题目: 电力系统不对称短路计算与分析初始条件：系统接线如下图，线路f处发生金属性B、C相接地短路。

已知各元件参为：发电机G：S N=60MV A, V N=10.5KV，X d″=0.2, X2=0.25，E″=11KV；变压器T-1：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T1=10.5 / 115kV；变压器T-2：S N=60MV A, Vs（%）=10.5，K T2=115 / 10.5kV；线路L：长L=90km, X1=0.4Ω/km, X0=3.5X1；负荷LD：S LD=40MV A，X1=1.2, X2=0.35。

要求完成的主要任务:选取基准功率S B=60MV A，基准电压为平均额定电压，要求：（1）制定正、负、零序网，计算网络各元件序参数标幺值。

（2）计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。

（3）计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。

（4）计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。

时间安排：熟悉设计任务 5.27收集相关资料 5.28选定设计原理 5.29计算分析及结果分析 5.30 --6.6撰写设计报告 6.7指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本次课程设计的步骤为先进行正、负、零序参数的标幺值转化，再分别用戴维南定理做出各序等值电路得到各序的短路电抗，然后根据两相接地短路的边界条件绘制复合网络电路，并求出各序短路电流、总短路电流和A相电压，最后根据电力系统的具体电路计算发电机侧的相电流。

根据标幺值计算出有名值。

本文最后还总结了各种简单短路情况的短路电流的计算方法。

关键词：标幺值两相接地短路复合网络电路目录摘要 (I)1题目分析 (1)1.1问题一的分析 (1)1.2问题二的分析 (1)1.3问题三的分析 (1)1.4问题四的分析 (1)2题目求解 (2)2.1问题一的求解 (2)2.2问题二的求解 (3)2.3问题三的求解 (6)2.4问题四的求解 (7)3求解方法拓展 (9)4总结.......................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献..................................................................... 错误!未定义书签。

电力系统不对称短路计算与分析1题目分析本题的关键是“线路f处发生的是金属性的B、C相接地短路”。

“金属性”表明是理想状态的短路，而“B、C相接地短路”则是一种典型的短路形式。

1.1问题一的分析问题一是为了后面三个问题做的基础准备。

关键是要正确理解正、负、零序网络绘制的规则，以及按题中给定的功率和电压的基准值，正确计算在正、负、零序网络下的各元器件的参数标幺值。

1.2问题二的分析问题二要先根据问题一计算出的参数值，在各序网络电路图中，分别计算出各序的短路阻抗Zff（标幺值），以及正序时的等效电源电势（标幺值）。

然后再根据计算得到的各序短路阻抗和正序等效电源电势绘制出复合序网络图。

1.3问题三的分析问题三需根据问题而所得的复合序网络图及其参数，求得入地电流以及A 相（没有短路接地的一相）电压的标幺值，再转换成有名值。

1.4问题四的分析问题四中短路时的发电机各相的电流与短路点的电流有关。

从任务书所给的电路图可看出，f点两侧是并联关系，由此可计算出发电机侧的相电流的标幺值。

再计算有名值。

2题目求解2.1问题一的求解搭建正序网络时，变压器的中性点接地阻抗、空载线路、空载变压器不接入正序网络中。

发电机、调相机在正序网络中用电势加上阻抗表示，而普通负荷只需用阻抗表示即可。

负序网络除了发电机和调相机不需用电势表示外，其余与正序网络的搭建规则相同。

搭建零序网络时要注意：变压器Y 型接法一侧电路只有当其中性点接地时才能算入零序网络中，否则将整路都舍弃；两相变压器Δ型接法一侧电路不计入零序网络中，但三相变压器 Δ 型接法一侧电路要接入零序电路中。

根据以上规则，可绘制系统的正、负、零序电路。

如图1所示。

（a ）电力系统接线图（b ）正序网络（c ）负序网络（d ）零序网络图1 电力系统接线图及其正、负、零序网络电路图E1- +X 1(1)X 2(1)X 3(1)X 4(1)X 5(1)X 6(1)f X 1(2)X 2(2)X 3(2)X 4(2)X 5(2)X 6(2)f X 2(0)X 3(0)X 4(0)f图中1x 为发电机内抗，2x 为变压器T1等值电抗,3x 为前2/3段线路等效电抗，4x 为后1/3段线路等效电抗，5x 为变压器T2等值电抗，6x 为负荷等效电抗。

接着分别求出正、负、零序网络的等值电路参数。

功率和电压基准值分别为：60,B B av S MV A V V =⋅=。

（1）正序网络等值参数：1(1)2(1)3(1)122%22600.2,0.105,0.4900.10910033115S B B Bd N N B V S S S x x x x x L S S V ''===⋅==⋅=⨯⨯⨯=4(1)15(1)6(1)122%11600.4900.054,0.105, 1.833115100S BB B B N N V S S S x x L x x x V S S =⋅=⨯⨯⨯==⋅===（2）负序网络等值参数：1(2)22(2)3(2)122%22600.25,0.105,0.4900.10910033115S B B B N N B V S S S x x x x x L S S V ===⋅==⋅=⨯⨯⨯=4(2)15(2)6(2)222%11600.4900.054,0.105,0.52533115100S BB B B N NV S S S x x L x x x V S S =⋅=⨯⨯⨯==⋅===（3）零序网络等值参数：2(0)3(0)0224(0)02%22600.105, 3.50.4900.3811003311510.1913S B B N B B B V S S x x x L S V S x x L V =⋅==⋅=⨯⨯⨯⨯===2.2问题二的求解各序组合电抗，即各序短路电抗。

将各序电路化成如图2所示的等效电路，即可求得各序的短路电抗以及正序的等效电势。

（a ）正序等效网络eq（b ）负、零序等效网络图2 正、负、零序等效网络根据计算可得正、负、零序的短路电抗：1(1)2(1)3(1)4(1)5(1)6(1)ff (1)1(1)2(1)3(1)4(1)5(1)6(1)()()0.342x x x x x x X x x x x x x ++++==+++++1(2)2(2)3(2)4(2)5(2)6(2)ff (2)1(2)2(2)3(2)4(2)5(2)6(2)()()0.276x x x x x x X x x x x x x ++++==+++++ 2(0)3(0)4(0)ff (0)2(0)3(0)4(0)()0.137x x x X x x x +==++再根据并联电路的特点，求得等效电动势：*4(1)5(1)6(1)1(1)2(1)3(1)4(1)5(1)6(1)()0.865eq E x x x E x x x x x x ''++==+++++三序中只有正序有电动势存在，而题中只有一个发电机，已知其次暂态电动势E ''，先求其标幺值：*11 1.04810.5B E kV E V kV ''''=== （2-1）要做出电力系统的复合序网络图，需要对两相（b 相和c 相）短路接地的情况进行分析。

两相短路接地时故障处的情况示于图3。

故障处的三个边界条件为fa fc fa 0,0,0I V V ===（2-2）图3 两相短路接地用对称分量表示边界条件为fa fa(1)fa(2)fa(0)fa fa(1)fa(2)fa(0)2fc fa(1)fa(2)fa(0)000I I I I V V V V V aV a V V ⎧=++=⎪⎪=++=⎨⎪=++=⎪⎩ （2-3）其中a 表示120j e 。

经化简得到fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)fa(2)fa(0)0I I I V V V ⎧++=⎪⎨==⎪⎩ （2-4）之后根据边界条件，即可做出系统的复合序网络图如图4所示。

其中电源组合电势为：(0)0.865f eq V jE j ==abcfa 0I =fb I fc I fc 0V =fb 0V =图4 电力系统复合序网络图2.3问题三的求解根据电力系统复合序网络图（图4），以及图中的参数值，可计算出短路点接地电流以及A 相电压。

由图可得(0)f fa(1)ff(1)ff(2)ff(0)j(+//)V I X X X = （2-5）以及 ff(0)fa(2)fa(1)ff(2)ff(0)ff(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)ff(2)ff(0)fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)++j +X I I X X X I I X X X X V V V I X X ⎧=-⎪⎪⎪⎪=-⎨⎪⎪⎪===⎪⎩ （2-6）jX +-jX jX (0)f V fa(1)V fa(2)V fa(0)V I fa(2)I fa(0)Iff(2)ff(0)22fb fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)2ff(2)ff(0)2fc fa(1)fa(2)fa(0)fa(1)ff(2)ff(0)()()X aX I a I aI I a I X X X a X I aI a I I a I X X +⎧=++=-⎪+⎪⎨+⎪=++=-⎪+⎩（2-7） 短路点故障相的电流为根据上式可求得两相短路接地时故障相电流的绝对值为ff(2)ff(0)(1.1)f fb fc fa(1)2ff(2)ff(0)31()X X I I I I X X +===-+（2-8）短路点非故障电压为ff(2)ff(0)fa fa(1)fa(1)ff(2)ff(0)33j X X V V IX X ==+ （2-9）将ff(1)X、ff(2)X 、ff(0)X 、(0)f V 的值带入式（2-5）、（2-8）、（2-9）可求出短路点入地电流和A 相电压的标幺值：(1.1)fa(1)f fa 1.993, 3.045,0.550I I V ===计算有名值，需先求出短路点出电流电压（相电压）的标准值0.301,66.395B B I kA V kV '====== 将标幺值与标准值相乘即得到有名值(1.1)(1.1)f f fa fa 0.917,36.451B B I I I kA V V V kV '=⋅==⋅=2.4问题四的求解计算发电机侧电流有名值，同样还是先求出标幺值，再求有名值。