電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--三相短路故障分析計(jì)算機(jī)算法

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目 三相短路故障分析計(jì)算機(jī)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(jì)

3、地點(diǎn) C314 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí) 一周 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　　電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)《三相短路故障分析計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)》</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(diǎn)發(fā)生三相短路故障，分析與計(jì)算產(chǎn)生最大可能的故障電流和功率。</p><p>　?。?）發(fā)電機(jī)參數(shù)如下：</p><p>　

5、　發(fā)電機(jī)G1：額定的有功功率110MW，額定電壓=10.5kV；次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值=0.264，功率因數(shù)=0.85 。</p><p>　　發(fā)電機(jī)G2：火電廠共兩臺機(jī)組，每臺機(jī)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(biāo)幺值=0.130；額定功率因數(shù)=0.80。</p><p>　?。?）變壓器銘牌參數(shù)由參考文獻(xiàn)《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>　?。?

8、）線路參數(shù)由參考文獻(xiàn)《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(biāo)的說明 X0(1)=X單位長度（正序）；X0（2）=X單位長度（負(fù)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>　?。?）負(fù)載L：容量為8＋j6（MV·A），負(fù)載的電抗標(biāo)幺值為；電動(dòng)機(jī)為2MW，起動(dòng)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(zhǔn)容量SB=100MV·A；基準(zhǔn)電壓UB=UavkV。</p&g

11、t;<p>　　（1）SB的選取是為了計(jì)算元件參數(shù)標(biāo)幺值計(jì)算方便，取SB-100MV·A，可任意設(shè)值但必須唯一值進(jìn)行分析與計(jì)算。</p><p>　　（2）UB的選取是根據(jù)所設(shè)計(jì)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(shí)間t等于初值（零）時(shí)的有效值。滿足產(chǎn)生最大短路電流的三個(gè)條件下的最大次暫態(tài)短路電流作為計(jì)算依據(jù)。</p><p>　?。?）為沖擊電流，即為短路電流的最大瞬時(shí)值（滿足產(chǎn)生最大短路電流的三個(gè)條件及時(shí)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(shí)間常數(shù)和短路故

13、障的時(shí)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(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)大綱</p><p>　　1.各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算，并畫電力系統(tǒng)短路時(shí)的等值電路。</p><p>　　（1）發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　公式①</b></p><p>　　式中

14、——發(fā)電機(jī)電抗百分?jǐn)?shù)，由發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)的；</p><p>　　——已設(shè)定的基準(zhǔn)容量（基值功率），；</p><p>　　——發(fā)電機(jī)的額定有功功率，MW</p><p>　　——發(fā)電機(jī)額定有功功率因數(shù)。</p><p>　　（2）負(fù)載電抗標(biāo)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(biāo)幺值；</p><p>　　——負(fù)載容量標(biāo)幺值；</p><p>　　——負(fù)載無功功率標(biāo)幺值。</p><p>　　（3）變壓器電抗標(biāo)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(biāo)幺值為</p><p><b>　　公式④</b></p><p>　　式中 %——變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)；</p><p>　　——基準(zhǔn)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(zhǔn)電壓取平均電壓，kV。</p><p>　　（4）線路電抗標(biāo)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(zhǔn)容量，MVA；</p><p

18、>　　——輸電線路額定平均電壓，基準(zhǔn)電壓，kV。</p><p>　　輸電線路的等值電路中有四個(gè)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(jì)，故而只求電抗標(biāo)幺值。</p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)電抗標(biāo)幺值（近似值）</p><p>　　cos 公式⑥</p><p>　　式中 ——設(shè)

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

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

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

22、t;<p><b>　　；；</b></p><p>　　負(fù)載電抗標(biāo)幺值由公式②得</p><p>　　電動(dòng)機(jī)電抗標(biāo)幺值由公式⑥得</p><p>　　2.導(dǎo)納矩陣的形成與計(jì)算</p><p><b>　　對地電納</b></p><p>　　3.求出阻抗矩陣并

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

24、gt;</p><p>　　5.求出短路點(diǎn)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(jìn)行比較分析。（結(jié)果列表比較，優(yōu)缺點(diǎn)比較）。</p><p><b>　　估算法：</b></p><p><b>　　短路點(diǎn)的等值電抗為</b></p><p>　　短路次暫態(tài)電流標(biāo)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(jì)算。</p><p>　　（2）Y矩陣計(jì)算時(shí)考慮對地電容，變壓器實(shí)際變比，則誤差小；Y矩陣對角元

27、素將各節(jié)點(diǎn)的等值短路電抗（阻抗）均求出；使分析其他點(diǎn)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(qiáng)等特點(diǎn)。</p><p><b>　　三．設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)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(jì)方案，并對計(jì)算機(jī)算法進(jìn)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(jì)方案，它具有運(yùn)算方便，節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，

28、但還有分析短路電流不太全面的不足。</p><p>　　設(shè)計(jì)體會(huì)：本次課程設(shè)計(jì)中在計(jì)算導(dǎo)納矩陣和阻抗矩陣時(shí)輸入不太仔細(xì)導(dǎo)致無運(yùn)算結(jié)果，浪費(fèi)了點(diǎn)時(shí)間，在計(jì)算流過G1的故障電流時(shí)不太清楚怎么計(jì)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(jì)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(xiàn)：格式如下</b></