MATLAB潮流計算及短路電流計算案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u28210MATLAB潮流計算及短路電流計算案例綜述 1256281.1主變壓器的選擇 1252131.1.1主變型式的選擇 1168121.1.2主變臺數的選擇 2258791.1.3主變容量的選擇 220821.2短路電流的計算 2180581.2.1短路電流計算的目的和條件 2262171.2.2短路電流計算過程及結果 3165051.3配電網潮流計算 6電力系統短路電流計算是配置電氣一次設備、配備繼電保護的基礎，電力系統潮流計算是電力系統最基本的計算，這兩者在配電網和變電站設計中起到關鍵作用。本文首先從變壓器的選擇做起，選擇正確的短路點，計算出系統的最大短路電流，然后基于IEEE33節點系統完成配電網潮流計算，為第四章繼電保護的配置和第五章設備選型做準備。1.1主變壓器的選擇在配電網中，變電所主變壓器是極為重要的電氣設備，它的主要作用是變換電壓，傳輸和供給電能。因此主變的正確選擇對配電網的設計至關重要，主變的選擇包括選擇主變的型式、臺數和容量等。主變的選擇要根據建設基本要求、連接電網的負荷大小以及主變和系統的關聯程度。主變的選擇對電力系統的安全可靠供電及電網擴建都有很大的影響。如果主變臺數過少或容量過小，就會無法滿足供電負荷和安全運行的要求；若主變臺數過多或容量過大，則會造成過度投資、運行效益低、運維工作復雜等。總之主變的選擇關系到待建變電站設計的成功與否，所以對主變的選擇我們一定要全方面考慮。既要滿足近期負荷的要求也要考慮到遠期規劃要求[23]。1.1.1主變型式的選擇相對于單相變壓器，三相變壓器有投資小、運行損耗小、占地面積小等優點，因此對于330kV及以下的變電所，在設備運輸不受條件限制時，均采用三相變壓器。500kV變電所，應經技術經濟論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設立備用的單相變壓器。電力變壓器按照電磁結構分為雙繞組、三繞組、自耦及低壓繞組分裂等型式。對于具有三個等級的變電站，通常采用三繞組變壓器，只有兩個等級的變電站用雙繞組為宜。本設計1號節點處采用110/10兩個等級的電壓，因此宜采用雙繞組三相變壓器。1.1.2主變臺數的選擇變電所主變壓器臺數的選擇直接影響變電所的住接線型式、電壓等級、傳輸容量、與系統的聯系等。在110kV變電所中，為了保持較高的供電可靠性和安全性，保證對一類電氣用戶和大部分二類電氣用戶持續可靠供電，防止因一臺變壓器損壞或檢修而導致全網停電，變電所應當安裝至少兩臺變壓器。在330kV及以上變電所中，有充足投資和足夠的安裝地點時，可以考慮安裝3臺及以上的主變臺數，也可考慮安裝備用變壓器[24]。根據以上確定原則，本設計1號節點處因采用兩臺主變壓器，可以保證對此10kV電網的可靠供電，提高配電網供電可靠性。1.1.3主變容量的選擇主變壓器容量的選擇應該綜合考慮變電所供電網絡當下及未來5～10的擴展規劃來確定，并且應當考慮事故備用及檢修備用等備用容量。《變電站設計規程》規定，對于裝設兩臺主變的變電所，應當考慮當一臺主變故障或檢修時，另一臺主變壓器能夠滿足全網總負荷60%的供電要求，同時應能對Ⅰ類和大部分Ⅱ類用戶負荷供電，以免對設備、人身和生產造成重大損失。即：所以，本設計應考慮80%的備用容量，以滿足遠期負荷增加及應對各種突發情況，所以1號節點采用的變壓器容量應為：本文設計的10kV配電網節點1采用SL7-6300/110型變壓器。1.2短路電流的計算1.2.1短路電流計算的目的和條件短路是電力系統中最嚴重的故障，它是指相與相或相與地之間發生不正常通路的現象。發生短路的主要原因是電氣絕緣設備的損壞。短路會造成嚴重的后果，發生短路時電流大幅度增加，并使得電力系統電壓大幅度下降，也會破壞系統的穩定運行、損壞電氣設備、干擾通信。因此在選擇電氣一次設備時必須計算電力系統的短路電流，以對它們的熱穩定性和動穩定性進行校驗，使之在短路電流經過時不受損壞。并且在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據，而且接地裝置的設計，也需要用短路電流[25]。在計算短路電流時，應當按照短路電流能夠發生的最大值來確定，即按照三相短路計算，短路點應按照發生最大短路電流來確定，從而完成等效電路。1.2.2短路電流計算過程及結果1）負荷計算網絡首端電壓為：網絡總負荷為：所以，有功負荷為：無功負荷為：視在功率為：功率因數為，網絡首端負荷電流：2）變壓器參數計算本文設計的10kV配電網節點1采用SL7-6300/110型變壓器，此變壓器參數如下表：表1.1SL7-6300/100型變壓器參數表型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）接線組別損耗（kW）阻抗電壓（%）空載電流（%）總質量（t）高壓低壓空載負載SL7-6300/1106300110，12110.5，11.0YNd1111.64110.51.120.2變壓器電阻：變壓器短路電抗：變壓器勵磁電導：變壓器勵磁電納：3）短路沖擊電流計算當此配電系統在k點發生三相短路時，短路沖擊電流最大。圖1.1配電系統短路示意圖（a）(b)圖1.2（a）配電系統短路結構圖；（b）配電系統短路等效電路圖選取基準功率為SB=10MVA，基準電壓為UB=Uav=10kV（1）計算變壓器電抗標幺值（2）計算穩態短路電流有效值Ip短路電流總電抗：穩態短路電流有效值的標幺值：有名值：（3）計算短路沖擊電流iim根據短路沖擊系數的選取原則，當發電機端部發生短路時，kim取1.9；發電廠高壓側母線上發生短路時，kim取1.85；其他地點短路時，kim取1.8。因此，此處取kim=1.8。（4）計算短路電流最大有效值1.3配電網潮流計算電力系統潮流計算是針對具體的電網結構，根據給定的負荷功率和電源分布情況對電網中的各節點電壓幅值、相位以及各支路中功率、功率損耗的計算。電力系統潮流計算是電力系統最基本、最重要的計算。對于正在運行的系統，通過潮流計算可以判斷電網母線電壓、支路電流和功率是否越限,確定最佳運行方式和檢修方案；在電網規劃設計時，潮流計算可為電網選擇導線截面和電氣設備、確定接線方案提供依據，還可為繼電保護和自動裝置整定計算、電力系統故障計算和穩定計算提供原始數據。對于本設計的結構，本文利用matlab對IEEE33節點系統進行潮流計算，利用前推回代法計算出結果。基本步驟為：1）利用假設的末端電壓和已知的末端功率逐段向首端推算，得出首端功率；2）用給定的首端電壓和計算出的首端功率逐段向后推算，得出末端電壓；3）再利用末端電壓和末端功率逐段向前推算，以此類