1、1 課程設計的題目及目的1.1 課程設計選題如圖1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Ua=1-120，Uc=1120.（1）求系統C的正序電抗；（2）求K點發生bc兩相接地短路時故障點電流；（3）求K點發生bc兩相接地短路時發電機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)。圖1 電路原理圖1.2 課程設計的目的1. 鞏固電力系統的基礎知識；2. 練習查閱手冊、資料的能力；3熟悉電力系統短路電流的計算方法和有關電力系統的常用軟件；

2、2設計原理2.1 基本概念的介紹1.在電力系統中，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短路。三相短路也稱為對稱短路，系統各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態。其他類型的短路都屬于不對稱短路。2.正序網絡:通過計算對稱電路時所用的等值網絡。除中性點接地阻抗、空載線路（不計導納）以及空載變壓器（不計勵磁電流）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。3.負序網絡：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，而在短路點引入代替故障條件的不對稱電勢源中的負序分量，便得到負序網絡。4.

3、零序網絡：在短路點施加代表故障邊界條件的零序電勢時，由于三項零序電流大小及相位相同，他們必須經過大地（或架空地線、電纜包庇等）才能構成回路，而且電流的流通與變壓器中性點接地情況及變壓器的解法有密切關系。2.2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，中型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

4、序參數和等值電路表示，如圖2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。因次，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3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4所示。利用各序的網絡圖可以計算出相應的序阻抗。Xc(1)XT1XL1XT2Xd” CVfa(1)G+圖2 系統的正序網絡Xc(1)XT1XL1XT2Xd”Vfa(2)+圖3 系統的負序網絡XT1XL0XT2Vfa(0)+圖4 系統

5、的零序網絡2.2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式中，運算子a=ej120,a2=ej240，且有1+a+a2=0,a3=1Ia(1),Ia(2),Ia(0)分別為a相電流的正序，負序和零序分量，并且有最后可得到:Ia=Ia(1)+Ia(2)+Ia(3)Ib=a2Ia(1)+aIa(2)+Ia(0)=Ib(1)+Ib(2)+Ib(3)(3)Ic=aIa(1

6、)+a2Ia(2)+Ia(0)=Ic(1)+Ic(2)+Ic(3)電壓的三相相量與其對稱分量之間的關系也與電流的一樣。3計算過程及步驟3.1系統C的正序電抗的計算應用對稱分量法分析各種簡單不對稱時，都可以寫出各序網絡故障點的電壓方程式(4)，當網絡的各元件都只用電抗表示時,方程可寫成式中Eeq=Vf(0) ，即是短路發生前故障點的電壓。單相接地短路時，故障處的三個邊界條件為：Vfa=0,Ifb=0,Ifc=0用對稱分量表示為：Vfa(1)+Vfa(2)+Vfa(0)=0, a2Ifa(1)+aIfa(2)+Ifa(0)=0,aIfa(1)+a2Ifa(2)+Ifa(0)=0經整理后便得到用序量

7、表示的邊界條件為根據邊界條件(5)和方程式(4)。即能確定短路點電流和電壓的各序分量為短路點非故障相得對地電壓為：根據設計任務所給的已知條件代入(7)式得：(8)式與(9)式相比并且將a2=-1-a代入兩式得：對(10)式進行化簡，最終得到：Xff(0)=Xff(2)。由系統的各序網絡圖可得到：最后可解得：Xc=-0.0125由此可得Xff(1)=Xff(2)=Xff(0)=0.1364。3.2 K點發生bc兩相接地短路時故障點電流的計算根據設計要求可以看出要求的是兩相短路接地的情況，故障處的三個邊界條件為：Ifa=0, Vfb=0, Vfc=0用序量表示的邊界條件為最后得到：以及短路點故障相

8、的電流為將Xff(1)=Xff(2)=Xff(0)=0.1364 代入式(12)可得 Ifa(1)=-4.8876j，再將它們分別代入式(14)可得Ifb=3.6657+3.349j和Ifc=3.6657-6.349j 由邊界條件可得Ifa=03.3 短路時發電機和系統C故障電流計算 將Ifa(1)=-4.8876j以及Xff(1)=Xff(2)=Xff(0)=0.1364分別代入式（13）可得根據電流與阻抗成反比可以算出由系統C和發電機G提供的各序電流同理可算出IGa(2)=0.6665j IGa(0)=1.333j根據式(3)可算出在abc三相中分別由系統 C和發電機G提供的短路電流：同理

9、可以算出IGa=0.6665j IGb=-1.7316+1.6662j IGc=1.7316+1.6662j4 基于軟件PSASP仿真結果本次仿真用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 基于公用資源的交直流電力系統分析程序包有以下應用功能: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。4.2 仿真結果部分截圖4.3 短路電流簡表4.4 結果分析經過計算可以看出系統在發生單

10、相接地短路時Vfa=0,Vfb與Vfc大小相同，相位相反。同樣在發生兩相短路接地時bc兩相的電流大小相等，相位相反；非短路相電流為零；而且由系統C和發電機G提供的短路電流大小相反。而短路相無論是系統C還是發電機G他們的bc兩相大小相等，相位相反。總 結 通過此次電力系統課程設計，我的理論知識和實際操作能力都得到了很大的提高。我們小組做的是電力系統短路電流計算與分析，盡管這個題目只是電力系統中很小的一部分，但我還是從中學到了不少。對于以前電力系統的一些疑惑，在這次實踐中都迎刃而解了，并且更深切地體會到了一些應用軟件在實際工作中的重要作用。而且此次電力系統課程設計將我們所學的書本只是串起來，使我對

11、這一門課有了一個整體上的了解。像這種設計性的課程，它是一個從無到有的過程，盡管其過程是坎坷的，但是我體會到了成功之后的喜悅。這次課程設計是我知道理論和實際的結合十幾分重要，盡管在理論上行的通，也許在實際操作中會就會出現許多困難，但如果通過團隊和個人的努力解決了所遇到的困難，會更加激我對這門課程的興趣。致 謝在短短的一周實訓過程中，我們在劉華老師的精心指導和孜孜不倦的批閱下，按時完成了實訓的目的。在一周的時間里，我們網上查資料，圖書館翻閱相關書籍，在不理解的地方積極請教劉老師，通過學習理解之后，我們認真總結知識點，把自己所做的筆記認真梳理，力求嚴格認真的制作實訓報告。通過本次實訓，我們更加的補充了自己的知識面，比在課堂上獲得的知識更加的全面，更加的具有實際意義，同時也鍛煉我們自主學習的能力和專研專業知識的耐心，為以后的工作打下良好的基礎。非常