電力系統(tǒng)分析112

1、電力系統(tǒng)分析課程設計任務書一、設計時間及地點1、設計時間：2013年7月4日2013年7月20日2、設計地點：二、設計目的和要求1、設計目的通過課程設計，使學生加強對電力體統(tǒng)分析課程的了解，學會查尋資料、方 案比較，以及設計計算、分析等環(huán)節(jié)，進一步提高分析解決實際問題的能力。2、設計要求(1)培養(yǎng)學生認真執(zhí)行國家法規(guī)、標準和規(guī)范及使用技術資料解決實際問題的能力；(2)培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，努力思考問題的能力；(3)進一步理解所學知識，使其鞏固和深化，拓寬知識視野，提高學生的綜合能力；(4)懂得電力系統(tǒng)分析設計的基本方法，為畢業(yè)設計和步入社會奠定良好的基礎。三、設計課題和內(nèi)容(一)原始資料如圖所

2、示的網(wǎng)絡中，系統(tǒng)視為無限大功率電源，元件參數(shù)如圖所示，忽略變 壓器勵磁支路和線路導納。/=iokmQ/km-GD3S/lOSkV320MVA1 l5/3S.5kVLM】0.5(二)設計任務1、畫等值網(wǎng)絡圖2、求當降壓變壓所10.5kV母線上發(fā)生三相短路時，短路點沖擊電流和短路 點短路電流最大有效值。(三)編寫提綱(參考)序言目錄第一章原始資料分析第二章短路計算分析第三章結論結束語參考文獻電力系統(tǒng)分析課程設計是電力工程系電氣工程及自動化專業(yè)的 一門專業(yè)課程，通過課程設計，使學生加強對電力系統(tǒng)分析課程的了解 增強學生的實際問題的解決能力，綜合提高學生論理知識與實際相結 合的綜合運用能力，考查學生對

3、電力系統(tǒng)分析設計基本方法的撐握情 況,為畢業(yè)設計和步入工作崗位奠定良好的基礎.第一章為原始資料分析，對原始次料進行分析，掌握設計第一手資 料，為方案的比較確定提供依據(jù).第二章短路電流計算，為設備選型做 準備.第三章結論，通過分析計算，對本次設計進行最終的平價及總結 本設計中的文字符號和圖形符號采用了新的國家標準 .為完成此次課程設計，本次設計過程中，參考了大量的參考資料 并結合現(xiàn)行電網(wǎng)規(guī)范標準，理論與實際結合，充分體現(xiàn)了 “內(nèi)容完整、 設計思路清晰”的原則。在本次設計中，得到了貴州電力職業(yè)技術學院電力工程系的大力 支持，對本設計提出了寶貴的意見，在此對他們表示崇高的敬意。由于設計水平有限，設計

4、難免有不妥或錯誤之處，懇請批評筆者2013年7月于貴陽第一章原始資料第一節(jié)基礎資料5第二章短路電流計算第一節(jié)概述7第二節(jié)短路計算分析 10第三章結論第一節(jié)結論13結束語15參考文獻16第一章原始資料分析電力系統(tǒng)可能發(fā)生各種故障，危害較大且發(fā)生概率較高的首推短路故障，短 路故障分為三相故障短路、兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路，在這幾種 短路中，三相故障短路對電力系統(tǒng)危害的影響最大。短路計算作為三大計算之一， 分析和計算短路故障的參數(shù)更為重要。設計一般采用兩種不同的方法進行分析和 計算三相短路故障的各種參數(shù)，提高短路故障分析和計算的精度和速度， 為電力 系統(tǒng)的規(guī)劃設計、安全運行、設備選擇、繼

5、電保護等提供重要的依據(jù)。第一節(jié)、基礎資料1、系統(tǒng)電氣結構簡圖/lOktn司=),4 Q/km2X3.2MVA 35/10 5k VUk%=7如圖所示的網(wǎng)絡中，系統(tǒng)視為無限大功率電源，元件參數(shù)如圖所示，忽略變壓器 勵磁支路和線路導納。20MVA 1 l5m.5kV CFk%=J 0.52 、系統(tǒng)參數(shù)及短5由圖可知，系統(tǒng)為一個無限大功率電源連接一個 110KV20MAV勺降壓變壓器，通過一條10km線路接入由兩臺3.2MVA并列運行的35kV變電站，三相故障點發(fā)生在10kV母線上。系統(tǒng)元件阻抗計算公式電源阻抗計算：S即線路阻抗計算：變壓器阻抗計算：T+腹4、無限大系統(tǒng)定義無限大系統(tǒng)其電壓和頻率恒定

6、，內(nèi)阻抗為零，不受任何外界環(huán)境干擾的影響 始終保持系統(tǒng)電壓頻率不變，電源內(nèi)阻Z=0.無限大系統(tǒng)最顯注的兩個特點是：(1)、電壓保持恒定；(2)、頻率保持恒定。實際應用中，不存在無限大系統(tǒng)，只能依據(jù)供電電源內(nèi)阻抗與短路回總阻抗的 相對大小來判斷電源是否為無限大功率電源，當電源內(nèi)阻小于短路回路總阻抗的10%就可以認為電源是無限大電源。word文檔可自由復制編輯第二章短路電流計算第一節(jié)概述短路是電力系統(tǒng)發(fā)最為生嚴重的故障，能破壞電設備的正常運行和對用戶的 正常供電，所以變電站在設計和運行，必須考慮各種故障情況下保證電氣設備安 全，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，本設計以三相對稱短路情況作為分析計算。一、短路對對

7、力系統(tǒng)的危害發(fā)生短路時，短路回路中的電流增加，過大的短路電流熱效應與電動力效應 會引絕緣損壞和導體變形及損壞；短路引起電網(wǎng)中電壓降低，使用戶的供電受到 破壞，用電設備不能正常運行；當發(fā)生不稱短路時，產(chǎn)生的不平衡電流，對通信 于擾、威脅人生、設備安全，最嚴重的后果是破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了保證電力系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運行， 必須設法降低短路故障的影響，消 除短路故障可能引起短路的隱患，還必須快速切除故障部分，保證無故障部分正 常運行，電壓快速恢復到正常狀態(tài)。因此，可采用快速動作的繼電保護和斷路器 隔離故障點，在發(fā)電廠裝設自動電壓調(diào)整裝置恢復電壓， 線路上裝設電抗器限制 短路電流的措施。二、短路計算假

8、設計算短路電流的目的是為了在電力設計中用來選擇電氣設備，選擇限制短路電流的方式，選擇繼電保護類型和分析電力系統(tǒng)的故障類型。 在電氣設備選擇時， 一般只需進行近似計算該設備可能出現(xiàn)的最大三相短路電流值，而在進行繼電保護類型選擇和分析電力系統(tǒng)故障，必須計算各種短路情況下系統(tǒng)各支中的電流和 各點電壓。在實際工程中，要進行極準確的短路計算非常復雜，同時，大部分實際工程問 題,并不需要進行精確的計算結果，為了算簡化，工程上多采用近似計算方法.這 種方法是建立在一系列假定基礎之上，并使計算結果偏大，一般誤差在10-15%. 計算短路電流假設如下：1、在作遠距離短路點計算時，可認為：電源恒定，短路計算標么值

9、等于1,電勢同相位。2、在作近距離短路點計算時要考慮電源電勢的變化，同類型發(fā)電機電氣距 離接近時，按同一談化規(guī)律計算。短路前后，發(fā)電機均按同相、同步運行考慮， 認為不因發(fā)生短路使發(fā)電機失步和搖擺。3、短路計算一般按金屬性短路考慮，不計過渡電阻。4、不考慮線路的分布電容及并聯(lián)補償電抗器的影響。5、電阻分量大于1/3電抗分量時，用電阻模型值計算，電阻分量小于 1/3電 抗分量時，不計電阻，當計算非周期分量衰減時間常數(shù)時，要考慮電阻。6、不考慮元件參數(shù)的非線性，計算中可用重迭原理。7、簡單短路計算一般不考慮負荷電流，當考慮集中負荷時，用固定阻抗表 示。8、不考慮變壓器勵磁阻抗（當無限大），僅按漏抗計

10、算，對于三相三柱全 星形連接線的變壓器的零序電抗要用實測值。三、短路計算步驟和方法在計算短路電流時，應依據(jù)計算要求收集相關資料，如電力系統(tǒng)接線圖，運行方式，各元件的技術參數(shù)等，首先做出計算電路圖，確定出短路點，依據(jù)電 路圖上各元件的技術參數(shù)計進行參數(shù)換算，再做出針對各短路點的等值電路圖， 然后根據(jù)網(wǎng)絡簡化規(guī)則，化簡等值電路，求出短路總電抗，依據(jù)總電抗可算出短 路電流值，下面分別計算電路圖，及參數(shù)換算，等值電圖及短路總電抗的決定。1、計算電路圖計算短路電流用的計算電路圖是一種簡化了的單線圖，圖中只需畫出與計算短路電流有關的元件及其之間的電氣連接， 并在各元件旁注明它們的參數(shù)，為計 算方便，各元件

11、在圖中應按一定的順序編號， 計算電路圖中各元件之間的接線方 式，應依據(jù)電氣裝置的運行方式和計算短路電流的目的決定。選擇繼電保護裝置時，要計算電氣裝置或整個電力系統(tǒng)在不同運行方式時的 短路電流，這些都應在計算電路中反映出來。2、參數(shù)換算在進行參數(shù)換算時，采用標么制計算，通常將給定的發(fā)電機、變壓器、線路等元 件的原始參數(shù)，按一定的基準條件（基準容量和基準電壓）進行換算，同步補償機和同步電機也向短路點供給短路電流 ，在計算中視其為附加的電源，在距離較 遠和同步電動機的總功率在1000KVA以下時，可以不予考慮?；鶞蕳l件一般選基 準容量S=100MVA基準電壓U=U(Up為電網(wǎng)線電壓平均值).平均額定

12、電壓見下 表.額定 電壓(KV)50033022011060351513106平均 電壓(KV)525346230115633715.7513.810.56.33、等值電路圖由于短路電流是對各短路點分別進行計算的， 所以等值電路圖必須按照指定 的各短路點參照計算電路圖分別做出，等值電路中各元件用它的等值電抗標么值 表示，并注明元件的順序編號，橫線下表示電抗標么值。在畫某一短路點的等值電路圖時，只需表示該點短路時短路電流所通過的元 件的電抗。4、短路回路總電抗的計算先求出各元件的電抗，再算出該元件的平均額定電壓的標么值， 根據(jù)所求得 的各元件電抗標么值便可做出等值電路圖， 利用網(wǎng)絡化簡規(guī)則求出總

13、電抗的標么 值。第二節(jié) 短路計算說明因為短路計算主要用于設備的選擇及校驗，因此選擇三相對稱短路作為分析 計算，當降壓變電所10.5kV母線上發(fā)生三相短路時，短路點沖擊電流和短路點 短路全電流最大有效值。一、當降壓變電所10.5kV母線上發(fā)生三相短路/=J0kinX)A Q/km35/10 5k Vf/k%=71.計算電路圖如下:20MVA1 ismskv0.5選才? k3作為短路點分析計算。計算各元件的標么值，(Sb=100MVAUb=UaV 由原始資料已知可得：Ub=Uav=1.05xUn=1.05x110=115 kVUb=Uav=1.05xUn=1.05x35=37 kVUb=Uav=1

14、.05xUn=1.05x110=10.5 kV標么值計算:T _/%S.loo s篡Uk%S案 io氣wo -tr = =X= 0_523也 100 S翼 100 20 積F嚕=Q4M黑,3刈瓦;一而五一工叩2、作等值電路圖3、求出丐二方+石+萬而二。點乃土。物+10935=1911根據(jù)圖可求出短路回路總的電抗標么值:1 *=1.911求短路電流周期分量:= 8523攻T =:“/=，“萼- = 33 乂J0 =1876產(chǎn)3上。k括以招xl054、求沖擊電流:本短路點遠離發(fā)電廠故：Kimps* = 1.85、短路電流:6、短路容量:J = 55x02523 = 1J3A4Ji = i 聲 =U

15、34x J100 = 7J4(4) e Bu. VJxlOJS工二J% x7J4xlOJ =13149(Jffy)左眩上左女士士曰古 I- =1 51l* =L51x7_34=11.08(Kjq7、短路點短路電流最大有效值：/. LJU萼1飛 8、10.5kV母線基準電流：/ =盧-=5_4瑕叨J，招Ue44”9、短路計算統(tǒng)計表(S； 10mA短路 占 八、基準電壓(KV)基準電流(KA)短路沖擊電流(KA)短路電流(KA)短路容量(MVA)短路全電流 最大后效值 (KA)公式a肛國23位產(chǎn)一聲.一 口F_=L51UK110.55.4981.3347.34133.4911.08第三章 結論依據(jù)

16、上一章計算結果，短路統(tǒng)表如下:M 1期的短路占八、基準電壓(KV)基準電流(KA)短路沖擊電流(KA)短路電流(KA)短路容量(MVA)短路全電流 最大后效值 (KA)公式q也匹咽=咽猿一一15心K110.55.4981.3347.34133.4911.08在電力系統(tǒng)三相供電中，電力系統(tǒng)可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路，單 相接地短路及兩相接地短路，其中三相短路時三相電路仍然對稱，系統(tǒng)各項參數(shù) 與正常運行一樣仍然處于對稱狀態(tài)。其余三類的短路為不對稱短路。電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗可知，在各種短路類型中，單相接地短路發(fā)生的比重占大 多數(shù)，兩相短路，三相短路的機率最少。雖然三相短路發(fā)生的機率小，但情況最

17、 為嚴重，對設備的安全運行及穩(wěn)定性造成很大的威脅，應充分給予足夠的重視。 其他短路方式，雖然是不對稱短路，但其計算方法可以通過對稱分量法分解后， 都可以按對稱短路進行計算，因此，對三相短路的研究具有很重要的意義和作用。在整個電力系統(tǒng)的設計和電氣設備的運行中，短路計算是解決很多問題的基 本計算，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)、選擇有足夠的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設備，如選擇斷路器、 互感器、刀閘、瓷屏、母線及導線等電氣設備，必須以短路電流計算為依據(jù)。計 算沖擊電流以校驗設備的電動力穩(wěn)定性，計算短路電流周期分量以校驗設備的熱 穩(wěn)定性。同時用短路周期分量電流的初始有效值來計算短路功率，主要用于校

18、驗 開關的切斷能力。(2)、合理的配置繼電保護及自動裝置，并正確整定其參數(shù)，必須對電力 系統(tǒng)各種短路進行分析計算，各支路中的電流流向及在網(wǎng)絡中的分布情況，有時還應計算節(jié)點電壓情況.(3)、比較和評價電氣主接方案，可以依據(jù)短路計算的結果，確定是否采 取限制短路電流的措施，并對設備的造價進行評估，選擇最佳的主接線方案，必 須進行短路計算。(4)、在電力系統(tǒng)短路計算中，對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計算，確定電力線 路對鄰近通信線路的于擾，都是要過通短路計算。在實際工程設計中，依據(jù)工程任務進行短路計算 ，首先應當確計算的條件， 收集相關的調(diào)度資料，確定系統(tǒng)運行的方式，以及系統(tǒng)元件連接情況。假設故障 時在一特定

19、的運行方式下所獲得的最大短路故障電流， 并在此條件下采用防范的 措施。短路計算的系統(tǒng)運行方式是指系統(tǒng)中投的發(fā)電機、變壓器、用電設備的多少及它們之間的聯(lián)接方式，在計算不對稱短路時，還就確定變壓器中性點的運行 方式，對不同目的的短路計算，所需的計算條件不同。短路對電力系統(tǒng)的正常運行和電氣設備有很大的危害， 不同的短路，其所延 續(xù)的時間，短路點距離電源點的遠近對電力系統(tǒng)的破壞不同。 但后果都能破壞局 部地區(qū)的正常供電，威脅整個系統(tǒng)的安全，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)、發(fā)生短路時，短路回路中的電流大大增加，過大的短路電流，其熱 效一應會引起導體或其絕緣的損壞，同時電動力效應也可能使導體有變形或損 壞。(2)、短路引起系統(tǒng)中電壓降低，可能使部份用戶的供主要電受到破壞， 用電設備不能正常工作，對系統(tǒng)中的負荷一一異步電機，其電磁轉矩與電壓的平 方成正比，若電壓下降，會導致電動機不能正常工作，甚致停機。(3)、不對稱短路所引的不平衡電流，將產(chǎn)生不平 衡磁通，會在鄰近的平通信 線路內(nèi)感應出電動勢，造成