法较实际值的方法计算简便。（3）绘制等值网络图绘制电力系统等值网络图的目的是便于短路电流计算。图中应标明各元件的序 号及阻抗（4）网络化简网络化简是将等值网络化简到最简单的形式，若有两个及两个以上的电源归 并成一个电源。有并联的回路化简成串联。采取多电源归并成一个电源的方 法，是因为我们采取了一系列的假设条件，所以在计算中可以用电源的阻抗。（5）进行短路电流计算可以用最简单的欧姆定律来计算短路电路，即 I
5、=E/X；72.3 不对称故障的分析在电力系统的故障中，仅在一处发生不对称短路或断线的故障称为简单不对称故障。它通常分为两类,一类叫横向不对称故障，包括两相短路，单相接地短路以及两相接地短路三种类型。这种故障发生在系统中某一点的一些相之间或相与地之间，是处于网络三相支路的横向，故称为横向不对称故障，其特点是由电力系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（地接点）之间构成故障端口。该端口一个是高电位点，另一个是零电位点。另一类故障时发生在网络沿三相支路的纵向，叫纵向不对称故障，它包括一相断相和两相断相两种基本类型，其特点是由电力系统网络中的两个高电位之间构成故障端口。分析计算不对称故障的方法很多，
6、如对称分量法、 分量法以及在 ABC 坐标0系统中直接进行计算等。目前实际中用的最多的和最基本的方法仍是对称分量法，现在就重点介绍这种方法，其他方法只做简略的介绍。应用对称分量法分析计算简单不对称故障时，对于各序分量的求解一般有两种方法：一种是直接联立求解三序的电动势方程和三个边界条件方程；另一种是借助于复合序网进行求解，即根据不同故障类型所确定的边界条件，将三个序网络进行适当的链接，组成一个复合序网，通过对复合序网的计算，求出电流、电压的各序对称分量。由于这种方法比较简单，又容易记忆，因此应用较广。在所讨论的各种不对称故障的分析计算中，求出的各序电流、电压对称分量及各相电流、电压值，一般都是
7、指起始时或稳态时的基频分量。在工程计算中都假定发电机转子是对称的，也就是忽略了不对称短路时的高次谐波分量。这种假定对稳极发电机和 d 轴及 q 轴都装有阻尼绕组的凸极发电机是比较切合实际的。根据对称分量法列 a 相各序电压方程式为： 00221)0(1akaakkIZU上述方程式包含了六个未知量，必须根据不对称短路的具体边界条件列出另外三个方程才能求解。82.4 两相短路故障分析两相短路是四种常见的短路类型之一如图 2.1图 2.1 两相与三相短路电路图边界条件为：(2.41) bfcbaIZUI0用对称分量法可表示为(2.42) 12103afabaIZUjI复合序网络图：9图 2.2 两相短路的复合序网 )0(fZ正负序电流为：(2.43) fkaaZUI21)0(21正负序电压为：(2.44) 121)(akafIZU短路点故障电流为(2.45) 103012aacba IjII 短路点三相电压为(2.46) 1202122 101 )(akfaac fb afkaa IZUU若在短路点 b、c 两相直接接地，则 ，各序电流为（设各序阻抗为纯电抗）fZ。(2.47) )(0210(21kaaXjUI正负序电压为
