電力系統(tǒng)課程設(shè)計--三相短路故障分析計算機算法

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題 目 三相短路故障分析計算機算法 </p><p>　　課 程 名 稱 電力系統(tǒng)分析 </p><p>　　院 部 名 稱 <

2、;/p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　課程設(shè)計

3、地點 C314 </p><p>　　課程設(shè)計學(xué)時 一周 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　　電力系統(tǒng)課程設(shè)計《三相短路故障分析計算機算法設(shè)計》</p><p><b>　　

4、基礎(chǔ)資料</b></p><p>　　電力系統(tǒng)簡單結(jié)構(gòu)圖如圖</p><p><b>　　2．電力系統(tǒng)參數(shù)</b></p><p>　　如圖1所示的系統(tǒng)中K（3）點發(fā)生三相短路故障，分析與計算產(chǎn)生最大可能的故障電流和功率。</p><p>　?。?）發(fā)電機參數(shù)如下：</p><p>　

5、　發(fā)電機G1：額定的有功功率110MW，額定電壓=10.5kV；次暫態(tài)電抗標幺值=0.264，功率因數(shù)=0.85 。</p><p>　　發(fā)電機G2：火電廠共兩臺機組，每臺機組參數(shù)為額定的有功功率25MW；額定電壓UN=10.5kV；次暫態(tài)電抗標幺值=0.130；額定功率因數(shù)=0.80。</p><p>　　（2）變壓器銘牌參數(shù)由參考文獻《新編工廠電氣設(shè)備手冊》中查得。</p>

6、<p>　　變壓器T1：型號SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，變壓器額定容量10MV·A，一次電壓110kV，短路損耗59kW，空載損耗16.5kW，阻抗電壓百分值UK%=10.5，空載電流百分值I0%=1.0。</p><p>　　變壓器T2：型號SFL7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，變壓器額定容量31.5MV·A，一次電壓110

7、kV，短路損耗148kW，空載損耗38.5kW，阻抗電壓百分值UK%=10.5，空載電流百分值I0%=0.8。</p><p>　　變壓器T3：型號SFL7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，變壓器額定容量16MV·A，一次電壓110kV，短路損耗86kW，空載損耗23.5kW，阻抗電壓百分值UK%=10.5，空載電流百分值I0%=0.9。</p><p>　　（3

8、）線路參數(shù)由參考文獻《新編工廠電氣設(shè)備手冊》中查得。</p><p>　　線路1：鋼芯鋁絞線LGJ-120，截面積120㎜2，長度為100㎞，每條線路單位長度的正序電抗X0（1）=0.408Ω／㎞；每條線路單位長度的對地電容b0(1)=2.79×10﹣6S／㎞。</p><p>　　對下標的說明 X0(1)=X單位長度（正序）；X0（2）=X單位長度（負序）。</

9、p><p>　　線路2：鋼芯鋁絞線LGJ-150，截面積150㎜2，長度為100㎞，每條線路單位長度的正序電抗X0（1）=0.401Ω／㎞；每條線路單位長度的對地電容b0(1)=2.85×10﹣6S／㎞。</p><p>　　線路3：鋼芯鋁絞線LGJ-185，截面積185㎜2，長度為100㎞，每條線路單位長度的正序電抗X0（1）=0.394Ω／㎞；每條線路單位長度的對地電容b0(1)

10、=2.90×10﹣6S／㎞。</p><p>　　（4）負載L：容量為8＋j6（MV·A），負載的電抗標幺值為；電動機為2MW，起動系數(shù)為6.5，額定功率因數(shù)為0.86。</p><p><b>　　3．參數(shù)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　設(shè)基準容量SB=100MV·A；基準電壓UB=UavkV。</p&g

11、t;<p>　?。?）SB的選取是為了計算元件參數(shù)標幺值計算方便，取SB-100MV·A，可任意設(shè)值但必須唯一值進行分析與計算。</p><p>　?。?）UB的選取是根據(jù)所設(shè)計的題目可知系統(tǒng)電壓有110kV、6kV、10kV，而平均額定電壓分別為115、6.3、10.5kV。平均電壓Uav與線路額定電壓相差5%的原則，故取UB=Uav。</p><p>　　（3）

12、為次暫態(tài)短路電流有效值，短路電流周期分量的時間t等于初值（零）時的有效值。滿足產(chǎn)生最大短路電流的三個條件下的最大次暫態(tài)短路電流作為計算依據(jù)。</p><p>　?。?）為沖擊電流，即為短路電流的最大瞬時值（滿足產(chǎn)生最大短路電流的三個條件及時間=0.01s）。一般取沖擊電流=××=2.55。</p><p>　?。?）為短路電流沖擊系數(shù)，主要取決于電路衰減時間常數(shù)和短路故

13、障的時刻。其范圍為1≤≤2，高壓網(wǎng)絡(luò)一般沖擊系數(shù)=1.8。</p><p>　　二．設(shè)計任務(wù)及設(shè)計大綱</p><p>　　1.各元件參數(shù)標幺值的計算，并畫電力系統(tǒng)短路時的等值電路。</p><p>　?。?）發(fā)電機電抗標幺值</p><p><b>　　公式①</b></p><p>　　式中

14、——發(fā)電機電抗百分數(shù)，由發(fā)電機銘牌參數(shù)的；</p><p>　　——已設(shè)定的基準容量（基值功率），；</p><p>　　——發(fā)電機的額定有功功率，MW</p><p>　　——發(fā)電機額定有功功率因數(shù)。</p><p>　　（2）負載電抗標幺值</p><p><b>　　公式②</b>&l

15、t;/p><p>　　式中 U——元件所在網(wǎng)絡(luò)的電壓標幺值；</p><p>　　——負載容量標幺值；</p><p>　　——負載無功功率標幺值。</p><p>　?。?）變壓器電抗標幺值</p><p><b>　　公式③</b></p><p>　　變壓器中主要指電抗，

16、因其電抗，即可忽略，由變壓器電抗有名值推出變壓器電抗標幺值為</p><p><b>　　公式④</b></p><p>　　式中 %——變壓器阻抗電壓百分數(shù)；</p><p>　　——基準容量，MVA</p><p>　　、——變壓器銘牌參數(shù)給定額定容量，MVA、額定電壓，kV；</p><p&g

17、t;　　——基準電壓取平均電壓，kV。</p><p>　?。?）線路電抗標幺值</p><p><b>　　公式⑤</b></p><p>　　式中 ——線路單位長度電抗；</p><p>　　——線路長度，km；</p><p>　　——基準容量，MVA；</p><p

18、>　　——輸電線路額定平均電壓，基準電壓，kV。</p><p>　　輸電線路的等值電路中有四個參數(shù)，一般電抗，故0。由于不做特殊說明，故電導(dǎo)、電納一般不計，故而只求電抗標幺值。</p><p>　　（5）電動機電抗標幺值（近似值）</p><p>　　cos 公式⑥</p><p>　　式中 ——設(shè)

19、定的基準容量，MVA；</p><p>　　——電動機額定的有功功率，MW；</p><p>　　cos——電動機額定有功功率因數(shù)。</p><p>　?。?）短路次暫態(tài)電流標幺值（）</p><p><b>　?。ㄈ。?lt;/b></p><p>　?。╧A）

20、公式⑦基準容量；基準電壓(kV)。</p><p>　　（7）沖擊電流（）的計算</p><p>　?。╧A） 公式⑧</p><p>　?。?）短路容量的計算</p><p>　?。ǎ?公式⑨</p><p>　　2設(shè)基準容

21、量； 基準電壓。</p><p>　?。?）發(fā)電機電抗標幺值由公式①得</p><p><b>　　;</b></p><p>　?。?）變壓器電抗值標幺值由公式③得</p><p><b>　??；；</b></p><p>　?。?）線路電抗標幺值由公式④得</p&g

22、t;<p><b>　??；；</b></p><p>　　負載電抗標幺值由公式②得</p><p>　　電動機電抗標幺值由公式⑥得</p><p>　　2.導(dǎo)納矩陣的形成與計算</p><p><b>　　對地電納</b></p><p>　　3.求出阻抗矩陣并

23、對用計算機分析短路電流的原理加以說明。</p><p>　　4.求出短路點的次暫態(tài)短路電流和流過發(fā)電機G1的故障電流。</p><p>　　短路點的電抗標幺值為</p><p>　　短路點次暫態(tài)短路電流為</p><p>　　流過發(fā)電機G1的故障電流。</p><p><b>　　=0.397A</b&

24、gt;</p><p>　　5.求出短路點的沖擊電流，短路功率。</p><p><b>　　(kA)</b></p><p><b>　　沖擊電流</b></p><p><b>　　短路功率 </b></p><p>　　6：提高：用估算法求三相短路

25、分析，并對兩種算法的結(jié)果進行比較分析。（結(jié)果列表比較，優(yōu)缺點比較）。</p><p><b>　　估算法：</b></p><p><b>　　短路點的等值電抗為</b></p><p>　　短路次暫態(tài)電流標幺值</p><p>　　短路次暫態(tài)電流有名值</p><p>&l

26、t;b>　　沖擊電流</b></p><p><b>　　短路功率</b></p><p><b>　　比較：</b></p><p>　?。?）估算法誤差大，每一短路處需要逐一分析與計算。</p><p>　　（2）Y矩陣計算時考慮對地電容，變壓器實際變比，則誤差小；Y矩陣對角元

27、素將各節(jié)點的等值短路電抗（阻抗）均求出；使分析其他點的短路故障提供了更容易更直觀的參數(shù)值；Y矩陣程序通用性強等特點。</p><p><b>　　三．設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計通過對三相短路故障分析的分析，提出導(dǎo)納矩陣算法和阻抗矩陣算法設(shè)計方案，并對計算機算法進行了分析比較，從簡便方面考慮，最終選擇了導(dǎo)納矩陣設(shè)計方案，它具有運算方便，節(jié)省時間等優(yōu)點，

28、但還有分析短路電流不太全面的不足。</p><p>　　設(shè)計體會：本次課程設(shè)計中在計算導(dǎo)納矩陣和阻抗矩陣時輸入不太仔細導(dǎo)致無運算結(jié)果，浪費了點時間，在計算流過G1的故障電流時不太清楚怎么計算，通過書籍的查找找到了方法，最終得以順利解決。本次設(shè)計不但鞏固了電力系統(tǒng)分析的知識還順帶復(fù)習(xí)了MATLAB的知識。</p><p><b>　　參考文獻：格式如下</b></