工程技术学院 课程设计
题 目： 《电力系统分析Ⅰ》——短路计算 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2011级 学 号： 2011310417 姓 名： 李 潇 指导教师： 张 雪 萍 日 期： 2013年12月27日
云南农业大学工程技术学院
目录
一、电力系统分析课程设计任务书（2-2） .............................................................................................. 1 二、设计（计算）说明书 ........................................................................................................................... 3 (一)、电力系统短路故障的基本知识 ..................................................................................................... 3 1、短路的原因 ..................................................................................................................................... 3 2、短路的类型 ..................................................................................................................................... 3 3、短路计算的目的 ............................................................................................................................. 4 4、短路的后果 ..................................................................................................................................... 4 (二)、电力系统两相接地短路计算 ......................................................................................................... 5 1、电力系统网络的原始参数 ............................................................................................................. 5 2、网络各元件序参数标幺值计算 ..................................................................................................... 6 3、正、负、零序序网络图及其化简计算 ......................................................................................... 7 三、参考文献 ............................................................................................................................................. 19 四、课程设计指导教师评审标准及成绩评定 ......................................................................................... 19 五、心得体会 ............................................................................................................................................. 20
一、电力系统分析课程设计任务书（2-2）
设计指导教师(签字)：
1
2
二、设计（计算）说明书
(一)、电力系统短路故障的基本知识
在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行的情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作，而且还可能对人生命财产产生威胁。从电力系统的实际运行情况看，这些故障绝大多数多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。
短路是电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统发生通路的情况。 1、短路的原因
造成短路的原因很多，主要有以门几个方面：
(1)电气设备载流部分的绝缘损坏，如设备长期运行，绝缘白热名化；设备本身设计、安装和运行维护不良；绝缘材料陈旧；绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被过电压(包括雷电过电压)击穿；设备绝缘受到机械损伤而使绝缘能人下降等都能造成短路，这是短路发生的主要原因o
(2)气象条件恶化，如雷击、过电压造成的闪络放电，风灾引起架丰线路断线或导线覆冰引起电什倒塌等造成短路。
(3)人为过失，如运行人员带贝柯误拉隔离开关，造成弧光短路；检修线路或设备时末拆除检修接地线就合闸供电，单片机造成接地短路等o
(4)其他原因，鸟兽跨越十裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备导线的绝缘．造成短路 2、短路的类型
（1）三相短路的基本形式有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相短路。 （2）三相短路电压和电流仍是对称的，只是电流比正常值增大，电压比额定值降低。三相短路发生的概率最小，只有5%左右，但是它的危害是最严重的短路形式。
（3）两相短路发生的概率约为10%~15%
（4）两相接地短路是指中性点不接地系统中两不同相均发生单相接地而形成的两相短
3
路，亦指两相短路后又接地的情况。两相接地短路发生的概率约为10%~20%。
（5）单相接地的危害虽不如其他短路形式严重但中性点直接接地的系统中，发生的概率最高，约占短路故障的65%~70% 3、短路计算的目的
在电力系统的设计和电气设备的运行中，短路计算是解决一系列问题的不可缺少的基本计算，这些问题主要是：
（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。
（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并确定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。
（3）在设计和选择发电厂和电力系统主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。
（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也含有一部分短路计算的内容
此外，确定输电线路对通讯的干扰，对已发生故障进行分析，都必须进行短路计算。 在实际工作中，根据一定的任务进行短路计算时，必须首先确定计算条件。所谓计算条件，一般包括，短路发生时系统的运行方式，短路的类型好发生的地点，以及短路发生后所采取的措施等。从短路计算的角度来看，系统运行方式指的是系统中投入运行的发电、变电、输电、用电的设备的多少以及它们之间相互联接的情况，计算不对称短路时，还包括中性点的运行状态。对于不同的计算目的，所采用的计算条件是不同的。 4、短路的后果
发生短路时，由于部分负荷阻抗被短接．供电系统的总阻抗减小，因而短路回路小的短路电流比正常工作电流大得多。在大容量电力系统中，短路电流可达几万安培甚至几十万安培。如此大的短路电流会对供电系统产生极大的危害。
(1)短路电流通过导体时，使导体发热．温度急剧升高，从而破坏设备绝缘；同时，通
4
过短路电流的导休会受到很大的电动力作用，使导体变形甚至损坏。
(2)短路点可能会出现电弧。电弧的温度很高，使电气设备迈到破坏，使操作人员的人身安全受到威胁。
(3)短路电流通过的线路，要产生根大的电压降，使系统的电压水平骤降，引起电动机转速突然下降，甚至停转，严重影响电气设备的正常运行。
(4)短路可造成停电状态，越靠近电源，停电范围越大，给经济造成的损失也越人。 (5)严重的短路故障常发生在靠近电源的地方，且维持时间校长，会使并联运行的发电机组失去同步，严重的可能造成系统解列。
(6)不对称的接地短路，不平衡电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信线路、电 子设备及具他弱电控制系统可能产生干扰信号，导致通信失真、控制失灵、设备产生误操作。
(二)、电力系统两相接地短路计算 1、电力系统网络的原始参数 电气主接线图及各元件参数如图1
5
图1电气主接线图
2、网络各元件序参数标幺值计算 取 =500MVA, = ，则：
6
3、正、负、零序序网络图及其化简计算 (1)、正序序网络图化简及计算 正序序网络图如2所示：
图2
1) 将图2中 和 并联后再和 串联得 ,如图3所示：
7
图3
其中 （ ）
2) 将图3中 、 、 三角化星得 、 、 ，如图4所示：
8
图4
其中
3) 将图4中 和 串联， 和 串联后用有源电动势支路并联公式得 和
。如图5所示：
图5
其中：
4) 将图5中 、 和 、 用有源电动势支路并联公式得 和 。如图6
9
所示：
图6
其中 =1.127
=
1
、负序序网络图化简及计算 负序序网络图如图7所示：
10
(2)
图7
将图7中 和 并联后再和 串联得 如图8所示：
1)
11
图8
其中 （ ）
2) 将图8中 、 、 三角化星得 、 、 ，如图9所示：
12
图9
其中
3) 将图9中 和 串联 和 然后再把他们并联后串联 得 。如图
10所示：
图10
其中其中：
4) 将图10中 和 并联得 ，如图11所示：
13
图11
其中 =0.945 (3)、零序序网络图化简及计算 负序序网络图如图12所示：
图12
将图12中 和 串联后再和 并联得 ,如图13所示：
图13
其中
（4）、两相接地短路故障边界条件
14
图14
如图14所示为两相（B,C相）短路接地，其边界条件为：
5）、复合序网络图及计算
满足边界条件的复合序网络图如图15所示，即三个序网在故障点并联。
图15
由复合序网络图可求得故障处各序电流为
15
（
由正、负、零序网络图可得：
将 、 、 代入上式可得：
则有：
通过以上计算可得：
0
16
（6）、短路点的短路电流，电压向量图
图16为短路点的电流向量图，图17为短路点的电压向量图
图16短路点的电流向量图
17
图17短路点的电压向量图18
三、参考文献
1. 南京工学院主编.电力系统.北京：电力工业出版社，1980. 2. 刘万顺.电力系统分析.北京：中国电力出版社，1998. 3.昆明理工大学电力学院.水电站机电设计水力机械部分[M].
四、课程设计指导教师评审标准及成绩评定 序号 评审项目 评审指标 评价 比例 实际 得分 1 工作量、 工作态度 工作量完成情况，论文（设计）难易程度，有体现本专业基本训练的内容；工作纪律、作风是否严谨。 独立查阅文献、调研情况；开题报告完成情况；综合归纳、收集和正确利用各种信息的能力。 实验、设计方案合理、可行；独立操作实验，数据采集、计算、处理的能力；结构设计、工艺、推导正确或程序运行是否可靠。 运用所学知识和技能及获取新知识去发现与解决实际问题的能力；对课题进行理论分析的能力，得出结论情况。 立论正确，论据充分，结论严谨合理；实验正确，分析、处理问题科学；结构格式符合论文（设计）要求；文理、技术用语正确规范；图表完成情况。 工作有创新意识；对前人工作有改进、突破，或有独特见解及应用价值情况。 20% 2 调查论证 15% 3 实验、设计方案与实验技能 20% 4 分析与解决问题的能力 20% 5 设计（计算） 说明书质量 20% 6 创 新 5% 评定成绩： 100%
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五、心得体会
通过这次课程设计我发现做事要严谨和仔细才不容易出错。计算的时候更是得特别仔细。通过课程设计比较好的掌握了折算和归算，比较好的理解了电力系统的短路状况。
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指导教师签字: 2013年 12 月 27
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日
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