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不对称故障分析与计算的算法
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更新于2023-05-26
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电力系统课程设计,计算三种不对称短路故障下,故障点的短路电流,冲击电流,短路容量。针对每种短路故障,给出详细的计算步骤及等值电路图。分别计算了 A 点和 B 点的短路电流,电压。
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电气工程及其自动化专业课程设计
设计题目:不对称故障分析与计算的算法设计


- I -
课程设计报告撰写内容
一、设计要求
(1)计算三种不对称短路故障下,故障点的短路电流,冲击电流,短路容量。
(2)针对每种短路故障,给出详细的计算步骤及等值电路图。
(3)分别计算 A 点和 B 点的短路电流,电压。
二、设计方案
1.一些基本假设
(1)一般情况下进行短路电流计算时忽略发电机,变压器,电抗器的电阻,只考虑其电抗。
对与架空线路和电缆,只有当电阻大于电抗的
3
1
时才考虑电阻。在后面的设计计算中,均不考虑
电阻的影响,仅考虑电抗的作用。
(2)异步电动机一般接线为不引出中性点的 Y 型或三角型接线,零序电流不能流通,因此相当
于阻抗无穷大,一般不考虑其零序阻抗。
(3)静态情况下,负载的正序,负序,零序阻抗相等。
(4)进行等值电路化简时,不考虑变压器自身运行过程中的损耗。
(5)为了比较精确的计算短路电流的值,将系统中容量不大的电动机考虑在内。
(6)网络中支路电流只与支路两侧的电压有关系,和网络中的发电机电势无关。
(7)再进行短路电流的计算时,不考虑相位的关系。
2.整体的计算思路
首先,在熟知变压器,发电机等电气元件工作原理的基础上,根据系统等值电路图计算各
元件在额定容量下的电抗值,并将其转化到基准值下。然后,根据网络结构图和正序,负序,零序
电路的特点画出三序等值电路图,并计算出各序下系统的等值电抗(标幺值)。对于不对称故障,
首先我们计算出各种情况下的附加电抗;再利用正序等效定则计算出短路电流,短路容量。对于对
称故障(三相短路),需要对系统的等值电路图进行合并化简,最终化简为以短路点为中心,电源
和负荷分别位于其两侧的结构。其短路电流由两部分(电源提供和负荷提供)组成,进而可以计算
出短路的冲击电流的大小。在利用网络化简的方法计算出短路点的短路电流后,通过逆着网络化简
的顺序进行分压分流的计算(复合序网,正序等效定则,派克变换),最终我们获得了 A,B 两点
的短路电流和短路电压(所求电流电压为故障相的)。

3.系统的等值电路图
1G
2G
K
A
B
M
LD
三、设计内容
(1)各元件电抗标幺值的定义
选取基准容量为
AMV100S
B
,基准电压为
kvUU
AVB
。
B
B
B
I3
U
X
B
2
B
B
S3
U
X
⑴
B
N
*
X
X
X
⑵
标幺值:相对单位制的一种表示方法,所有的标幺制中的量均为无单位的相对数值。
标幺值= 实际值∕基准值(与实际值同单位)
1.发电机参数及标幺值
一般不计发电机的电阻,发电机参数只有一个电抗
G
X
。由出厂时发电机参数中的电抗百
分值
%X
G
,额定电压
N
U
,额定有功功率
N
P
,额定有功功率因数
cos
,求解
G
X
。
100
X
X
%X
N
G
G
N
GN
N
I3
U
X
GN
N
N
U3
S
I
cosSP
NN
④
由④式解得:
cos
100P
%UX
X
N
2
GNG
G

- III -
结合公式⑴⑵得
cos
P
S
100
%X
X
N
BG
*G
⑤
2.变压器参数及标幺值
已知:变压器阻抗电压百分数
%U
k
,变压器额定容量
N
S
。对于,大容量的变压器,
T
R
T
X
,
可认为阻抗电压主要降落在
T
X
上(忽略
T
R
),即
Tk
3U XI
N
,从而结合
N
k
U
U
100
%
U
k
N
N
N
U3
S
I
得:
N
N
S
U
100
%U
X
2
k
T
结合
2
得
N
Bk
N
B
B
N
S
SU
S
S
U
U
100
%
100
%U
X
2
2
k
*T
⑥
3.线路参数及标幺值
输电线路的等值电路中有电阻,电抗,电导,电纳四个参数。一般电抗
LL
RX
, 线路单位
长度电抗
0
x
,线路长度
L
。线路电抗的实际值为
L
0L
xX
,结合
2
得:
L
0
2
B
B
L*
x
U
S
X
⑦
4.电动机参数及标幺值(近似取)
由于电动机可以看成用电负荷,其电抗的计算和负荷类似,但是需要考虑起动系数。
cos
P
S
K
1
X
N
B
ML
⑧
K
———电动机的起动系数。
cos
——电动机额定有功功率因数。
5.负载参数及标幺值
N
N
B
L
X
S
S
X
⑨
N
X
———元件在额定容量下的电抗标幺值。
(2)各元件电抗标幺值的具体计算
取
AMV100S
B
,
avB
UU
。
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