电力系统三相短路的编程计算.docx

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电力系统分

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电力系统三相短路的编程计算

某某某

（学院，）

摘要：在电力系统中，三相短路故障造成的危害是最大的，发生的几率也最高，故短路计算对电力系统的稳定运行具有十分重要的意义。作为电力系统三大计算之一，计算三相短路故障发生时的短路电流、各节点电压、各支路电流是短路计算的基本内容。在电力系统短路电流的工程计算中，由于快速继电保护的应用，最重要的是计算短路电流基频交流分量的初始值，即次暂态电流I?。在给定电源电势时，实际上就是稳态交流电路的求解。本文基于教材例3-2应用MATLAB编程计算三相短路故障的电流电压情况，并于例3-3进行进一步的验证和完善。

关键词：三相短路；MATLAB

中图分类号：TM713文献标识码：A

引言

在电力系统的四种短路类型中，三相短路是其中最严重的，其短路电流可达数万安以至十几万安，随之产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破坏。因此，计算短路电流的主要应用目的是电力系统设计中的电气设备选择，短路计算已成为电力系统运行分析、设计计算的重要环节。实际电力系统短路电流交流分量初始值的计算，小型系统可以手算，而对于结构复杂的大型系统，短路电流计算量较大，用计算机进行辅助计算成为大势所趋。

解析法求三相短路电流

参数说明

B为了元件参数标幺值计算方便，取基准容量S 为60MV?A，可设任意值，但必须唯一值参与计算。

B

取基准电压U

B

为平均额定电压U

AV,基于例3-2中系统的额定电压等级有10kv、110kv，平

均额定电压分别为115kv、10.5kv，平均额定电压与线路额定电压相差5%，为简化计算，故取平均额定电压。

I?为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的初值等于时间t?0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。

Mi 为冲击电流，即为短路电流的最大瞬时值（满足产生最大短路电流的三个条件及

M

K Mt ?0.01s）。一般取冲击电流i

K M

?K ?I??2.55I?。

2M

2

KM为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数和短路发生的时刻，1?KM?2。

电抗

发电机电抗

PGX % SX ? 10G0 ? B

P

G

N

?cos?

N

式（1-1）

式中X

G

%为发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数X

??100?X %。

d G

负载电抗

X ?U2Q

式（1-2）

L S2 L

L

式中U为负载所在网络的电压，S

L

变压器电抗

为负载容量，Q

L

为负载无功功率。

U% S

X ? k ? B

式（1-3）

T 100 S

TN

式中U

k

%为变压器阻抗电压百分数。因变压器中X

T

??R

T

,即R

T

可忽略。

线路电抗

X ? S

W U

B xl

2 0

式（1-4）

式中x

0

B

为线路单位长度电抗。输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗X

W

??R ，故

W

?0。不做特殊说明，电导、电纳一般不计，故只求电抗标幺值。

W

电动机电抗（近似值）

S1

S

X ? ? B

?cos?

式（1-5）

短路电流标幺值

次暂态短路电流标幺值

ML

I??

6.5 P

N

EE

E

（取

N

?1）

X ?

K?

冲击电流

I??I??

S3

S

3U

B

B

式（1-6）

短路容量

i ? ?K

2M M

2

?I??2.55I? 式（1-7）

1.4分析过程

?S

K B

?I?? 3?U

B

?I? 式（1-8）

等效电路

教材例3-2环形电力系统各元件的参数如下：发电机G1~G3：100MW，10.5kv，cos?

?0.86，x

??0.183；

N

变压器T1~T3：120MV?A，115/10.5kv，U

S

d

%?10.5；

线路：三条线路完全相同，长50km，电抗0.44?/km。基于此环形电力系统的等效电路如图2所示。

G~G1G2

G

~

G1

G2 G

~

G

~

G3

T1

T2

T3

①

115kv

②

SD1

SD2

③

SD3

EG1

EG2,3

j0.1500

j0.