短路故障分析及计算

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1、目录引言31电力系统短路故障说明42短路故障分析计算（解析法）72.1各元件电抗标幺值的计算72.2短路次暂态电流标幺值计算102.3三相短路电流及短路功率计算123Y矩阵计算法134两种算法分析164.1解析法计算结果164.2Y矩阵计算结果16致谢17参考文献18引言在电力系统可能发生的各种故障中，对系统危害最大，而且发生概率最高的是短路故障。所谓短路，是指电力系统中相与相之间或相与地之间的非正常连接。在电力系统正常运行时，除了中性点外，相与相或相与地之间是相互绝缘的。如果由于绝缘破坏而造成了通路，电力系统就发生了短路故障。电力系统短路出现的原因：①电气设备载流部分

2、的绝缘损坏；②操作人员违反安全操作规程而发生误操作；③鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或咬坏设备、导线绝缘层。 电力系统短路的后果： ①短路时会产生很大电动力和很高温度，使短路电路中元件受到损坏和破坏，甚至引发火灾事故。 ②短路时，电路的电压骤降，将严重影响电气设备的正常运行。 ③短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。④严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。 ⑤不对称短路将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响

3、其正常运行，甚至发生误动作。短路电流的计算目的：短路计算是为了正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地以及单相短路接地。其中三相短路造成的危害最大，本次课程设计的目的是在三相短路故障出现时分析与计算最大可能的故障电流和功率。1电力系统短路故障说明如图1所示的系统中K（3）点发生三相短路故障，分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。（1）发电机参数如下：发电机G1：额定的有功功率110MW，额定电压=10.5kV

4、；次暂态电抗标幺值=0.264，功率因数=0.85。发电机G2：火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率25MW；额定电压UN=10.5kV；次暂态电抗标幺值=0.130；额定功率因数=0.80。（2）变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。变压器T1：型号SF7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，变压器额定容量10MV·A，一次电压110kV，短路损耗59kW，空载损耗16.5kW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=1.0。变压器T2：型号SFL7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，变压器额定

5、容量31.5MV·A，一次电压110kV，短路损耗148kW，空载损耗38.5kW，阻抗电压百分值UK%=10.5，空载电流百分值I0%=0.8。变压器T3：型号SFL7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，变压器额定容量16MV·A，一次电压110kV，短路损耗86kW，空载损耗23.5kW，阻抗电压百分值%=10.5，空载电流百分值I0%=0.9。（3）线路参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。线路1：钢芯铝绞线LGJ-120，截面积120㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.408Ω/㎞；每条线路单位长度的对地电容b0

6、(1)=2.79×10﹣6S／㎞。对下标的说:X0(1)=X单位长度（正序）X0（2）=X单位长度（负序）线路2：钢芯铝绞线LGJ-150，截面积150㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.401Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.85×10﹣6S／㎞。线路3：钢芯铝绞线LGJ-185，截面积185㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.394Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.90×10﹣6S／㎞。（4）负载L：容量为8＋j6（MV·A），负载的电抗标幺值为；电动机为2MW，起动系数为6.5

7、，额定功率因数为0.86。3．参数数据设基准容量SB=100MV·A；基准电压。（1）SB的选取是为了计算元件参数标幺值计算方便，取SB=100MV·A，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算。（2）UB的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110kV、6kV、10kV，而平均额定电压分别为115、6.3、10.5kV。平均电压Uav与线路额定电压相差5%的原则，故取UB=Uav。（3）为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t等于初值（零）时的有效值。满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。（4）为冲击电流