電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計-- 火電廠短路計算

1、<p><b>　　工程技術(shù)學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 火電廠短路計算 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化

2、 </p><p>　　年 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　姓 名：

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　日 期： 2011年12月26日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

4、一、 課程任務(wù)2</b></p><p><b>　　二 、計算過程7</b></p><p>　　<一>、發(fā)電機(jī)處(B點)短路計算及計算過程：7</p><p>　　<二>、110kV母線（B）短路計算及計算過程：10</p><p>　　<三>、220kV母線（

5、C）短路計算及計算過程：14</p><p>　　三、 參考文獻(xiàn)17</p><p>　　四、 總結(jié)（或心得體會）18</p><p>　　五、 課程設(shè)計指導(dǎo)教師評審標(biāo)準(zhǔn)及成績評定19</p><p><b>　　課程任務(wù)</b></p><p>　　<一>、課程設(shè)計題目<

6、;/p><p>　　2x200MW火電廠一次部分初步設(shè)計</p><p><b>　　<二>、原始材料</b></p><p>　　1.220kV側(cè)與系統(tǒng)I相連，容量為1600MVA,系統(tǒng)I的電抗X為1.5，且有5回出線。</p><p>　　110kV側(cè)與系統(tǒng)II相連，容量為800MVA,系統(tǒng)II電抗X為1.5

7、，且有4回出線。</p><p>　　2.220kV側(cè)與系統(tǒng)I連接的線路長度L1為45km;</p><p>　　110kV側(cè)與系統(tǒng)II連接的線路長L2為45km,并且單位長度線路電抗均為0.4Ω/km</p><p><b>　　<三>、設(shè)計要求</b></p><p>　　1.短路電流的計算。</p

8、><p>　　2.短路電流計算表一份。</p><p>　　3.了解電力系統(tǒng)短路的種類、危害、進(jìn)行短路分析的目的和減小短路電流的措施。</p><p>　　4.掌握電力系統(tǒng)各元件的等值模型和參數(shù)，多電壓級網(wǎng)絡(luò)的等值短路的形式和計算，掌握標(biāo)幺值的計算方法，掌握復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各種短路下，周期分量電流的實用計算方法。</p><p><b>

9、;　　二、設(shè)計說明書</b></p><p>　　<一>、電力系統(tǒng)概述</p><p>　　電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、用電設(shè)備（負(fù)荷）組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)總的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互連原件可以分為兩類；一類是電力原件，他們對電能進(jìn)行生產(chǎn)（發(fā)電機(jī)）、變換（變壓器、整流器、逆流器）、輸送和分配（電力傳輸線、配電網(wǎng)）、消費（負(fù)荷

10、）；另一類是控制原件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器、調(diào)速器以及繼電器。 </p><p>　　電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)有兩種，既穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)。電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)就是指電力系統(tǒng)正常的、相對靜止的運行的狀態(tài)。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程包含四個方面，即電力系統(tǒng)的基本知識、電力系統(tǒng)中各元件的特性和數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)正常運行狀況的分析和計算、電力系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)特性。電力系統(tǒng)的暫態(tài)是指電力系統(tǒng)從一種運行狀態(tài)向另一種運行狀

11、態(tài)過度的過程。電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程可分為三類――波過程、電磁暫態(tài)過程、機(jī)電暫態(tài)過程。</p><p>　　<二>、短路介紹、短路產(chǎn)生原因、短路危害及其類型</p><p>　　短路是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接。是電力系統(tǒng)中最常見的故障。</p><p>　　短路是由電器設(shè)備載流部分的相間絕緣或相對地絕緣的破壞。&l

12、t;/p><p>　　短路危害：在發(fā)生短路時，由于電源供電回路的阻抗減小以及突然短路的暫態(tài)過程，使短路回路中的短路電流值大大增加，可能超過該回路的額定電流許多倍。有可能燒壞線路及其用電設(shè)備、而且短路電流流過電氣設(shè)備中的導(dǎo)體時，其熱效應(yīng)會引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞；另一方面，導(dǎo)體也會受到很大的電動力沖擊，導(dǎo)致導(dǎo)體變形，甚至損壞。因此，各種電氣設(shè)備應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度，使電氣設(shè)備在通過最大可能的短路電流時不致?lián)p壞。&

13、lt;/p><p>　　短路的類型：短路類型有三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路四種類型，其中三相短路電流最嚴(yán)重。</p><p>　　<三>短路計算的意義</p><p>　　短路計算可以用于熔斷器以及電抗器的選型，防止設(shè)備燒壞。為系統(tǒng)設(shè)計，合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度的電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體、確定限制短路電流的措施、在電力系統(tǒng)中

14、合理地配置各種繼電保護(hù)并整定其參數(shù)，新建站設(shè)備選型，等環(huán)節(jié)</p><p>　　<四>短路計算的方法介紹</p><p>　　短路計算一般分為標(biāo)幺值算法和有名值算法。采用標(biāo)幺值算法時，需要把不同電壓等級中元件的阻抗根據(jù)同一基準(zhǔn)值進(jìn)行換算，繼而得出短路回路總的等值阻抗，然后再計算短路電流等。有名值（有單位的物理量）與基準(zhǔn)值（與有名值同單位的物理量）的比即為標(biāo)幺值，需要注意的是標(biāo)幺

15、值無量綱。標(biāo)幺值主要用于高壓供電系統(tǒng)。有名值常用于低壓回路短路電流計算。</p><p><b>　　<五>、標(biāo)幺值</b></p><p>　　<一>、標(biāo)幺值的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為： </p><p>　　<二>、發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　XG*(B)= </p&

16、gt;<p><b>　　式中</b></p><p>　　XG%—發(fā)電機(jī)電抗百分?jǐn)?shù)，有發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)的×100=XG%；</p><p>　　SB— 已設(shè)定的基準(zhǔn)容量（基值功率），MV·A；</p><p>　　S— 發(fā)電機(jī)額定的功率，MV·A;</p><p>　　<

17、三>、變壓器電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　XT*(B)= · </p><p><b>　　式中</b></p><p>　　Uk%—變壓器阻電抗電壓百分?jǐn)?shù)；</p><p>　　SB—基準(zhǔn)容量，MV·A;</p><p>　　S—變壓器銘牌參數(shù)給定額定容量，MV&#

18、183;A、額定電壓，kV；</p><p>　　<四>、線路電抗標(biāo)幺值</p><p>　　XL*(B)=X·L· </p><p><b>　　式中</b></p><p>　　X—線路單位長度電抗</p><p>　　L—線路長度，km </p>

19、<p>　　SB—基準(zhǔn)容量，MV·A;</p><p>　　UB—基準(zhǔn)電壓UB 取平均電壓Uav ，kV</p><p>　　<五>、電抗器電抗標(biāo)幺值</p><p>　　XR*(B)= · · </p><p><b>　　式中：</b></p>&

20、lt;p>　　X％—短路電抗百分?jǐn)?shù)</p><p>　　U—電抗器的額定電壓,kV</p><p>　　I—電抗器的額定電流,kA</p><p>　　SB—基準(zhǔn)容量，MV·A;</p><p>　　UB—基準(zhǔn)電壓UB 取平均電壓Uav ，kV</p><p>　　<六>、短路表格的制定與查

21、詢(表詳見附件短路電流計算總表)</p><p>　　用計算電抗通過查詢運算曲線對應(yīng)的表，把所有的查詢結(jié)果全部填入表中，其中實際的短路電流=IxI+ IxI+…即=I.S/U+ 1/X x S/U</p><p>　　短路最大有效值電流I=短路點出各短路時刻的短路電流總和的最大一個電路值</p><p>　　短路沖擊電流i=0.01秒時的短路電流有效值 x 倍沖擊系

22、數(shù)K（離短路點近時K=1.90，遠(yuǎn)時K=1.82）</p><p>　　短路容量=0秒時的短路電流有效值 x 倍短路點的平均電壓</p><p><b>　　二 、計算過程</b></p><p>　　系統(tǒng)等值電路圖及計算過程：方法采用近似歸算</p><p>　　注：取=1 S=100MVA U=Uav =U<

23、;/p><p>　　<一>、發(fā)電機(jī)處(B點)短路計算及計算過程：</p><p><b>　　SISII</b></p><p><b>　　X1X11</b></p><p>　　X2X3 X4X5X6X7X8 X9 X10 </p>

24、<p>　　X(1)X(2)</p><p>　　Xt1 Xt2 </p><p><b>　　f</b></p><p><b>　　AX(3)</b></p><p><b>　　Xd1Xd2</b><

25、/p><p><b>　　G1G2</b></p><p>　　X1=1.5 x Sb/SN=1.5 x 100/1600=0.094</p><p>　　X2=X3=X4=X5=X6=X x L x S/=0.4x45x100/=0.034</p><p>　　X7=X8=X9=X10= X x L x S/=0.4x4

26、5x100/=0.136</p><p>　　X11=1.5 x Sb/S=1.5x100/800=0.188</p><p>　　X1=X2=U% x Ux S/( Sx Uavx100)= U% x S/( S x 100)=14 x 100/(100 x 260)=0.054</p><p>　　U%=0.5(U% - U%+ U%)=0.5 x (12.1+

27、12-18.8)=2.65</p><p>　　U%=0.5(U%+ U%- U%)=0.5 x (12.1+18.8-12)=9.45</p><p>　　U%=0.5( U%+ U%- U%)=0.5 x (12+18.8-12.1)=9.35</p><p>　　X(1)=U% x Ux S/( Sx Uavx100)= U% x S/( Sx100)=2.6

28、5 x 100/(100 x 360)=0.00736</p><p>　　X(2)=U% x Ux S/( Sx Uavx100)= U% x S/( Sx 100)=9.45 x 100/(100 x 360)=0.0263.</p><p>　　X(3)=U% x Ux S/( Sx Uavx100)= U% x S/( Sx 100)=9.35 x 100/(100 x 360)=

29、0.026</p><p>　　Xd1=Xd2= Xd x Ux S/( P/cosθx Uav)= Xd x S/P/cosθ =1.95 x 100 x 0.8/200=0.829</p><p><b>　　S1S11</b></p><p><b>　　X1X11</b></p><p>

30、;　　X12Xt3X14</p><p><b>　　XT2</b></p><p><b>　　X13f</b></p><p><b>　　G1A</b></p><p><b>　　Xd2</b></p><p>&l

31、t;b>　　G2</b></p><p><b>　　X1=0.094</b></p><p><b>　　X11=0.188</b></p><p>　　X12=X2||X3||X4||X5||X6=0.2X x 2=0.2 x 0.034=0.007</p><p>　　X13

32、=Xt1+Xd1=0.054+0.829=0.883</p><p>　　X14=X7||X8||X9||X10=0.25 x X7=0.25x0.136=0.034</p><p>　　Xt3= X(1)+X(2)=0.0073+0.0263=0.034</p><p><b>　　S1</b></p><p><

33、;b>　　X16</b></p><p>　　X13X15s11</p><p><b>　　G1Xt2</b></p><p><b>　　f</b></p><p><b>　　A</b></p><p><b>　

34、　Xd2</b></p><p><b>　　G2</b></p><p><b>　　X13=0.883</b></p><p>　　X15=X11+X14+Xt3=0.188+0.034+0.034=0.256</p><p>　　X16=X1+X12=0.094+0.007=0.1

35、01</p><p><b>　　Xd2=0.892</b></p><p><b>　　S1</b></p><p><b>　　X19</b></p><p><b>　　X18fX17</b></p><p><b&

36、gt;　　G1S11</b></p><p><b>　　A</b></p><p><b>　　Xd2</b></p><p><b>　　G2</b></p><p>　　X17=X15 x Xt2 x (1/Xt2+1/X15+1/X13+1/X16)=0.

37、256 x 0.054 x 33.458=0.463</p><p>　　X18=X13 x Xt2 x (1/Xt2+1/X15+1/X13+1/X16)=0.883 x 0.054 x 33.458=1.595</p><p>　　X19=X16 x Xt2 x (1/Xt2+1/X15+1/X13+1/X16)=0.101 x 0.054 x 33.458=0.182</p&g

38、t;<p><b>　　Xd2=0.892</b></p><p>　　Xjs17=X17 x U x S11/( Sx Uav)=0.463 x 800/100=3.704</p><p>　　Xjs18=(X18 x U x P/cosθ)/( Sx Uav)=1.595 x 200/(0.85 x 100)=3.753</p>

39、;<p>　　Xjs19=X19 x U x S1/( S x Uav)=0.182 x 1600/100=2.912</p><p>　　XjsG2=(Xd2 x U x P/cosθ)/( S x Uav)=0.829 x 200/(0.85 x 100)=1.951</p><p>　　<二>、110kV母線（B）短路計算及計算過程：</p

40、><p><b>　　SISII</b></p><p><b>　　X1X11</b></p><p>　　X2X3 X4X5X6X7X8 X9 X10 </p><p><b>　　f</b></p><p>　　

41、X(1)X(2)B</p><p>　　Xt1 Xt2 </p><p><b>　　X(3)</b></p><p><b>　　Xd1Xd2</b></p><p><b>　　G1G2</b></p>

42、<p>　　X1=1.5 x Sb/SN=1.5 x 100/1600=0.094</p><p>　　X2=X3=X4=X5=X6=X x L x S/=0.4 x 45 x 100/=0.034</p><p>　　X7=X8=X9=X10= X x L x S/=0.4 x 45 x 100/=0.136</p><p>　　X11=1.5 x

43、Sb/S=1.5 x 100/800=0.188</p><p>　　X1=X2=U% x Ux S/( Sx Uavx100)= U% x S/( S x 100)=14 x 100/(100 x 260)=0.054</p><p>　　U%=0.5(U% - U%+ U%)=0.5 x (12.1+12-18.8)=2.65</p><p>　　U%=0.5(

44、U%+ U%- U%)=0.5 x (12.1+18.8-12)=9.45</p><p>　　U%=0.5( U%+ U%- U%)=0.5 x (12+18.8-12.1)=9.35</p><p>　　X(1)=U% x Ux S/( Sx Uavx 100)= U% x S/( Sx 100)=2.65 x 100/(100 x 360)=0.00736</p>&l

45、t;p>　　X(2)=U% x Ux S/( Sx Uavx 100)= U% x S/( Sx 100)=9.45 x 100/(100 x </p><p>　　360)=0.0263.</p><p>　　X(3)=U% x Ux S/( Sx Uavx 100)=U% x S/( Sx 100)=9.35 x 100/(100 x</p><p>　　

46、360)=0.026</p><p>　　Xd1=Xd2= Xd x Ux S/( P/cosθx Uav)= Xd x S/P/cosθ =1.95 x 100 x 0.8/200=0.829</p><p><b>　　S1S11</b></p><p><b>　　X1X11</b></p><

47、;p>　　X12Xt3X14</p><p><b>　　f B</b></p><p><b>　　X15</b></p><p><b>　　X13</b></p><p><b>　　G1G2</b></p><

48、p><b>　　X1=0.094</b></p><p><b>　　X11=0.188</b></p><p>　　X12=X2||X3||X4||X5||X6=0.2X x 2=0.2 x 0.034=0.007</p><p>　　X13=Xt1+Xd1=0.054+0.829=0.883</p>

49、<p>　　X14=X7||X8||X9||X10=0.25 x X7=0.25 x 0.136=0.034</p><p>　　X15=X13=0.883</p><p>　　Xt3= X(1)+X(2)=0.0073+0.0263=0.034</p><p><b>　　S1</b></p><p>&l

50、t;b>　　X16</b></p><p>　　X13Xt3fX17</p><p><b>　　G1S11</b></p><p><b>　　B</b></p><p><b>　　X15</b></p><p><

51、;b>　　G2</b></p><p><b>　　X13=0.883</b></p><p>　　X15=X13=0.883</p><p>　　X16=X1+X12=0.094+0.007=0.101</p><p>　　X17=X11+X14=0.188+0.034=0.222</p>

52、<p><b>　　S1</b></p><p><b>　　X18</b></p><p>　　X19fX17</p><p><b>　　G1S11</b></p><p><b>　　B</b></p><p

53、><b>　　X20</b></p><p><b>　　G2</b></p><p><b>　　X17=0.222</b></p><p>　　X18=X16 x Xt3 x (1/Xt3+1/X15+1/X13+1/X16)=0.101 x 0.034 x 41.578=0.143<

54、/p><p>　　X19=X13 x Xt3 x (1/Xt3+1/X15+1/X13+1/X16)=0.883 x 0.034 x 41.578=1.248</p><p>　　X20=X15 x Xt3 x (1/Xt3+1/X15+1/X13+1/X16)=0.883 x 0.034 x 41.578=1.248</p><p>　　Xjs17=X17 x U x

55、 S11/( S x Uav)=0.222 x 800/100=1.776</p><p>　　Xjs18=X18 x U x S1/( SX x Uav)=0.143 x 1600/100=2.288</p><p>　　Xjs19=(X19 x U x P/cosθ) /( S x Uav)=1.248 x 200/(0.85 x 100)=2.936</p>

56、<p>　　Xjs20=(X20 x U x P/cosθ) /( S x Uav)=1.248 x 200/(0.85 x 100)=2.936</p><p>　　<三>、220kV母線（C）短路計算及計算過程：</p><p><b>　　SISII</b></p><p><b>　　X1X11

57、</b></p><p>　　X2X3 X4X5X6X7X8 X9 X10 </p><p><b>　　f</b></p><p>　　CX(1)X(2)</p><p>　　Xt1 Xt2 </p>&

58、lt;p><b>　　X(3)</b></p><p><b>　　Xd1Xd2</b></p><p><b>　　G1G2</b></p><p>　　X1=1.5 x Sb/SN=1.5 x 100/1600=0.094</p><p>　　X2=X3=X4=X

59、5=X6=X x L x S/=0.4 x 45 x 100/=0.034</p><p>　　X7=X8=X9=X10= X x L x S/=0.4 x 45 x 100/=0.136</p><p>　　X11=1.5 x Sb/S=1.5 x 100/800=0.188</p><p>　　X1=X2=U% x Ux S/( Sx Uavx 100)= U%

60、 x S/( Sx100)=14 x 100/(100 x 260)=0.054</p><p>　　U%=0.5(U% - U%+ U%)=0.5 x (12.1+12-18.8)=2.65</p><p>　　U%=0.5(U%+ U%- U%)=0.5 x (12.1+18.8-12)=9.45</p><p>　　U%=0.5( U%+ U%- U%)=0.

61、5 x (12+18.8-12.1)=9.35</p><p>　　X(1)=U% x Ux S/( Sx Uavx 100)= U% x S/( S x 100)=2.65 x 100/(100 x 360)=0.00736</p><p>　　X(2)=U% x Ux S/( Sx Uavx 100)= U% x S/( S x 100)=9.45 x 100/(100 x 360)=

62、0.0263.</p><p>　　X(3)=U% x Ux S/( Sx Uavx 100)= U% x S/( S x 100)=9.35 x 100/(100 x 360)=0.026</p><p>　　Xd1=Xd2= Xd x Ux S/( P/cosθx Uav)= Xd x S/P/cosθ=1.95 x 100 x 0.8/200=0.829</p><

63、;p><b>　　S1S11</b></p><p><b>　　X1X11</b></p><p>　　X12Xt3X14</p><p><b>　　f </b></p><p><b>　　C</b></p><p

64、><b>　　X13X15</b></p><p><b>　　G1 </b></p><p><b>　　G2</b></p><p><b>　　X1=0.094</b></p><p><b>　　X11=0.188</b&

65、gt;</p><p>　　X12=X2||X3||X4||X5||X6=0.2X x 2=0.2 x 0.034=0.007</p><p>　　X13=Xt1+Xd1=0.054+0.829=0.883</p><p>　　X14=X7||X8||X9||X10=0.25 x X7=0.25 x 0.136=0.034</p><p>　

66、　Xt3= X(1)+X(2)=0.0073+0.0263=0.034</p><p>　　X15=Xt2+Xd2=0.054+0.829=0.883</p><p><b>　　S1</b></p><p><b>　　X16</b></p><p><b>　　X13fX17<

67、;/b></p><p><b>　　G1S11</b></p><p><b>　　C</b></p><p><b>　　X15</b></p><p><b>　　G2</b></p><p><b>　　X

68、13=0.883</b></p><p><b>　　X15=0.883</b></p><p>　　X16=X1+X12=0.094+0.007=0.101</p><p>　　X17=Xt3+X11+X14=0.034+0.188+0.034=0.256</p><p>　　Xjs13=(X13 x

69、U x P/cosθ)/( S x Uav)=0.883 x 200/(0.85 x 100)=2.078</p><p>　　Xjs15=(X15 x U x P/cosθ)/( S x Uav)=0.883 x 200/(0.85 x 100)=2.078</p><p>　　Xjs17=X17 x U x S11/( S x Uav)=0.256 x 800/10

70、0=2.048</p><p>　　Xjs16=X16 x U x S1/( S x Uav)=0.101 x 1600/100=1.616</p><p>　?。。。∽ⅲ河嬎憬Y(jié)果詳見附件。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[第三版].北京：中國電力

71、出版社，2007</p><p>　　[2] 陳 珩 . 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[第三版].北京：中國電力出版社，2007</p><p>　　[3]水利電力部西北電力設(shè)計院.電力工程電氣設(shè)計手冊（一次部分）.水利電力出版社，1987.12</p><p>　　四、總結(jié)（或心得體會）</p><p>　　通過這次電力系統(tǒng)課程設(shè)計作業(yè)的完成，讓我學(xué)

72、到了許多東西，我對電力系統(tǒng)也有了更進(jìn)一步的了解。從最簡單的考試內(nèi)容到電力系統(tǒng)計算，做這個作業(yè)的過程中我知道了新的知識，這是一種收獲，讓我知道好好學(xué)習(xí)的重要性，也讓我端正了學(xué)習(xí)態(tài)度。我學(xué)會了查資料，懂得如何去思考問題，并解決問題，怎樣獨立去完成一件事，更懂得了如何把自己的規(guī)劃弄好。學(xué)會了幾個人怎么樣團(tuán)結(jié)協(xié)作，怎么樣把一件事做好，也讓我認(rèn)識到團(tuán)體協(xié)作的重要性。</p><p>　　我們在學(xué)習(xí)知識的過程中也獲得了快樂，